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关键词:横向流污水处理系统 油水分离 地面集输
一、系统简介
横向流由含油污水聚结区和分离区组成。具有如下特点:
1.横向流采用重力分离技术处理含油污水:“横向流含油污水除油设备”中的填料板属斜板的一种,它有效增加了除油器的工作面积,缩小了分离高度,能提高油珠颗粒的去除率。
2.聚结板板型结构独特:聚结板区由相互正交的亲油性较强,疏水性良好的正交梯型板组组成,水流在其中延正弦波路前进,污水中微小粒径的油珠在聚结材料表面上润湿附着不断进行碰撞结合扩大,使小分散油珠聚并成大油珠。
3.分离流态独特:污水流经叉板型的分离区时水流变为交叉流,由于水力条件不断变化,使聚结变大的油珠及固体颗粒再次碰撞、聚并,大颗粒通过具有独特通道的变流速横向流分离板区,从水中分离出来。避免了处理后的油、杂质和污水重新组合发生二次污染。
二、运行中存在的难点
1.处理量超负荷
宋二联含油污水处理系统超设计负荷30%运行;使横向流聚结除油器的处理时间由设计的1小时缩短为现在的46分钟;一次滤罐滤速由设计的12m/h增为现在的15.6m/h;二次滤罐滤速由设计的8m/h增为现在的10.4m/h。
2.横向流处理污水含油不合格
含油污水的乳化程度直接影响横向流的除油效率,乳化程度越高,除油效率越低。该站横向流处理前污水含油控制在50mg/L以下,乳化程度高使横向流除油效率低。经横向流处理后污水含油为18mg/L,处理效果差。
3.含水油分离、沉降效果较差,流量调控困难
三、突破瓶颈,针对运行过程中的难点采取措施
1.平稳供水、加强排污发挥好横向流作用
原来我们是依据污水储罐和油岗3#罐液位来调控供水,供水量在50~150m3/h间波动,波动大使处理效果变差。现在我们改变了调控思路,既考虑油岗3#罐污水液位和实现平稳供水这两个因素来调控供水量,污水储罐液位由注水岗切换倒运清、污水来调控。外网供水正常时把3#罐污水液位控制在3.0~3.2m范围内,供水量控制在95~105 m3间。在外网供水量大时,把3#罐污水液位控制在3.5m的上限范围内,向污水岗也上限供水,把水量调控在120m3内。当来水量低时把3#罐污水液位控制在2.8m的下限范围内,向污水岗也下限供水,把水量调控在90m3内。外来污水量有变化时,通过3#罐用仅有的缓冲空间控制污水量在90~120m3间小范围波动实现了平稳供水。
2.适当提温保证污水沉降分离效果
一是在反冲洗时较平时增加滤罐清洗剂用量,加大清除污油力度。避免石英砂滤罐污染。
二是提高来油温度,让芳深二(该中转站烧伴生气,伴生气不能回收)把来油温度又重新提到61℃,使来水温度由38℃上升到39.5℃,上调了1.5℃,缓解了温度下调后系统出现的矛盾。
3.摸索反冲制度,保证滤罐处理效果
解决滤罐进、出口压差大问题:横向流处理污油效果差使滤罐也要处理污油,导致一次滤罐污染严重。反冲洗时一次滤罐的进、出压降都在0.25MPa以上容易堵滤罐,针对这一现状,调整了一次滤罐的反冲洗周期,由每天一次增为每天的白天和夜里12点各反冲洗一次。调整后一次滤罐的压降降到0.15MPa以下,但日增反冲洗水量220m3,同时滤罐在刚反冲洗完时处理效果差,选7月份日反冲洗一次、二次的两组指标进行对比,日反冲洗两次的污水含油指标上升了7 mg/L,悬浮物1.1 mg/L见表。为此我们又改回用原反冲洗周期。但增加滤罐清洗剂用量,解决了滤罐压差大的问题。
4.进行污水加药试验,优选药剂,摸索合理加药量
针对宋一联合站污水含油、悬浮物不合格的实际情况,我们与石油学院共同进行污水加药攻关试验。取污水样加不同药剂对比沉降分离效果优选药剂。选出的药剂分别为:
LM-3型杀菌剂,该药剂主要成分为异噻唑啉酮、泰乐芬及季胺盐的复合物。可有效杀死硫酸盐还原菌、腐生菌和铁细菌。
LM-1型絮凝剂,该药剂的主要成份为有机阳离子聚丙烯酰胺和聚合氧化硅铁铝盐等。可使微小的悬浮固体聚集变成大颗粒,有助于过滤。
四、结论及建议
1.调控来横向流污水量实现平稳供水能获得较好的效果。但受3#罐调控空间的限制缓冲沉降时间短,沉降效果还较差,建议投用污水沉降罐缓解上述矛盾。
2.含水油温度下调后不能保证来水质量和污水处理效果。温度越高来水水质越好处理污水效果也越好。在来横向流污水温度在不低于39.5℃的前提下,处理的污水水质能维持在今年夏季水平。
西安市地方税务局碑林分局于2013年7月26日返还工贸公司2012年度个人所得税代扣代缴手续费17702.72元;于2014年11月28日返还工贸公司2013年度个人所得税代扣代缴手续费7968.04元;两项合计 25670.76元。
根据《国家税务总局关于印发<个人所得税代扣代缴暂行办法>》的通知》(国税发[1995]65号)“第十七条对扣缴义务人按照所扣缴的税款,付给2%的手续费。扣缴义务人可将其用于代扣代缴费用开支和奖励代扣代缴工作做得较好的办税人员。但由税务机关查出,扣缴义务人补扣的个人所得税税款,不向扣缴义务人支付手续费。”(相关文件后附),为鼓励公司办税人员继续严格依照税法规定办理相关税务事宜,现申请将返还的手续费用于奖励财务部工作人员及相关工作人员。
以上请示,妥否。
恳请批准为盼!
关键词:人工湿地;污水处理;净化机理;发展方向
人工湿地污水处理技术是20世纪七八十年展起来的一种污水生态处理技术,它能有效地处理多种多样的废水,如生活污水、工业废水、垃圾渗滤液、地面径流雨水、合流制下水道暴雨溢流水等。据调查统计,在欧洲与北美已有上万座处理城市污水和多种工业废水的湿地系统在稳定运行,污水处理人工湿地在世界其它地区应用的数目也在迅速增加。
人工湿地是人对自然湿地系统的模拟,利用生态的方法来去除污染物,以达到净化污水的目的。人工湿地根据自然湿地生态系统中物理、化学、生物的三重共同作用来实现对污水的净化作用,实现对污水的生态化处理。人工湿地与传统的污水处理方法(活性污泥法等)相比,具有处理效果好、氮磷去除能力强、运转维护管理方便、工程基建和运转费用低,以及对负荷变化适应能力强、能耗少、无须化学药剂等优点,同时它可以促进农业、渔业的发展,又可供公共娱乐、野生动植物保护和科学研究使用。
1人工湿地净化污水机理
1.1人工湿地分类
国内外学者从工程设计的角度出发,按照系统布水方式的不同或水在系统中流动方式不同划分为表面流人工湿地(自由表流湿地和构筑表流)、潜流人工湿地(水平潜流人工湿地、垂直潜流人工湿地和复合式潜流湿地)。
1.2人工湿地构成及净化机理
人工湿地由填料、植物、微生物、藻类等几种基本成分构成。
人工湿地具有独特而复杂的净化机理,利用基质――微生物――植物复合生态系统的物理、化学和生物的三重协调作用,通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对废水的高效净化。同时,通过营养物质和水分的生物地球化学循环,促进绿色植物生长并使其增产,实现废水的资源化和无害化。
人工湿地系统是在一定长宽比及底面有坡度的洼地中,由土壤和填料(如卵石等)混合组成填料床,污水可以在床体的填料缝隙中曲折地流动,或在床体表面流动。在床体的表面种植具有处理性能好、成活率高的水生植物(如芦苇、凤眼莲等),形成一个独特的动植物生态环境,来对污水进行处理。人工湿地可以促进污水的循环和再生,使污水中所含污染物质以作物生产的形式再利用或直接去除。污水中大部分有机物作为异养微生物的有机养分,最终被转化为微生物体及CO2、H2O。污水中的不溶性有机物通过湿地的沉淀、过滤作用,可以很快地被截留进而被微生物利用;污水中可溶性有机物则可通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代谢降解过程而被分解去除。随着处理过程的不断进行,湿地床中的微生物也繁殖生长,通过对湿地床填料的定期更换及对湿地植物的收割而将新生的有机体从系统中去除。
1.2.1悬浮固体物质的分离与转化
悬浮固体物质在湿地中去除的基本机理即为絮凝和胶体颗粒的沉淀,在潜流湿地中相对低速的水流和大的接触表面使得系统中的悬浮物去除率相对较高,大量植物根系和饱和状态的基质,使固态悬浮物被根系以及填料阻挡截留。潜流湿地系统像一个水平或垂直的重力过滤器,因此,使悬浮物通过在砾石和根区面的生物膜上的重力沉淀(自由沉淀和絮凝),渗透,吸附作用而被分离。
1.2.2有机物的去除与转化
湿地对有机物的去除主要是靠微生物的作用。土壤具有巨大的比表面积,在土壤颗粒表面形成一层生物膜,污水流经颗粒表面时,不溶性的有机物通过沉淀过滤吸附作用很快被截留,然后被微小生物利用;可溶性有机物通过生物膜的吸附和微生物的代谢被去除。植物向土壤中传输氧气,使得人工湿地中的溶解氧呈区域性变化,连续呈现好氧、缺氧及厌氧区域。因而土壤中存活着好氧菌、厌氧菌和兼性菌。好氧菌通过代谢将有机物分解为二氧化碳和水;厌氧菌发酵将有机物分解为二氧化碳和甲烷。污水中的大部分有机物最终被异养微生物转化为微生物体、二氧化碳、甲烷和水、无机氮、无机磷。
1.2.3氮的去除与转化
氮的去除通过好氧和厌氧反应完成。湿地中大型植物根系上附着生物膜。有着好氧、厌氧、缺氧降解区。处于饱和状态的基质中生长的水生植物,可以增加湿地基质的透气性,湿地植物能将空气传输到其根部,使其自身能在厌氧条件下生长,由于扩散(或泄露)作用,这些空气在植物的每一须根周围形成一层薄薄的好氧区,在这一微小的好氧区中会发生氧化反应。硝化反应则是在好氧环境下完成的,它主要是将NH3-N氧化成NO3-N,反硝化反应则是在缺氧环境下完成的,主要将NO3-N还原成N2。由于氮的去除依赖于植物的吸收,所以在植物的枯萎和死亡期去除效率较低,每年湿地对氮的吸收大约在12~120gN/m3・a。在脱氮过程中,碳源是影响其效果的重要因素。在潜流湿地中,植物供给脱氮的有机碳要根据污水中COD与N的比和系统进水中N的形态而定。从处理硝化的二次出水的研究中发现,覆盖野草、湿地植物等增加生物量时,氮的去除率从30%提高到了80%。
1.2.4磷的去除与转化
潜流湿地中对磷的去除主要是从腐烂植物、聚磷菌中摄取磷。另外,一些腐烂的植物组织,表面附带介质的金属也会通过沉淀、交换等机理短期的去除磷,但是时间不会太长,不超过1年,而且要依赖于粒状物质。磷的吸收与大多营养物质的吸收一样,主要在植物的生长期,夏天和春天。湿地中每年对磷的去除量约为1.8~18gP/m2。
1.2.5病原菌的去除与转化
病原菌是由固态悬浮物水中的悬浮物带入湿地的中。它的去除与固态悬浮物的去除和水力停留时间有关。由固态悬浮物带人的病原菌与固态悬浮物的去除机理一样,通过沉淀、拦截等达到去除目的。病原菌被分离后分布在湿地的不同地点,但都必须与它们周围有机群体竞争存活。一般它们的存活率很低。如果接近水面,很容易被大气降水或UV射线所消杀。
1.2.6金属的去除和转化
湿地对重金属的去除主要是土壤或填料对重金属的吸附和反应,吸附有离子交换吸附和专性吸附。污水中重金属离子浓度一般很低,不能与土壤中无机阴离子形成金属沉淀,它可以与土壤中的有机质络合,增强重金属对土壤的亲和性。土壤中微生物对重金属的去除也有相当的作用,它们可通过胞外络合作用、胞外沉淀作用固定重金属,还可把重金属转化为低毒状态,也有的转化为毒性更强的物质。另外还有植物对重金属的积累,重金属以各种形态存在,其中溶解性的可被植物吸收在植物中积累,茎以上部分可随植物的收割最终从湿地中去除,不溶性的可被介质的过滤作用截留。还有大片密集的植株以及它们发达的地下部分形成的高活性根区网络系统和浸水凋落物,使进入湿地的污水流速减慢,这样有利于污水中悬浮颗粒的沉降,及吸附于水中重金属的去除。
1.2.7硫化物的去除
人工湿地对硫的去除主要是微生物的分解及植物的吸收。有机硫化物经矿质化被分解成硫化氢,部分硫化氢挥发逸出湿地,部分则通过硫磺细菌和硫化细菌的硫化作用形成硫磺、硫酸,它们与土壤中的各种离子结合形成无机硫化物。无机硫化物部分会被植物吸收利用,也有一部分会在反硫化细菌的作用下经反硫化作用形成硫化氢,硫化氢再逸出湿地或又参与硫化作用。
2人工湿地的发展方向
人工湿地系统是一项低投资、低能耗、低运行费用、氮、磷去除率高的治理工程技术,在污水的修复方面表现了极大的发展潜力,从而得到公众的普遍接受益。因此,人工湿地今后的研究将集中在这样几个方面:(1)深入研究人工湿地污水处理的机理,建立合理的动力模型,进行模拟实验和实地试验;(2)提高人工湿地的污水净化效果,包括对植物类型、基质类型的优势组合,基因工程菌的构建等;(3)加强人工湿地对工业废水处理的研究,扩大人工湿地的应用范围;(4)加强对人工湿地处理效果的实例分析,对其应用成果进行推广和学习。
人工湿地系统是仿真独特的土壤-水生植物-微生物和基质组成的生态系统,在我国是一项正在被研究、应用和发展的处理污水的新技术,由于它具有高效率、低投资、低运转费、低维持技术、处理量灵活、低能耗、处理效果好等优点,非常适合我国的国情,尤其是广大农村地区、中小城镇地区的污水处理方法。
人工湿地系统是一个完整的生态系统,可以在其内部形成良好的循环,随着时间的推移,及对该技术研究的不断深入和应用实践经验的不断取得,该技术将会日趋成熟,在水污染控制领域中发挥更加显著的作用。
参考文献:
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[2]孙广智, A.J.Biddlestone,K.R.Gray,等.人工芦苇床污水处理技术[J].污染防治技术,1999,12(1): 1-4.
[3]中国科学院南京土壤研究所微生物室.土壤微生物研究方法[M].北京:科学出版社,1985.
[4]许光辉,郑洪远.土壤微生物分析方法手册[M].北京:农业出版社,1986.
[5]戴树桂.土壤环境化学[M].北京:高等教育出版社.
[6]安树青.湿地生态工程[M].北京:化学工业出版社,2002.
关键词:脑卒中;认知水平;就诊时间
缺血性脑卒中患者发病后6 h内到医院治疗,对脑功能的恢复具有非常关键的作用。而目前住院患者及家属普遍缺乏脑卒中疾病相关知识[1],多数患者很难保证在发病6 h内到达医院接受治疗。本文通过调查旨在了解缺血性脑卒中患者及其家属脑卒中相关知识的认知水平,并分析其与患者就诊时间的关系。
1资料与方法
1.1一般资料 2013年6月~9月某市三级甲等医院神经内科的缺血性脑卒中住院患者及其家属。①患者纳入标准:经CT或MRI检查且符合第四次全国脑血管学术会议制定的诊断标准[2]的缺血性脑卒中患者;无严重意识障碍、语言障碍、无严重并发症且自愿配合参加本研究者。②患者家属纳入标准:被纳入患者发病时在其身边或者对患者发病时知情较多的家属;
1.2方法 采用问卷调查法。问卷是在检索国内外有关脑卒中相关知识的基础上,经有关专家指导并反复修改形成。
1.2.1患者问卷 ①患者资料:年龄、文化程度、就诊时间等;②患者脑卒中相关知识认知水平:卒中疾病知识认知(7个条目)、卒中相关危险因素认知(7个条目)、卒中防治知识认知(9个条目),共23个条目,每个条目答对记1分,答错记0分,总分23分。
1.2.2患者家属问卷 ①家属资料;②属脑卒中相关知识认知水平同患者部分。
1.3 统计学分析 应用 EpiData 3.0数据库进行双输录入,使用SPSS 13.0进行统计学处理,采用t检验,P
2结果
2.1患者及患者家属一般情况 共纳入273例脑卒中患者,其中就诊时间≤6 h的有110例(40.3%),就诊时间>6 h的有163例(59.7%)。273例患者中>60岁的有157人(57.5%),46~60岁有94人(34.4%),
2.2患者及患者家属脑卒中认知水平 调查结果显示,患者、患者家属的总体得分均相对较低。患者在卒中相关知识、防治知识方面得分均低于患者家属,见表1。
2.3患者及患者家属脑卒中相关知识认知水平与患者就诊时间的关系比较 患者就诊时间≤6 h组和患者就诊时间>6 h组,两组除患者家属防治知识外,其他方面就诊时间≤6 h组患者及患者家属得分均高于就诊时间>6 h组,两组差异有统计学意义,P值均
3讨论
国外有研究[3]发现脑卒中患者的就诊时间与患者或者患者身边人脑卒中相关知识的认知情况有关,很多人对时间在脑卒中治疗中的重要性并不很了解。患者及患者家属对脑卒中相关知识的总体认知水平普遍较低,且患者的总体认知水平低于患者家属,这可能与患者的文化程度和年龄有关。患者在脑卒中相关危险因素认知方面得分明显低于其他方面,说明患者对脑卒中相关危险因素认知不够。
本研究结果显示患者就诊时间≤6 h组的患者及家属卒中相关知识总体认知水平高于就诊时间>6 h组,差异具有统计学意义,表明患者及患者家属的卒中相关知识认知水平均会影响到患者的就诊时间,且患者、患者家属对脑卒中相关知识认知水平得分越高患者就诊时间越短。
加强对公众卒中预警症状和危险因素的教育,对降低脑卒中发病率和缩短患者的入院时间有很大帮助[4]。在护理开展脑卒中的健康教育过程中,尤其要加强患者及家属对脑卒中相关危险因素的认识。此外,还要因人而异、突出重点、有针对性开展卒中健康教育,以提高患者及家属的卒中相关知识认知水平,进而更好地推动卒中防治工作。
参考文献:
[1]吴旭丽,林卫英,郁明素,等.不同居住地脑卒中患者疾病相关知识知晓状况的调查[J].中华护理杂志,2009,44(5):416-418.
[2]中华神经科学会,中华神经外科学会.各类脑血管病诊断要点[J].中华神经科杂志,1996,29(6):379.
关键词:人类活动影响;湿地生态用水;用水安全;衡水湖
the wetland ecological water safety analysis of the hengshui lake
based on the influence of human activities
yin xin-ming,zhang jia-xing
(hengshui bureau for hydrology and water resources suwey of hebei,hengshui053000,china)
abstract: under the influence of human activities,the water supply source of the hengshui lake wetland mainly relies on water from other river basin.during the process of water transfer,the contaminants of rivers along the watercourse,high sediment concentration of the yellow river and the surrounding agriculture and industry of the hengshui lake wetland lead to a severe wetland ecological water safety problem.through analysis of the impact on the water environmental of the hengshui lake wetland during the process of water transfer,including analysis of the water supply source,analysis of the importance of the supplemental water quality,analysis of the impact of the high sediment concentration on the water quality and so on,this article expounds the existing problems of the hengshui lake wetland water safety supply and provides the scientific basis for the hengshui lake wetland protection and restoration.
key words: influence of human activities;wetland ecological water;water safety;hengshui lake
衡水湖来水主要有流域自产径流量、过境洪沥水、跨流域引水组成。地表水资源的过度开发和利用导致进入下游平原河道的径流量明显减少,过境洪沥明显减少。在地表水严重不足情况下,不足部分只有依靠超采地下水来补足,地下水严重超采导致地下水位迅速下降,土壤非饱和带增厚,降水更多地补充土壤水消耗,使地表产水能力下降。以上因素叠加造成自产水量更少,致使该湿地水源主要依靠外流域调水[1]。
1 湿地水安全意义
湿地生态系统的稳定性很大程度上取决于其水源的稳定性。水文条件能直接改变湿地的物理化学性质,进而影响到物种组成和丰度、第一性生产力、有机物质的积累和营养循环。水导致独特的植物组成,但限制或增加物种的丰度。静水湿地或连续深水湿地的生产力都很低。通常有高能量的水流,或有脉冲性水周期的湿地生产力最高[2]。
在积水覆盖的条件下,其基质长期处于还原状态,限制了微生物的数量和活性,较高的生物量得不到充分的分解,有机物质便以泥炭的形式积累储存起来。土壤-水界面的交互作用,使湿地土壤以还原性质为主的同时,在其表层有一薄氧化层,承担着湿地物质的化学转化和营养循环,构成湿地生态过程的重要一环。可见,湿地生态系统的一切生态过程都是以固定的水文为基础的,正是由于其系统结构对水文条件的依赖性,湿地生态系统才如此脆弱,以致于一旦失去水,其系统面貌便会发生根本性的转变。
不同类型的湿地的脆弱性有所差异,高水能湿地中由于有机质积累很少,只要其水源被截断,其生态系统类型就迅速转变;如果水源恢复,系统就会基本恢复到原来的状态。如吉林省西部向海附近的芦苇湿地,在干旱年份没有水源的情况下,形成大片的碱蓬群落,而在丰水年份,地面被积水覆盖后,芦苇群落便得以迅速恢复。而低水能的湿地,由于具有保水性能的泥炭层的存在,可以对气候的干湿变化在系统内部进行调节,其生态敏感性则相对较低;除此之外,泥炭沼泽对阈限内的排水亦有较强的恢复能力。
脆弱生态环境是在自然因素的基础上叠加了人类不合理开发利用而形成的。自然因素是其脆弱性形成的基质,人类活动则是起加速或减速等动力作用。不同地域由于自然条件的差异,脆弱生态环境的表现特征不同。因此,在进行生态环境脆弱性评价时应遵循地域性、主导性、科学性和可操作性的原则。影响湿地脆弱性的因子很多,就衡水湖而言,湿地的脆弱性主要表现在水源供给保障脆弱性、水质污染脆弱性和人类活动综合影响干扰脆弱性。
2 半干旱地区退化湿地生态补水的原则
湿地生态补水是指恢复湿地自然水文情势的过程。根据湿地退化特征和影响因素,确定了湿地恢复原则[3]。
恢复湿地自然过程原则:自然湿地是生物与环境长期协调发展而形成的具有自我调节、相对稳定的自然综合体,当生态系统达到动态平衡的稳定状态时,能够自我调节和维持自身的正常功能,并能在很大程度上克服和消除外来的干扰,保护自身的稳定性。
可操作性原则:在全面了解湿地生态系统的基底上,找出湿地退化原因与可恢复性,以及需要采取的措施。
优先性原则:针对湿地退化的主要原因以及湿地保护的主要目标,必须要从当前最紧迫的任务出发,优先保护珍稀、濒危动物及其栖息地,逐步恢复湿地功能。
最小风险原则和最大效益原则:在考虑成本同时,必须考虑恢复措施对湿地负面影响最小和恢复效益最大化。
生物配置多样性原则:环境条件的多样性决定了生物配置的多样性,具有生物多样性的生态系统才是稳定的生态系统。
3 衡水湖供水水源分析
衡水市是河北省人均水资源最少的地区之一。全市人均148 m3,低于全省人均386 m3的水平,仅为全国人均水平的5.5%。衡水市平均用水量1 600 m3/hm2,均远低于全省和全国平均水平。由此可见,衡水市水资源已达相当匮乏的程度。由于缺水,工业及居民用水全部要依靠深层地下水。据资料分析,每年深层地下水允许开采量2.43亿 m3,而实际全市每年开采量都在8.20亿 m3以上,年超采量在6亿m3左右。深层地下水埋深大幅下降,2003年漏斗中心埋深100.02 m(冀州市刘丰备、7月11日),漏斗面积(0 m等水位线)为8 442 km2,同时还引发了一系列的环境地质问题[4]。
衡水湖水源主要有当地汇水、岗南黄壁庄水库来水、岳城水库来水、引黄河水卫运河水等。当地汇水主要有滏东排河2 500 km2流域的涝水,滏阳河14 420 km2流域的来水和利用卫―千引水工程引蓄卫运河水(见表1)。岗南、黄壁庄水库来水主要是利用两水库在每年汛前腾库下泄水,经石津渠、军齐干渠引水到滏阳河,再由冀码渠从冀州南关闸入衡水湖。岳城水库来水,通过卫运河到卫―千渠,经王口闸入衡水湖[5]。
水主要通过降水量多少、降水稳定性、蒸发与降水关系对利用的影响、径流变率及地下水矿化度等影响脆弱生态环境的形成[6]。影响衡水湖湿地的水分条件是年降水量和河流径流量,由于上游水利工程的拦截和水资源开发程度高,衡水湖上游来水保证率很低。
衡水市地处严重干旱缺水的华北平原中心地带,多年平均降雨量518.9 mm,水面蒸发量却高达1 300 mm,由于地表水资源的严重缺乏,衡水市的工农业用水和生活用水主要靠开采深层地下水,并因超采形成了以衡水市为中心的地下漏斗区。水资源短缺已是衡水湖面临的巨大威胁。目前,衡水湖水源主要来自于黄河水和上游各大水库的汛期弃水[7-9]。
由于集水区降水年际变异大,衡水湖蓄水量也有很大的年际变动,见表3。目前设计蓄水位21 m,最大蓄水能力为1.88亿 m3,其中东湖蓄水面积42.50 km2、可蓄水1.23亿 m3;西湖蓄水面积32.50 km2、可蓄水0.65亿 m3。1994年-2008年实际累计蓄黄河水6.27亿 m3,年均0.52亿 m3。
4 衡水湖补水水质影响因素分析
由于自然和人为因素的双重影响,黄河水资源日渐短缺,水土流失严重,荒漠化现象突出,生态环境日趋退化,致使黄河水质局部河段已达不到相应水质标准。
多年来虽采取了一系列的措施来保护衡水湖,但湖体自身的保护很难保证在整个大环境高营养水平的态势下,水质不受影响。湖周围的汇水富营养化程度已经处于一个较高的水平,大多数水质状况总氮在10 mg/l以上,将大大增加湖水的保护难度[10]。
引水线沿途进入衡水市(油故闸)以前,清凉江上游清河县城生活及工业污水的排入(主要有清河县造纸厂)和卫-千渠,自油故闸至入湖口(王口闸)段,枣强县境内部分城镇污水及工业污水的排入(主要有枣强的皮革、皮毛、染料等废水)。
衡水湖周边污染源影响,主要是冀州市部分工业和城市污水通过西线引水渠经冀州市南关进水闸排入东湖。另有部分污水直接排入冀州小湖。
湖内网箱养鱼,追求水产品的经济效益,高放饵料增加了湖水中的营养物质,以及湖内养鸭、养鹅等,动物的排泄物也增加了湖水中的营养物质,污染水体。
在衡水湖流域内,上游河道水质不同程度受到污染,水质为ⅴ类或劣ⅴ类,汛期来水进入衡水湖,对衡水湖水质构成威胁。另外,衡水湖上游流域主要以农业种植为主,农业生产中使用大量的农药、化肥,在汛期,随地表水流进入水体,也对衡水湖水质构成威胁。
由于旅游业的开发产生的生活污水和生活垃圾,对水体造成污染。由于衡水湖主要靠引黄河水补充,因此,所引黄河水质的好坏,引水渠道沿途污染源的排污状况及衡水湖周边的排污情况决定了衡水湖水质的状况。
5 泥沙对水质的影响
黄河是世界上罕见的多泥沙河流,衡水湖目前主要水源是引黄河水,泥沙与水系相互作用对水质影响显著。
5.1 黄河泥沙对重金属的吸持特征
由于泥沙具有巨大的比表面积,含有大量活性基团,是水体中重金属污染物最主要的载体,决定着重金属在水体中的化学行为和生物效应。早在20世纪80年代初,金向灿研究了黄河中游干流龙门、潼关、三门峡断面和支流渭河华县与汾河河津断面的悬浮泥沙对铜、铅和锌离子的吸持行为,发现黄河悬浮泥沙对铅的吸持量特别高,铅的吸附量在丰水期达550.29×10-3 meq/g;在枯水期达318.53×10-3 meq/g。他从泥沙中铁锰氧化物含量较高和在较高ph条件下铅离子易生成羟基化合物两个方面对此现象进行解释。
李丽娟、徐云麟等研究了黄河三门峡库区的悬浮泥沙对铜、锌、铅离子的吸持能力,发现被吸持的铜、锌和铅离子中有50%~70%与泥沙中的碳酸盐物质结合,有15%~33%与铁锰氧化物结合,认为这与黄河泥沙的优势地球化学相有关[11]。
20世纪90年代,高宏和暴维英等对黄河泥沙吸持重金属的行为进行了较为全面的研究,除铜、铅、锌以外,还研究了镉、锰和汞等。研究了不同吸附质的差别,还研究了吸附剂浓度对吸持量的影响;并对吸持作用和泥沙中重金属的溶出作用进行了深入研究。研究发现,在个别河段(如洛河漫水桥断面),当泥沙-水的比例达10 g/l时,从泥沙中溶出的铜离子可达0.049 mg/l,超过渔业水质标准,少数断面由于泥沙中汞的溶出,使河水中的汞达ⅲ类水质标准[12]。
2000年以后,赵蓉等人研究了在泥沙吸持重金属过程中碳酸盐物质所起的作用。他们用含3.91%碳酸盐的黄土样品与洗除掉碳酸盐(含量仅0.83%)的样品分别进行对铜离子的吸持实验,发现去除掉碳酸盐的泥沙样品对铜离子的吸持量大大低于未洗除碳酸盐的样品对铜离子的吸持量。研究发现,含3.91%碳酸盐的黄土样品所吸持的铜离子90%以上与碳酸盐形成沉淀。同期,张岚等研究了不同化合态的铜离子(cu(no3)2与cuso4)对泥沙吸持铜离子的影响,发现当水中铜离子浓度达到500 mg/l以上时,cu(no3)2中的铜离子不能被吸持,而cuso4中的铜离子仍能被泥沙继续吸持[13]。
5.2 黄河泥沙对微量有毒有机物的吸持特征
关于黄河泥沙对微量有毒有机物的吸持作用,严舜钧于20世纪80年代研究黄河干流兰州、包头和龙门3个断面的悬浮泥沙对有机农药杀虫眯和杀草快的吸持作用,发现兰州断面悬浮泥沙对杀虫眯和杀草快的吸持量均显著低于包头和龙门悬浮泥沙的吸持量,对离子型化合物杀草快尤为显著。研究认为原因是兰州悬浮物中蒙脱石与阳离子交换量大大低于包头、龙门的悬浮物与阳离子交换量。实验观测到,杀虫眯与杀草快两种农药之间存在着竞争吸持,杀草快有相对强的竞争力,表现为随着杀虫眯浓度的增加,杀草快的吸持量下降,而杀虫眯的浓度对杀草快的吸持量无影响[14]。
20世纪90年代,暴维英等研究了黄河龙门断面的泥沙对硝基氯苯类化合物的分配作用,通过实验查明,1,2-氯苯、甲基对硫磷和对硝基氯苯在黄河泥沙与水之间的分配系数分别为0.967、3.073和2.28;1,2-二氯苯的泥沙-水分配系数与黄河泥沙中有机质含量呈显著的正相关关系。
5.3 黄河泥沙对氨氮的吸附作用及对氮化合物形态转化的影响
由于氨氮是黄河最主要的污染物,氨转化为亚硝酸再转化为硝酸的过程对水生态系统极为重要,研究泥沙对氨氮的吸附作用和氮化合物形态转化的影响尤为重要。
20世纪90年代末,高宏等人的研究发现,当泥沙浓度为10 g/l时,水中10 mg/l的氨氮有16%为泥沙所吸附;当泥沙浓度大于10 g/l时,水中10 mg/l的氨氮有60%为泥沙所吸附。研究查明,泥沙的存在可大大促进黄河水中的氨转化为硝酸,在不含黄河泥沙的水中注入10 mg/l氨氮,其全部消化需要30天以上时间,当水中含有5 g/l黄河泥沙,其全部消化时间缩短到10天以下。研究认为这与黄河泥沙中含有消化细菌有关[15]。
湖底沉积的泥沙是有机体的重要来源。微生物能被吸附在颗粒的表面上,随水体进入湖泊。国外对废水或水体中吸附在颗粒上的病毒数实验:有颗粒物的水体中病毒和经过过滤后水体中病毒数的关系为:
r=3n(1)
式中:r-颗粒物中病毒的浓度;n-水体中的病毒浓度。
2004年,余晖、张学青和夏星辉等从化学和微生物两个方面对这一问题做了较细致的研究,得到了以下主要结论:在其他条件一致的情况下,泥沙含量的增加使固相载体上吸附的氨氮总量增加,但就单位质量颗粒物所吸附的量而言,低含量条件下吸附的氨氮量较高;在温度、培养时间和充氧等条件一致的情况下,泥沙含量高低对氨氮消化速率存在显著影响,泥沙含量越高,消化速率越快。泥沙含量分别为0、184 g/l和5.0 g/l时,其平均消化速率分别为1.15 mg/(l·d)、1.63 mg/(l·d)与2.45 mg/(l·d);水中泥沙含量的高低对氨化细菌、亚硝化细菌和硝化细菌的数量均有显著影响,泥沙含量越高,这3种细菌的数量越多(在泥沙含量为184 g/l的水中硝化细菌的峰值为30万个,在泥沙含量为5.0 g/l的水中硝化细菌的峰值增加至95万个),且细菌主要生长于泥沙-水的界面附近,固相载体上的细菌数明显高于液相中的细菌数[16]。
排入水体的细菌和病毒可能吸附在颗粒物表面,然后被颗粒物带入湖泊和悬浮污染颗粒上。比起水体中,微生物能够在底泥沉积中生存更长时间。
如果底泥中吸附高浓度的微生物,底泥沙子再悬浮和解吸就成为湖泊污染的重要来源。
6 结论
随着社会经济活动的发展,人类活动的各种影响迅速渗透到衡水湖湿地流域生态系统的每一个部分。衡水湖水源供给安全问题是湿地恢复和保护的首要问题。
由于上游大量水利工程以及用水量巨大,保护和恢复衡水湖湿地,要靠外流域调水来维持。衡水湖水源主要靠引黄河水为主。
在引黄河水的过程中产生一系列水安全问题。一是引黄河水过程中沿途河道污染对水质的影响;二是黄河水含沙量对水质产生的影响。
针对衡水湖湿地脆弱性特征,湿地保护对策主要包括控制上游来水质量,尽量减少入湖污染;加强生态监测与研究;制定湿地保护规划,加强和完善管理制度;坚持开发与保护并举,从而实现湖区的可持续发展。衡水湖湿地脆弱性的表现要求我们要更好的保护。
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