硯山縣回龍水庫水質pH值偏高原因分析及對策措施探討

黃功躍

（云南省生態環境廳駐文山州生態環境監測站，云南 文山 663099）

0 引言

文山州硯山縣回龍水庫屬于珠江流域，位于硯山縣域西南面，距硯山縣城3 km的江那鎮回龍村旁，地理位置東經104°18′50″、北緯23°36′01″[1]，是硯山縣城的集中式飲用水源地，水環境功能為飲用二級、農業用水[2]。根據原國家環保總局《關于開展〈全國飲用水水源地環境保護規劃〉編制工作的通知》要求，文山州環境保護局2012年組織編制了《文山州城鎮集中式飲用水水源保護區劃分報告》，《文山州人民政府關于全州城鎮集中式飲用水源保護區劃分方案的批復》[3]批準了水源保護區劃分方案，批準的回龍水庫一級水域保護區面積為0.28 km2，一級陸域保護區面積為0.62 km2，二級陸域區面積5.94 km2；水環境功能類別按《地表水環境質量標準》[4]Ⅲ類水保護。回龍水庫總庫容590萬m3，調查監測時庫容為140萬m3左右。回龍水庫水系詳見圖1。

圖1 水系圖硯山縣回龍水庫水質pH調查監測點位布設示意圖

云南省生態環境廳駐文山州生態環境監測站針對2021年8月3日硯山回龍水庫監測出現pH值9.12，超Ⅲ類水質標準，為劣Ⅴ類水情況，于2021年8月10日組織技術人員與文山州生態環境局硯山分局監測站共同到水庫及周邊進行調查監測。經匯總監測結果，結合水庫周圍污染源現狀調查情況，對水庫藻類和溶解氧與pH值關聯性進行分析，得出回龍水庫水質pH值超標的原因，提出了改善水質的建議。

1 實驗部分

1.1 水庫污染源調查

經現場調查并向文山州生態環境局硯山分局了解，回龍水庫周圍無工業污染源，僅有回龍、回龍新寨、法龍、龍潭寨4個村寨的生活污水經收集后分別由4套一體化污水處理設施處理后進入水庫，以及徑流區農業種植施用的化肥、農藥造成的面源污染。

1.2 監測點位布設

為了調查清楚水庫pH值偏高的范圍、程度及原因，調查監測時除在水庫長期固定的1個常規監測點位分表層、中層、深層3個層位設取樣斷面外，還增加布設了水庫中部分表層、中層、深層3個層位取樣斷面，靠法龍村一側庫尾和靠回龍村一側庫尾表層設取樣點位，以及進入水庫支流路德水庫補水溝渠、水庫西面溪流、濕地入水口、80 t/d污水處理設施出水口、回龍新寨地下龍潭出水、濕地下游河段、濕地西面支流共10個點位12個層位（斷面）進行取樣監測。監測點位詳見圖2。

圖2 監測點位示意圖

1.3 監測項目及評價標準

監測項目為pH、水溫、溶解氧。

評價標準采用《GB 3838-2002 地表水環境質量標準》Ⅲ類標準，即pH值Ⅰ～Ⅴ類均為6～9，超出此范圍即評價為水質為劣Ⅴ類。

2 監測結果及評價

從調查監測結果可看出，回龍水庫4個點位的表層水pH值為9.21～9.41[5]，均超過Ⅰ～Ⅴ類標準，為劣Ⅴ類；不同水深的pH值監測結果反映出，pH值隨水深的增加而降低，至約3 m以下可以達標；水溫也是隨水深的增加而降低，表層水與水深10 m處的溫差達到5.4℃。對常規監測點位的表層水進行了溶解氧測定，表層水26.6℃的飽和溶解氧理論值為8.04 mg/L，而監測值為12.64 mg/L，即飽和度達到157%，表層水溶解氧處于超飽和狀態。入水庫各支流pH值為7.40～8.75，均達標，其中pH值超過8的有路德水庫補給水和水庫西面溪流水，最高的是路德水庫補給水為8.75，已接近標準限值。不同深度水的pH值監測結果詳見表1、各支流pH值監測結果詳見表2，不同水深的pH值和溫度變化情況見圖3。

圖3 水深與pH值、水溫變化趨勢圖

表1 回龍水庫中不同濃度pH監測結果

表2 進入回龍水庫各支流pH監測結果

3 水庫表層水pH值偏高的原因分析

pH值是評價水質優劣的重要指標，清潔的水pH值接近中性，富營養化水域水質pH值一般為中性到弱堿性，夏季在表層可變為強堿性。8月10日的調查監測結果發現，回龍水庫4個監測點位表層水pH值平均為9.32，呈強堿性，達到富營養水平。2002年9月5日，廣西玉林市蘇煙水庫也出現表層水pH值偏高（監測值9.2[6]）、3 m以下深層水達標的情況，并且表層水也是溶解氧過飽和。

3.1 藻類光合作用對pH值的影響

水中溶解氧同樣是評價水質的一個重要指標。據資料介紹，水中溶解氧除了曝氣作用從大氣中進入水體外，主要還是來自水生植物的光合作用，在光能作用下，水中植物光合作用所釋放出的二氧化碳形成有機物，電離出氫氧根，釋放出氧，溶解氧的增加與pH值的升高兩者成正相關。

在卡洋 困霍夫編著的《城市排水手冊》[7]中提到，由于植物光合作用，水中溶解氧可超出其飽和度，在強光作用下，可超出4倍多飽和值。無機碳是綠色植物光合作用合成碳水化合物的基礎物質，水生藻類繁殖所需要的無機碳來自水中的二氧化碳（CO2）。無機碳在水中是以二氧化碳（CO2）、碳酸氫根（HCO3-）、碳酸根離子（CO3

2-）的形式存在，三者之間的化合態按一定的比例保持著平衡，這種平衡控制著水體的pH值。由于藻類進行光合作用消耗大量的二氧化碳，導致水中的碳酸鹽平衡被破壞，堿度下降，pH值升高。藻類光合作用強弱取決于光照條件、光照時間以及藻類分布密度，因而在光照長的夏季和秋季藻類最旺盛，水中pH值變化尤為突出，回龍水庫8月10日調查監測表層水溫達到26.6～28.0℃、pH值最高達到9.41。

3.2 溶解氧使pH值因正相關性偏高

表層藻類可以獲得充足的陽光進行光合作用而釋放氧氣。深層水則不同，表層分布的大量藻類使陽光難以透進到深層，藻類減少，溶解氧也減少，而藻類死亡之后，不斷向水體底部沉積。這些有機體腐化分解要消耗氧，生成二氧化碳，蛋白質、氨氮使氮、磷等元素重新向水體釋放，水體底部呈缺氧或無氧狀態，厭氧生物大量繁殖形成還原化學環境，使大量氨、磷及二氧化碳等溶于水中，造成水體水質惡化；同時，水中氮、磷的增加又使表層藻類獲得營養源，使水中藻類瘋長，形成營養化的惡性循環，惡化水體水質。從而造成水庫表層溶解氧、pH值正相關的超飽和及偏高，而深層逐漸恢復正常現象。

3.3 生活污染給藻類繁殖提供了營養

回龍水庫周圍有4個村寨，雖然建有4套一體化污水處理設施對生活污水處理后再排入水庫，但從現場調查了解到，部分污水處理設施運行不正常、生活污水未完全收集、村中無法收集的面源污染仍會被雨水沖刷直接進入水庫。大部分生活污水雖然經一體化污水處理設施處理再經濕地處理后才進入水庫，但與生活飲用水源要求相比，仍然含有污染物，水庫周邊的生活污染物進入水庫后為藻類的繁殖提供了大量的營養元素，藻類的大量繁殖生長使pH值升高。

3.4 支流補給水pH偏高原因分析

路德水庫補水溝渠pH值為8.75、濕地西面支流pH值為8.12，兩條支流補給水pH值均偏高。分析原因：一是路德水庫水質pH值偏高，從2014年開始每年每季度對路德水庫水質監測1次，至2021年三季度，共監測30次，pH值范圍在7.56～8.90，其中＞8的有27次（＞8.5的有23次），說明路德水庫補水溝渠pH值偏高是因為路德水庫水源pH偏高的原因；二是濕地西面支流周圍及上游村寨和居住村民較多，pH值偏高與生活污染流入有關。

4 改善水質的建議

（1）控制生活污染排入量，減少藻類繁殖營養物質。為了減少排入水庫的生活污染物，建議：一是盡量收集水庫周圍村寨的生活污水，確保污水進入一體化污水處理設施處理，對村中的污水收集管網進行梳理，發現破損的要及時修復，未收集的污水要增加收集管網收集；二是加強對一體化污水處理設施的維護管理，確保一體化污水處理設施正常運行并有效處理生活污水；三是加強對濕地的管理，按設計要求搭配種植植物種類，確保濕地發揮進一步降低污染物的作用；四是減少村內散排污染，畜禽要廄關并收集糞便污水，對村內低凹處遺留的污水、污物物進行清理，避免室外排放糞便及低凹處的污水污物被雨水沖刷直接進入水庫；五是加強宣傳教育，提高水庫周邊村民保護環境的意識，養成良好的生活習慣，減少排污。

（2）控制水庫徑流區農業種植化肥和農藥施用量，減少面源污染。水庫徑流區特別是靠近水庫的農業種植，要控制和減少化肥和農藥施用量，推廣測土配方施肥技術，減少尿素、碳胺等化肥使用量，禁止使用高毒高殘留農藥，逐步退耕還林，減少施用的化肥農藥被雨水沖刷進入水庫。

（3）控制水庫內源污染，減少營養鹽釋放。建議請專家論證，在對供水水質不造成影響的前提下，為了減少水庫底泥營養鹽的釋放，可考慮疏浚水庫底泥，以去除沉積物中所含的污染物，清除污染水體的內源。

（4）控制放養魚類，減少藻類繁殖。建議請相關專業專家研判，為了減少表層水的藻類繁殖，可考慮生態水產養殖，放養以浮游植物為食的魚類，減少食浮游動物或食底棲動物的魚類，保證有充分的浮游動物來控制藻類生長，以達到消耗水庫內有機物降低水體富營養化的目的。

（5）進一步調查支流補給水pH值偏高的原因。關注路德水庫補給水和濕地西面支流水質情況，調查路德水庫和濕地西面支流補給水pH值偏高的原因，采取針對性的措施降低pH值。

（6）慎重研判，采取措施降低水庫表層水pH值。經相關資料介紹，水體中pH值過高，可采用的措施：一是用滑石粉（主要成分硅酸鎂）調節，用量為1 hm20.067～0.133 kg（每畝1～2 kg）。通常滑石粉以1.5～2.5 g/m3全池潑灑，可使水體pH降低0.5～1；二是1 hm20.033～0.067 kg（每畝用0.5～1 kg）明礬，全池潑灑；三是對pH過高或升幅太快的水體也可用醋酸或稀鹽酸潑灑，少量多次潑灑后，及時測定水體的pH值。此措施要請專家充分論證，在確保安全的前提下才能實施。