張 麗，鞠定國(guó)，王 晨

(1.湖北理工學(xué)院 a.環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，b.礦區(qū)環(huán)境污染控制與修復(fù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 黃石 435003；2.武漢科技大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430081)

城市湖泊是城市的重要生態(tài)資源，對(duì)城市的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[1-2]。但是，由于城市湖泊的湖岸與湖體人工化特征明顯，換水周期長(zhǎng)，生物種類較少，其生態(tài)功能易因人類活動(dòng)而遭受破壞[3-5]。隨著我國(guó)城市化進(jìn)程不斷加快，提升城市湖泊的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量日趨緊迫。目前，有關(guān)城市湖泊污染的報(bào)道主要集中在大型城市及其周邊的城市湖泊，且主要關(guān)注湖泊的富營(yíng)養(yǎng)化問題，關(guān)于受污染的城市湖泊的水質(zhì)特征分析的研究和報(bào)道較少。磁湖位于湖北省黃石市的中心，是黃石城區(qū)最大的淺水湖泊，是集防洪、防澇、養(yǎng)殖、游覽為一體的多功能水資源地[6]。磁湖具有水淺、流動(dòng)性差、底泥污染嚴(yán)重等城市淺水型湖泊的共同特點(diǎn)[7-9]。全湖水域面積約10 km2，平均水深約1.75 m。在黃石市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景之下，磁湖水質(zhì)污染日趨嚴(yán)重，湖面面積逐年減少，湖中動(dòng)、植物種群大量減少，水生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞[10]。每年6月下旬左右，黃石市處于梅雨季節(jié)，持續(xù)暴雨導(dǎo)致磁湖庫容增加、水位上升。本文對(duì)暴雨突發(fā)事件對(duì)磁湖水質(zhì)的影響進(jìn)行探索，以定量掌握湖區(qū)污染物的空間分布及其濃度的實(shí)時(shí)變化狀態(tài)，為磁湖規(guī)劃和水質(zhì)治理提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

根據(jù)磁湖的地理位置和周圍環(huán)境，按照采樣點(diǎn)的布設(shè)原則共設(shè)置19個(gè)采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)位信息見表1。分別于持續(xù)暴雨結(jié)束后的2016年7月8日、7月15日和8月29日用聚四氟乙烯塑料瓶采集樣點(diǎn)湖面20 cm以下的表層水樣2瓶各500 mL，共采集了57個(gè)樣品，經(jīng)預(yù)處理后冷藏保存。采樣前，先用采樣點(diǎn)處湖水清洗采樣瓶3次，避免瓶中本底的影響。

表1 采樣點(diǎn)位信息

1.2 分析方法

采用美國(guó)哈希DR3900可見光分光光度儀、美國(guó)瓦里安AA240FS+GTA120、上海雷磁pHS-3C、美國(guó)梅特勒分析天平AL204分析水樣的pH、余氯、NO3--N、硫化物、化學(xué)需氧量(COD)、SS,TP，NH4+-N，Cd，Cu，Zn等指標(biāo)。

2 結(jié)果與討論

2.1 磁湖水質(zhì)狀況

磁湖水體的水質(zhì)指標(biāo)見表2。由表2可知，采樣周期內(nèi)磁湖水體的水質(zhì)變化范圍較大，其中TP，NH4+-N,COD為磁湖水體中的主要超標(biāo)污染物。TP超標(biāo)較為嚴(yán)重，3批次水樣皆未達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；第1批次COD和NH4+-N的合格率分別為：89.47%，36.84%；第2批次分別為：42.11%，15.79%；第3批次分別為：52.63%，31.58%。pH、硫化物的變化規(guī)律為：第2批次<第1批次<第3批次。余氯、COD，NH4+-N: 第1批次<第3批次<第2批次。NO3--N，TP：第1批次<第2批次<第3批次。SS：第3批次<第2批次<第1批次。此外，由表2可知，重金屬濃度平均值表現(xiàn)為：Zn>Cu>Cd。另外，除個(gè)別采樣點(diǎn)位的Cd超出濃度限值外，其余采樣點(diǎn)的水質(zhì)指標(biāo)均滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，說明磁湖表層水體中存在輕度的重金屬污染[11-12]。

表2 磁湖水體的水質(zhì)指標(biāo)

續(xù)表

2.2 磁湖水質(zhì)時(shí)空分布特征

2.2.1非金屬指標(biāo)時(shí)空分布特征

非金屬指標(biāo)的時(shí)空分布如圖1所示。pH、硫化物的濃度整體變化一致，且南湖的第1，2批次水樣的各指標(biāo)變化不大，第3批次明顯增大；北湖各采樣點(diǎn)的硫化物濃度差異較大，而第3批次除N-8，N-9，N-10比較平穩(wěn)外，其余各采樣點(diǎn)的pH幾乎保持在同一水平，表明磁湖水質(zhì)的pH在經(jīng)過水位回降之后趨于平穩(wěn)，而高pH值可以引起沉積物中的磷溶解和向湖水中釋放[13]，這也與本次所測(cè)得TP含量較高相佐證。NO3--N和TP濃度在時(shí)空分布上表現(xiàn)出較高的一致性，其在第3批次樣點(diǎn)N-6和S-7中出現(xiàn)突增，這與周圍居民以磁湖水作為日常洗衣用水并使用含磷含氮的清潔劑相關(guān)。另外，可能由于強(qiáng)降雨的沖淋與湖水漫上周邊植被，使土壤中的氮磷元素浸出造成。

3批次各采樣點(diǎn)COD濃度無較大差異，且表現(xiàn)為：第1批次<第2批次<第3批次，可能是暴雨攜帶的有機(jī)物使COD值升高而水體自凈能力不夠而導(dǎo)致此現(xiàn)象。余氯含量較低，但第2批次水樣明顯高于第1批次與第3批次。

(a) pH

(b) 余氯

(c) NO3--N

(d) 硫化物

(e) SS

(f) COD

(g) NH4+-N

(h) TP

2.2.2重金屬時(shí)空分布特征

金屬指標(biāo)的時(shí)空分布如圖2所示。Zn和Cd的時(shí)空分布差異較大，除個(gè)別采樣點(diǎn)的Cd超出限值外，其余都達(dá)到了《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。Cu的分布較為均勻，除第3批次3個(gè)點(diǎn)位(N-4，N-6，N-8)濃度增大以外，其余采樣點(diǎn)在3個(gè)采樣周期均無較大差異，推測(cè)可能是有新的污染物排放出現(xiàn)。Zn的分布差異較大，主要在北湖含量較高，且在N-10點(diǎn)出現(xiàn)了最大值，南湖平均濃度較北湖低且少數(shù)樣品檢出。Cd除S-1，S-4，S-5的含量出現(xiàn)激增外，其余數(shù)據(jù)都處在較低濃度水平[14]。

(a) Cu

(b) Zn

(c) Cd

3 結(jié)論

磁湖水體呈富營(yíng)養(yǎng)化，除TP，NH4+-N，COD超標(biāo)外，Cu，Cd，Zn，pH、余氯、NO3--N、硫化物等指標(biāo)的含量均符合國(guó)家地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)(GB3838—2002)，水體偏堿性。磁湖水體中TP，NH4+-N，COD等營(yíng)養(yǎng)元素超標(biāo)較嚴(yán)重，可能主要與暴雨沖刷和湖水浸出相關(guān)。Zn在時(shí)空分布上差異性較大，Zn，Cu，Cd個(gè)別點(diǎn)位重金屬濃度較高，與周邊有污染物的排放相關(guān)聯(lián)。