官厅水库水质现状评价与分析（李运来）

摘要：由于上游河道污染严重, 官厅水库于1997 年退出北京市饮用水供水体系。国务院批复《21 世纪初期首都水资源可持续利用规划》中提出“挽救官厅”, 北京市委、市政府决定改善官厅水库水质, 恢复其为北京市第二饮用水源。经过一系列的努力, 官厅水库水质明显好转, 于2005 年开始向北京市饮用水尝试供水。分析评价官厅水库恢复饮用水源第一年的水质状况( 2005 年) , 为官厅水库以后水质处理提供参考意见和方向。

关键词：官厅水库 水质现状 评价分析

中图分类号X824 文献标识码A 文章编号1673 - 4637 ( 2007 ) 01 - 0004 - 04

官厅水库是新中国成立后修建的第一座大型水库,流域面积4 万3 402 km2, 总库容41.6 亿m3。作为北京市的两大地表水源地之一, 官厅水库曾为首都和周边地区的经济社会发展做出了巨大贡献[1]。由于官厅水库上游厂矿企业剧增及库区周边人类活动影响, 水库排污量逐渐增多, 库区生态水环境遭受不同程度破坏,使得官厅水库水质恶化, 污染严重, 尤其是富营养化更为严重, 水库被迫于1997 年退出北京市饮用水供水系统。

为恢复官厅水库饮用水源功能, 改善水库流域生态环境, 国务院批复的《21 世纪初期首都水资源可持续利用规划》中提出“保护密云, 挽救官厅”。北京市委、市政府决定改善官厅水库水质, 恢复其为北京市第二大引用水源功能, 这是缓解首都水资源严重短缺的重要措施之一。为此, 开始了一系列改善官厅水库水质的项目和研究。2004 年至2006 年6 月, 三家店水库水质一直保持达到地表水Ⅲ类水体标准, 2005 年已尝试性地向自来水厂供水。

通过对官厅水库及其入库河流水质的长期监测,依据国家相关标准, 对官厅水库水质进行评价分析。官厅水库水质现在有明显的改善, 但有些项目仍然超标。针对现在的污染项目, 建议采取有效的污染治理和生态保护措施, 改善官厅水库水质, 达到集中式生活饮用水水源地Ⅲ类水质标准。

1 评价范围和评价因子

1.1 评价范围

水质监测评价的范围为官厅水库入库的永定河的2 条支流桑干河和洋河以及妫库区的入库河流妫水河与大坝围成的区域。近年来, 官厅水库一直处于低水位运行, 2005 年的平均储水量为1.7 亿m3。水质监测断面: 涿鹿桥、下花园桥、延庆桥断面为入库监测断面; 八号桥断面为桑干河与洋河汇入永定河后的入库监测断面; 永1 008 东、永1 000 和河口为永定河库区( 以下简称永库区) 的监测断面; 妫1 018+1、妫大桥为妫水河库区( 以下简称妫库区) 的监测断面,坝后为出库监测断面。

1.2 评价因子

根据官厅水库水质污染源性质、类型和有关饮用水水源水质控制项目, 及其前期的大量调查结果, 确定主要的评价水质项目为3 大类: 一般化学性状指标、常规毒理学指标、微生物学指标和有机物共22 项。

1.3 评价依据

根据国家及上级有关部门对生活饮用水水源的有关标准和规定, 选用的评价依据主要是国家水质监测( GB3838 - 2002) 和生活饮用水水源水质标准(CJ 3020 - 93) 。

2 水质评价

2.1 入库河流水质评价

官厅水库入库河流干流有永定河和妫水河, 永定河由桑干河和洋河2 条支流组成。

(1) 洋河下花园桥断面位于洋河下游, 汇集了上游张家口、宣化地区的全部污水及下花园地区的部分城市污水, 水质污染十分严重, 是官厅水库水质恶化的主要通道。监测结果水质仍为劣Ⅴ类。总磷( TP) 、总氮( TN) 、BOD5, 氨氮和氟化物( F) 为( GB3838- 2002) 劣Ⅴ类水质; CODMn 为Ⅳ类水质; 锌为Ⅱ类水质; pH、DO、铜、砷、汞、镉、铬、铅、氰等为( GB3838 - 2002) Ⅰ类水质。硫酸盐、氯离子、硝酸盐氮、铁等4 项监测指标符合集中式生活饮用水地表水源地补充项目标准限值的要求。总硬度监测指标符合生活饮用水水源水质(CJ 3020 - 93) Ⅱ类标准。

(2) 桑干河涿鹿桥断面位于涿鹿县城西桑干河上,汇集了桑干河上游来水( 不包括涿鹿县城排污) , 水量一般不大, 在涿鹿桥监测的30 个项目中, pH 值、溶解氧、TP、TN、铜、锌、F、砷化物、汞、镉、六价铬、铅、氰化物、挥发酚等17 项监测指标符合国家水质监测( GB 3838 - 2002) 中水质Ⅰ类标准;CODMn、氨氮监测指标符合国家水质监测(GB3838- 2002) 中水质Ⅱ类标准; BOD5 监测指标符合国家水质监测( GB3838 - 2002) 中水质Ⅲ类标准。硫酸盐、氯离子、硝酸盐氮、铁等4 项监测指标符合集中式生活饮用水地表水源地补充项目标准限值的要求。总硬度监测指标符合生活饮用水水源水质( CJ 3020- 93) Ⅰ类标准。

(3) 永定河八号桥断面位于官厅水库上游永定河上, 是参加水利部全国重点水利河段水质级别评价的监测站点及省界断面, 汇集了桑干河、洋河的全部来水, 水质仍为劣Ⅴ 类, 主要污染指标有氨氮、TP、CODMn 和F。硫酸盐、氯离子、硝酸盐氮、铁等4 项监测指标符合集中式生活饮用水地表水源地补充项目标准限值的要求。总硬度监测指标符合生活饮用水水源水质(CJ 3020 - 93) Ⅱ类标准。

2.2 水库库区水质评价

(1) 永库区内设3 个监测断面: ① 在监测对永1008 东站点监测的项目中, TN 达到( GB 3838 -2002) 劣Ⅴ类水质标准, F 达到了Ⅳ类水质标准, TP、CODMn 和氨氮达到了Ⅲ类水质标准; pH、DO、Cu、锌、砷、汞、镉、铬、铅、氰、酚和BOD 达到了( GB3838 - 2002) Ⅰ类水质标准。硫酸盐、氯离子、硝酸盐氮、铁等4 项监测指标符合集中式生活饮用水地表水源地补充项目标准限值的要求。总硬度监测指标符合生活饮用水水源水质( CJ 3020 - 93) Ⅰ类标准。②在对永1000 站点监测的项目中, TN 达到( GB3838 - 2002) 劣Ⅴ类水质标准; F 达到了Ⅳ类水质标准; TP、CODMn 和氨氮达到了Ⅲ 类水质标准;pH、DO、Cu、锌、砷、汞、镉、铬、铅、氰、酚和BOD 达到了( GB3838 - 2002) Ⅰ类水质标准。硫酸盐、氯离子、硝酸盐氮、铁等4 项监测指标符合集中式生活饮用水地表水源地补充项目标准限值的要求。总硬度监测指标符合生活饮用水水源水质( CJ 3020 - 93) Ⅰ类标准。③在对河口的监测项目中,TN 和氨氮达到( GB 3838 - 2002) 劣Ⅴ类水质标准;TP 达到了Ⅴ类水质标准; F 和CODMn 达到了Ⅳ类水质标准; BOD 达到了地表水Ⅲ类标准; 锌达到了地表水类水质标准; pH、DO、铜、砷、汞、镉、铬、铅、氰、酚达到了Ⅰ类水质标准。硫酸盐、氯离子、硝酸盐氮、铁等4 项监测指标符合集中式生活饮用水地表水源地补充项目标准限值的要求。总硬度监测指标符合生活饮用水水源水质(CJ 3020 - 93) Ⅰ类标准。

(2) 妫库区内设2 个监测断面: ①在对妫大桥的监测项目中, TN 达到( GB3838 - 2002) 劣Ⅴ类水质标准; F 达到了Ⅳ类水质标准; TP 和CODMn 达到了Ⅲ类水质标准; 氨氮和锌达到了Ⅱ类水质标准; pH、DO、铜、砷、汞、镉、铬、铅、氰、酚和BOD 达到了Ⅰ类水质标准。硫酸盐、氯离子、硝酸盐氮、铁等4 项监测指标符合集中式生活饮用水地表水源地补充项目标准限值的要求。总硬度监测指标符合生活饮用水水源水质( CJ 3020 - 93) Ⅰ 类标准。②在对妫1018+1 站点的监测项目中, TN 达到( GB 3838 -2002) Ⅴ类水质标准; F 达到了Ⅳ类水质标准; TP 和CODMn 达到了Ⅲ类水质标准; 氨氮达到了Ⅱ类水质标准; pH、DO、铜、砷、汞、镉、铬、铅、氰、酚、锌和BOD 达到了Ⅰ类水质标准。硫酸盐、氯离子、硝酸盐氮、铁等4 项监测指标符合集中式生活饮用水地表水源地补充项目标准限值的要求。总硬度监测指标符合生活饮用水水源水质(CJ 3020 - 93) Ⅰ类标准。

(3) 出库水质分析。在对出库站点坝后的监测项目中, TN 达到( GB 3838 - 2002) Ⅴ类水质标准, F达到了Ⅳ类水质标准, TP 达到了Ⅲ类水质标准; 锌、氨氮和CODMn 达到了Ⅱ类水质标准; pH、DO、铜、砷、汞、镉、铬、铅、氰、酚和BOD 达到了Ⅰ类水质标准。硫酸盐、氯离子、硝酸盐氮、铁4 项监测指标符合集中式生活饮用水地表水源地补充项目标准限值的要求。总硬度监测指标符合生活饮用水水源水质(CJ 3020 - 93) Ⅰ类标准。

3 超标项目评价及原因分析

3.1 评价分析

在监测的水库项目中, 大部分的一般化学性状和主要毒理学指标符合( GB3838 - 2002) 和( CJ 3020- 93) 的规定。官厅水库水质总的比较是: 入库水质<库区水质<出库水质。其中:

(1) 下花园桥TP 超标9.7 倍, TN 超标15.8 倍,BOD5 超标3.1 倍, 氨氮超标10.6 倍, F 超标0.6 倍,CODMn 超标0.47 倍。其他都符合( GB 3838 - 2002)Ⅲ类水质标准。

(2) 涿鹿桥都符合( GB 3838 - 2002) Ⅲ类水质标准。

(3) 八号桥氨氮超标8.3 倍, TP 超标7.16 倍,CODMn 超标0.33 倍, F 超标0.2 倍。其他都符合( GB3838 - 2002) Ⅲ类水质标准。

(4) 永1008 东TN 超标1.74 倍, F 超标0.21 倍。其他都符合(GB3838 - 2002) Ⅲ类水质标准。

(5) 永1000 TN 超标1.93 倍, F 超标0.22 倍。其他都符合(GB3838 - 2002) Ⅲ类水质标准。

(6) 河口TP 超标2 倍, F 超标0.3 倍, CODMn 超标0.08 倍。其他都符合( GB 3838 - 2002) Ⅲ类水质标准。

(7) 妫大桥TN 超标0.968 倍, F 超标0.236 倍,其他都符合(GB3838 - 2002) Ⅲ类水质标准。

(8) 妫1018+1TN 超标0.654 倍, F 超标0.215倍, 其他都符合(GB3838 - 2002) Ⅲ类水质标准。

(9) 坝后TN 超标1.5 倍, F 超标0.1 倍, 其他都符合(GB3838 - 2002) Ⅲ类水质标准。

(10) 出库水质主要超标污染物为TN, 次要污染物为F, 其他都符合(GB3838- 2002) Ⅲ类水质标准。

3.2 超标的主要原因

(1) 入库水质较差, 尤其是下花园桥来水水质比较恶劣, 主要的超标项目为TP、TN、BOD5、氨氮和F, CODMn 也轻度超标。主要原因是洋河上游有大量的造纸厂和酒厂。这些企业排出的污水, CODMn 严重超标, 长城葡萄酒厂, 大量污水直接排入河道, 造成洋河污染严重。而且宣化、张家口等地区的城市污水也排入洋河, 加重了洋河的污染程度。

(2) 下花园桥的F 超标严重, 主要原因是洋河河道是高氟区, 洋河水质的F 浓度一直都比较高。

(3) 近来官厅水库入库水量少, 水库水位常年偏低, 水体自净能力下降。

(4) 水库库区的富营养化严重, 藻类大量繁殖,库底富含污染物质的泥沙淤积。

(5) 水土流失和化肥流失对水库造成面源污染。

(6) 从水库地形来看, 永定河入库后, 水流在永1008 东断面处拐了一个弯, 且河水入库后流速大大减缓, 使污染物大量沉积、悬浮于此, 造成全库区永1008 东水质最差。

4 建议及对策

(1) 输水中高锰酸钾指数、氨氮、F 的含量虽不是很高但已经超标, 汞的指标虽然没有超标, 但含量高于库区, 所以要加强管制上游污染物的排放量。

(2) 加强入库和库区上述超标项目的水质处理, 减少官厅水库的水质污染程度。

(3) 上游污染物排放量过大, 控制污染物入库总量是根本。水库污染主要来源于永定河上游的洋河,水质非常恶劣而且排污量大。要加强管制上游污水的排放量及污染物总量, 兴建上游污水处理工程, 控制污染物排入河道, 从总量上控制污染物入库。今后必须加快对洋河污水的治理工作, 使官厅水库入库河水能够达到规划的地表水Ⅲ类的要求。

(4) 永库区的入库点八号桥断面几乎各项指标均高出地表水Ⅲ类水质的标准, 达到了劣Ⅴ类, 水质非常恶劣。建议从八号桥断面设计截污工程, 增设八号桥污水处理站。虽然这是一项高额投资, 但可以从根本上消除永库区水体富营养化的主要的人为外源性污染源, 提供改善水质的基本条件, 从长远观点来看,这样的投资是必须的。

(5) 继续做好封库禁渔的工作, 打击非法捕捞,加强水面管理, 继续投放鱼苗工作, 使水库鱼的种类和数量增加。

(6) 水库氨氮、TP 的浓度仍然很高, 富营养化虽有改善但仍是水库污染面临的主要难题。水草、藻类的生长为鱼类生长提供了丰富的食物, 现在库区放养的主要是鲢鱼、鳙鱼、草鱼, 建议增加以浮游藻类为食的鱼种, 条件允许的话加放鲮鱼和罗非鱼等鱼种[2],从而消耗水体中营养物质及其他物质, 降低水库的内源性污染, 净化水质, 又可以促进渔业生产。

(7) 官厅水库的富营养化比较严重, 人工湿地对于取出污染物有很大的作用。植物是人工湿地的重要组成部分, 除植物吸收作用去除氨、磷等污染物外,植物更重要的作用是是通过根分泌物影响系统中微生物的特征进而影响系统的处理效果[3]。系统中微生物数量与净化效果呈现着正相关性, 有植物生长的地方, 微生物量也高, 对污染物的去除有一定的辅助作用[4], 因此要加大对微生物方面的投入与研究去降解污染物。

(8) 由于官厅水库长时间低水位运行, 水中氨氮、TP 浓度比较高, 使得夏季在浅水区域经常会爆发大规模的藻类污染。这些藻类由有机物转化为无机物时会使水域的溶解氧浓度大量下降, 使鱼类死亡, 水质恶化, 加剧了水库的富营养化[5- 6], 建议加大去除藻类的投入以降低水库的富营养化程度。

(9) 合理使用土地, 运用科学的灌溉和排水工艺, 最大限度地减少土壤的侵蚀、水土流失和肥料流失, 以防止农田肥料流入水库, 加大水库的富营养化程度。

(10) 继续向官厅水库集中输水, 不仅可以缓解北京水资源的紧张, 对官厅水库水质的改善也有很大的帮助。

(11) 研究并尽快制定新的其他区域向官厅水库调水方案, 比如引黄河水补给官厅水库。

参考文献

[1] 孙国升.综合治理官厅水库尽快恢复饮用水源功能[J].北京水利, 2003, ( 2) : 7- 8.

[2] 赵玉宝.中国藻类污染状况和对策[J].北京水产, 1998, ( 3) :3- 5.

[3] 张鸿, 等.两种人工湿地中氮磷净化率与细菌分布关系的初步研究[J].华中师范大学学报(自然科学版), 1999, 第33卷( 4) :575- 578.

[4] 白文荣, 等. 丹麦人工湿地技术治污的实践研究[J].北京水利, 2005, ( 5) : 10- 12.

[5] 陈水勇, 等.水体富营养化的形成危害和防治[J].环境与科学, 1999, ( 2) : 11- 15.

[6] 田玉红, 等.富营养化水体中氮磷的去除[J].广西工学院学报, 2000, 第11 卷( 3) : 89- 92.

作者简介: 李运来( 1966 — ) , 男, 高级工程师。

来源：《北京水务》2007.1