北京官厅水库主要水质指标空间分布及人工湿地修复效果研究

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湖库湿地系统作为半封闭式水体,水流缓慢,自净能力较低,明显的脆弱性导致其在人类活动的影响下更容易遭受破坏。曾是北京饮用水源的官厅水库自70年代开始遭受严重的重金属和氮磷等复合污染,几番治理仍不能作为饮用水源。在北京市饮用水告急,仅靠密云水库供水已不能满足用水需要的情况下,必须加强对官厅水库湿地系统的水环境监测及修复工作。本研究以官厅水库和黑土洼湿地生态系统为研究对象,于丰水期(9月)在水库库区采集表层水样品52个,在永定河及黑土洼湿地系统(稳定塘、人工湿地I-IV区)各个处理单元采集水样品22个,采用便携式水质检测仪和重金属分析仪进行现场检测,对水库原典型污染物砷和氨氮的污染情况和人工湿地修复效果进行了分析。取得的主要研究结果如下:1.官厅水库表层水的As、NH4+-N及T、pH、C、TDS、DO、PO43-P各指标含量范围分别为:1.94-6.52μg/L、0.13-0.36mg/L、22.5-25.8℃、8.57-8.98、1282-1385us/cm、0.8645-0.8905g/L、5.17-9.61mg/L、n.d。结合ArcGIS技术对各指标的空间分布特征进行分析,结果表明,表层水As和DO的空间分布差异较大,氨氮和pH则差异不明显。不同库区之间,As和DO空间分布差异显著(p<0.05),氨氮和pH差异不显著(p<0.05)。对官厅水库表层水各指标做相关性分析得到的结果是,砷与多数指标之间相关性显著,氨氮只与砷有显著的相关性(R2=0.480,P<0.01)。2.与北京当前最大的饮用水源-密云水库相比发现,除砷含量略高外,其余指标均与密云水库相似。与往年相比,官厅水库近几年水质有所好转,pH、氨氮转变尤为明显。3.永定河来水经人工湿地的稳定塘到其出水口,pH、溶解氧、氨氮、砷都有一定程度的变化,说明黑土洼人工湿地生态系统对永定河来水有较好的净化和调节作用。其中,稳定塘对氨氮和砷有明显的去除效果。人工湿地内pH、溶解氧、氨氮、砷均有不同程度改变,系统出水水质符合地表水II类标准;溶解氧在湿地单元内好氧和厌氧状态交替变化,为反硝化提供了适宜的环境,大幅提高了脱氮效果;另外,虽然永定河来水中砷浓度不高,但湿地良好的净化作用使出水中的砷浓度下降到很低的浓度。4.对比中德试验区可以看出,二者在调节pH、去除氨氮方面效果相似,但是在去除砷方面,德方试验区的效果要略差于中方试验区。另外,中方人工湿地投资少易于推广,但是冬季不能向德方试验区那样通过调节水位而使净化过程正常运行。
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