渔洞水库pH值异常成因分析及水资源保护建议

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渔洞水库 pH 值变化状况分析
pH 值是衡量水体富营养化的指标之一 ， 按照地
6． 0 ＜ pH 表水环境质量标准 GB 3838 —2002 评价， ＜ 9． 0 ， pH≥9． 0 时为超 Ⅴ 类。 据统计， 均为Ⅰ类， 在 133 次监测中， 7． 2 ＜ pH ＜ 8． 0 有 34 次， 占 25． 5% ， pH≥8． 0 有 99 次， 9． 0 ＜ pH ＜ 10． 1 占 74． 5% ， 其中， 有 23 次， 占 23． 3% 。 变化幅度最大主要集中在当 年 6 － 10 月份， 且近年来较为突出。可见， 渔洞水库 供水有近 1 /4 的时间为超 Ⅴ 类， 给水厂的处理和城 区居民饮水安全带来较大的压力。 从图 1 可以看 出， 渔洞水库多年平均 pH 值在 8． 0 ～ 8． 8 。
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N： 27°10' ～ 34' ） 是 渔洞水库 （ E ： 103°19' ～ 32' ， 昭通市最大的集中式供水水源地 ， 属大型深水分层 河道型 水 库 。 水 库 于 1992 年 10 月 开 工 建 设 ， 1996 年 12 月 下 闸 蓄 水 ， 2000 年 12 月 通 过 竣 工 验收 。 水库正 常 蓄 水 位 黄 海 高 程 1 985 m 时 ， 水
1978 年生， 作者简介： 申开旭， 男， 工程师， 研究方向： 水环境监测与评价。E － mail： skx5310052@ 126． com
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等： 渔洞水库 pH 值异常成因分析及水资源保护建议 申开旭，
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概述
CO2 （ aq） + HO H2 CO3 ； K1 = 10 － 2． 8 ………… （ 2 ） H2 CO3 HCO3 － + H + ； K2 = 10 － 3． 5 ………… （ 3 ） CO3 2 － + H + HCO3 － ； K3 = 10 － 10． 3 ………… （ 4 ） CO3 2 － + M E 2 + M E CO3 ↓ …………………… （ 5 ） CO2 （ aq） + H2 O + M E CO3 M E （ HCO3 ） 2 …… （ 6 ） 式中： M E 表示二价金属离子。 上述平衡控制着水体中的 pH 值变化， 其中任
38. 4 m ， 总库容 3. 64 亿 m （ 其中死库容 0. 78 亿 m ， 3 3 调节库容 2. 73 亿 m ， 调洪库容 0. 38 亿 m ） 。 径流 区地形地貌构造复杂多样， 水土流失严重， 以中度侵 蚀和轻度侵蚀为主， 森林覆盖率 33. 4% 。投入使用 以来， 在城市供水、 农业灌溉、 防洪、 发电和生态调节 等方面发挥了巨大的经济效益和社会效益。 近年 来， 每年向昭阳、 鲁甸城区供水近 4 000 万 m 。
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渔洞水库 pH 值异常成因分析及水资源保护建议
申开旭，申时斌，宋大恩
（ 云南省水文水资源局昭通分局， 云南 昭通 657000 ）
摘
要： 酸碱平衡失调是渔洞水库水生生态系统 失 衡的 具体 表 现 形 式。 文章立 足工作实 际， 分析 P 的 联 系， pH 值 异常 变 化 与 藻类 优 势种群 的 出现 渔洞水库 pH 值异常变化成因， 藻类的生长与 N、 以及藻类与富营养化之间的关系， 鲢鱼、 鳙鱼控藻利弊。分析 认 为: 保 护 好 渔洞 水 库 水资 源需 要 在 水环境的保护上建立长效机制， 在水量和水质方面 认 真、 彻底做 好 相关 的 工作， 切 实 把预 防 突 发 性 P 等 ( 特 别 是 P ) 营养 物 质， 水污染事件放在突出位置， 把有效去除 N、 有 效 遏 制水 体 富营养 化 的 发 展作为根本性任务。 关键词： 渔洞水库; pH 值异常; 鲢、 鳙鱼控藻; 突发性水污染; 水体富营养化 中图分类号： X82 文献标志码： A
量的控制
。由于水中 CO2 与水以碳酸盐和碳酸
氢盐作用构成一个复杂的可逆碳酸盐系统 。各系统 中不同成分按照下列平衡方程相互联系 ： CO2 （ g） CO2 （ aq） ； K H = 10 － 1． 5 …………… （ 1 ）
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素， 一般地， 在氮、 磷较为丰富的情况下， 藻类对光合 作用最适宜的氮磷比为 7． 2 ， 有资料显示： 当水体的 氮磷比为 10 ∶ 1 ～ 25 ∶ 1 的范围时， 藻类的生长与 氮、 磷的浓度存在直线相关关系。 从变化趋势图上 看： 2001 － 2012 年渔洞水库氮磷比在 30． 5 ～ 74． 5 之间变化， 由于不同藻类有不同的适宜氮磷比 ， 当夏 季水温较高， 氮磷比较大时蓝藻为优势种群； 春秋季 绿藻为优势种群。从 2009 － 2012 年藻类监测成果： 渔洞水库的优势种群为蓝藻门、 绿藻门和硅藻门， 主 要涉及微囊藻、 盘星藻、 针杆藻、 脆杆藻四类。 从年 内成果统计分析得出： 氮磷比 ＜ 29 ∶ 1 时， 蓝藻门 中微囊藻为优势种群； 29 ∶ 1 ＜ 氮磷比 ＜ 42． 5 ∶ 1 时， 绿藻门中盘星藻为优势种群； 氮磷比 ＞ 50 ∶ 1 时， 硅藻门中针杆藻、 脆杆藻为优势种群。
2 面面积 13. 57 km ， 库 岸 线 长 157 km ， 控制流域 2 流 域 平 均 宽 度 8. 8 km ， 面积 709 km ， 平均高程 2 241 m 。 水 库 最 大 水 深 105. 3 m ， 平均水深
何一种离子浓度的变化都将引起 pH 值的变化。 （ 7） 、 （ 8 ） 这两个平衡在水体中 在天然水体中， 可 一般都同时进行。 有资料显示： 当 pH ≤8． 3 时， 以仅考虑（ 7 ） 平衡， 当 pH ≥8． 3 时， 可以仅考虑 （ 8 ） 平衡， 当 pH 在 8． 3 附近时， 两个平衡同时考虑， 此 时满足（ 9 ） ： CO2 + H2 O HCO3 － + H + …………………… （ 7 ） HCO3 － CO3 2 － + H + ………………………… （ 8 ） 2HCO3 － CO3 2 － + H + + H2 O ……………… （ 9 ） 所以水体 的 pH 值 与 藻 类 的 生 命 活 动 密 切 相 2－ － 关， 其 大 小 决 定 于 水 中 ［HCO3 ］/［CO3 ］ 或 ［ CO3 2 － ］/［ HCO3－ ］ 的含量比。 3． 2 渔洞水库 N、 P 与藻类生长 在生态良性循环的水体中， 藻类作为初级生产 力在水体生态系统中有着重要的作用 。如果水体中 没有藻类， 那么整个水体中就没有食物链和生产力 ， 在一定程度上， 氮磷等营养元素是必需的。 有资料 ［3 ］ 表明 ： 当 水 中 含 有 0. 2 ～ 0. 3 mg / L 氮 及 0. 05 ～ 0. 1 mg / L 磷酸盐， 水温为 12 ～ 20℃ 和水的浑浊度小 于 50 ～ 80 NTU 时， 光照良好， 是藻类最适宜的生长 ［4 ］ 条件。Sas 等研究指出 ： 当水体中的无机氮含量 可溶性磷含量超过 100 μg / L 时， 浮 超过 100 μg / L， 游植物的生长不受到限制。根据藻类原生质分子式 （ CH2 O） 106 （ NH3 ） 16 （ H3 PO4 ） 即 C106 H263 O110 N16 P1 可 临界的氮磷比按照元素计为 16 ∶ 1 ， 按照 以看出， 重量计为 7． 2 ∶ 1 ， 当氮磷比小于该比值时， 氮将限 制藻类的生长， 当氮磷比大于该比值时， 则磷可以认 为是藻类增长的限制因素。 通常情况下， 水中的藻 类可利用的氮远比可利用的磷多。德国化学家利比
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引言
水体的 pH 值 是 反 映 水 体 化 学 的 一 个 重 要 指 标， 通常作为生态环境影响因素来考虑。 天然水体 pH 值可高达 9． 00 ～ 10． 00 ， 复杂多变， 且出现昼夜 交替现象。产生这一现象的原因主要是水体浮游生 物的光合作用改变了水体的碳酸盐平衡 。目前判断
收稿日期： 2013 － 10 － 25 ； 2013 － 12 － 27 修回
Analysis on cause of pH anomaly of Yudong Ｒeservoir and suggestions for water resources protection
Shen Kaixu，Shen Shibin ，Song Da’ n
（ Zhaotong Hydrology and Water Ｒesources Bureau ，Zhaotong 657000 ，China） Abstract： Acid － base balance disorder in Yudong Ｒeservoir manifested its aquatic ecosystem imbalance． This paper analyzed the cause of pH abnormal change ，demonstrated the relationship between the growth of algae and N and P level ， pH abnormal change and dominant populations of algae ， algae and eutrophication，also it discussed the pros and cons of using silver carp and bighead carp fish to control algae growth． It pointed out that ， in order to protect Yudong Ｒeservior ， we should establish a long － term mechanism on the protection of the water environment ，put the prevention of water pollution accident in a prominent position ，and take the effective removal of N ，P，and other （ especially P） nutrients and curbing eutrophication development as the fundamental task． Keywords： Yudong Ｒeservoir ； pH exception； silver carp and bighead carp； control of algae； water pollution accident ； eutrophication