洞庭湖水环境监测方案

洞庭湖的水环境监测与评价报告第一章纲要一．监测目的二．洞庭湖水环境的资料收集三．水环境监测方案四．监测结果以及分析第二章主要内容一．监测目的1.掌握水质监测的制定方法；2.学会监测断面的选择及优化方法；3.通过对洞庭湖的地表水质监测，了解洞庭湖的水环境现状。二．洞庭湖水环境的资料收集1.地质与地貌洞庭湖是燕山运动断陷所形成，第四纪至今，均处于振荡式的负向运动中，形成东、南、西三面环山，北部敞口的马蹄形盆地，西北高，东南低，盆缘有桃花山，太阳山、太浮山等500米左右的岛状山地突起，环湖丘陵海拔在250米以下，滨湖岗地低于120米者为侵蚀阶地,低于60米者为基座和堆积阶地；中部由湖积、河湖冲积、河口三角洲和外湖组成的堆积平原，大多在25-45米，呈现水中国五大淡水湖之一，长江中游重要吞吐湖泊。湖区位于荆江南岸，跨湘、鄂两省，介于北纬28°30′-30°20′，东经110°40′-113°10′，湖面海拔平均33．5米，其中西洞庭湖35-36米，南洞庭湖34-35米，东洞庭湖33-34米，平均水深6-7米，最深处30.8米，总面积约2691平方公里，其中西洞庭湖345平方公里，南洞-1-庭湖917平方公里，东洞庭湖1478平方公里，湖水蓄量178亿立方，湖区面积1.878万平方公里，另有内湖1200平方公里。在湖南省北部、长江南岸，北有松滋、太平、藕池、调弦4口(1958年堵塞调弦口)引江水来汇，南和西面有湘江、资水、沅江、澧水注入。湖水经城陵矶排入长江。通常年分4口与4水入湖洪峰彼此错开。2.气候与水温湖区年均温16.4-17℃，1月3.8-4.5℃，绝对最低温-18.1℃（临湘1969年1月31日）。7月29℃左右，绝对最高温43.6℃（益阳）。无霜期258-275天。年降水量1100-1400毫米，由外围山丘向内部平原减少。4-6月降雨占年总降水量50％以上，多为大雨和暴雨；若遇各水洪峰齐集，易成洪、涝、渍灾。洞庭湖北有分泄长江水流的松滋、太平、藕池、调弦（1958年堵口）四口；东、南、西三面有湘、资、沅、澧等水直接灌注入湖，形成不对称的向心水系，水量充沛，年径流变幅大，年内径流分配不均，汛期长而洪涝频繁。城陵矶多年平均径流量3126亿立方米，最大年径流量（1945年）5268亿立方米，最小年径流量（1978年）1990亿立方米。汛期（5-10月）径流量占年均径流量的75％；其中四口1164亿立方米，占汛期径流总量48.5％。洞庭湖水位始涨于4月，7-8月最高，11月-翌年3月为枯水期。多年最大水位变幅，岳阳达17.76米。1954年长江中游出现特大洪水，洞庭湖尚能削减洪峰，显示湖泊调蓄功能。然而，众水汇聚湖中，仅有城陵矶一口流出，洪水停蓄时间长，泥沙大量沉积，多年平均入湖泥沙1.335亿立方米,其中来自长江的达1.18亿立方米，占82.0％，来自四水的0.241亿立方米，占18％，而城陵矶输出量只占入湖泥沙量的25.1％，淤积-2-在洞庭湖的泥沙占入湖泥沙总量的73.4％，达0.984亿立方米。3.水体水文的情况利用洞庭湖水文观测站、环境监测站和实地考察资料，分析了洞庭湖湿地对水污染的净化功能。结果表明：每年输入湿地TN670132．47t，TP41103．85t；输出与净化TN116033．27t，TP6892．25t；贮留净化率分别为17．31％和16．77％；COD输入317849．26t，输出3072641．97t，贮留净化率3．086％；重金属元素、有污染的无机和有机化合物输入量i0156．616t，输出量9732．775t，贮留净化率4．36％；在输入洞庭湖湿地的污染物中，有54．76％N，44．30％P，81．83％COD和95．59％重金属元素和化合物来自四水（湘、资、沅、澧4条江河）和三口（长江分洪流人的松滋、藕池和太平3口），有94％-99％的污染物是由面源污染引起，点源污染只占1％-6％，因此，在洞庭湖湿地水污染的治理上，控制系统外水系输入比控制湿地周边更重要，控制面源污染比点源污染更重要。于2003—2004年在洞庭湖湖区采集沉积物样品700个，测定了沉积物中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的含量，并用地积累指数方法和主成分分析法对沉积物中的重金属污染状况进行了评价和分析．结果显示，洞庭湖各子湖区沉积物中Cd、Cr、Cu、Pb、zn的平均含量都属于国家土壤二级标准，As、Hg、N漏于国家土壤一级至二级土壤标准；在南洞庭湖与东洞庭湖人湖河流的三角洲的前缘是沉积物重金属积累最高的地点，而在西洞庭湖人湖河流三角洲的后缘沉积物重金属含量比前缘高．采用综合地积累指数法对洞庭湖各子湖区沉积物进行评价，结果表明：南洞庭湖（重污染）〉东洞庭湖（偏重污染）〉西洞庭湖（中度污染）〉大通湖（中度污染）〉城陵矶（轻度污染）．采用主成分分析法对洞庭湖各子湖区沉积物进行分析，结果表明：南洞庭湖与东洞庭湖第-3-一主成分贡献率分别为55．22％、56．86％，主要支配As、cd、Hg、Pb、zn的载荷，而第二主成分贡献率分别为30．04％、33．11％，主要支配Cu、Cr、Ni的载荷；西洞庭湖、大通湖和城陵矶因沉积物重金属来源不同，主成分分析结果相差较大．洞庭湖流域磷污染十分严重而重金属浓度较低，除Cu外，其它重金属多年最高浓度均低于国家Ⅱ类水质标准；(2)水体污染情况有逐年上升趋势，除TN外，其它各污染物数量的增长速度都非常大；(3)点源污染对洞庭湖流域水污染贡献较大，枯水期各污染物浓度均较丰、平水期高。结合国外研究得到的重金属毒性系数，引入外推法得到TN，TP的毒性危害系数，将之应用到洞庭湖流域水体污染物的风险分析中，得出TP风险仍是对洞庭湖流域的污染风险贡献率最大的污染物，而TN，Zn的污染风险相对较小；君山处的污染风险较大，已对其周边生态系统产生了潜在的生态风险，而流域内其它各监测点的风险值偏低。根据1991—2000年对洞庭湖的水质监测，分析洞庭湖的水质现状，并对洞庭湖环境变化所产生的水质变化和发展趋势进行了分析，提出了一些保护水质的思考和建议。结果表明，洞庭湖十年水质综合指数为0．4301，属轻度污染；主要的污染指标为TN、TP、CODMn；营养类型为中—富、富营养型两种。“十五”期间，洞庭湖所设的10个监测断面监测结果均未达到三类水质标准。2005年，各监测断面水质监测结果均为五类。4.洞庭湖周围的污染源状况2005年湖区造纸行业排放废水1.07亿吨，占全省工业废水排放量的15.5%；排放化学需氧量17.40万吨，占全省重点行业排放化学需氧量的50.7%。岳阳、常德、益阳三市共有造纸厂234家，其中环洞庭湖区造纸企-4-业101家，分布在三个市的19个县、市、区。湖区25家制浆造纸企业中，仅岳阳纸厂和沅江纸厂有碱回收设施，其他有环保设施的造纸企业，由于运行成本高没有运行，均将造纸黑液直排洞庭湖。三．水环境监测方案1.根据监测目的，结合水的类型，水文，气象，环境等自然特征确定以下断面和监测项目。在各入湖河道及湖中设置了13个常规监测断面(表1)，分季进行监测。根据多年监测的结果，选取COD、BOD5、NH3一N、酚和汞等五个有代表性的指标为评价参数，采用国家地面水环境质量三级标准为评价标准（表2）。表1洞庭湖水质监测断面的设置序号12345678910111213断面名称万子湖阮江横岭湖半边湖目平湖小河咀肖家湾牛望咀茅草街大湾濠河口占鱼口扇山代表水域南洞庭西洞庭淞里河道里水洪道藕池口资江湘江东洞庭表2评价标准(mg/l)标准化值-5-参数CODBOD5NH3-N酚汞级别1210.10.0010.0001级别2430.50.0050.0005级别36510.010.001表3洞庭湖各项指标(1986-1988)的平均值(mg/l)评价标准CODBOD5NH3-N酚汞平均值2.330.900.290.0010.0001由表3对照表2可以看出，洞庭湖水质为二级标准，对洞庭湖造成主要影响的污染物是NH3—N和COD，洞庭湖水质污染主要是有机污染物。将各断面参评指标的平均值用地表水二级标准进行标准化处理，得表4（公式为1315/*kAjkAikYij，Aik，Ajk表示第i和第j个样品的K项指标变量的参数值，i≠j）表4各断面参评指标的标准化标准化值参数CODBOD5NH3-N酚汞断面号10.6080.3530.5400.0000.200断面号20.6010.2830.4800.0000.200断面号30.5750.2500.3800.2000.200断面号40.5550.2530.3000.0000.20050.6120.3330.5000.0000.220-6-60.5780.3100.4600.0000.22070.6420.3170.6600.2000.20080.5280.3200.5400.2000.18090.6600.3600.5200.0000.200100.5250.2700.5600.2000.240110.5800.2670.9400.4000.200120.5800.3170.8000.2200.220130.5780.2770.7600.0000.200表5各断面权重值及权系数断面号12345678910111213入值0.49120.45420.43300.35020.47280.44140.59220.50240.49720.51020.60270.60270.5760权系数0.0750.0700.0660.0540.0720.0680.0910.0770.0760.0780.0920.0920.089表6各参评指标的入值和权系数参评指标CODBOD5NH3-N酚汞入值0.87070.46000.87070.16080.3136权系数0.330.170.330.060.11由表5和表6可求得各断面的权重系数，累加得表7。表7各断面权系数的依次累加-7-断面号11127131089152634累计值0.0920.1840.2750.3640.4420.5190.5950.6700.7420.8130.8800.9461.000为了保证优化断面的代表性，还应考虑经济性，尽量减少断面，对同一水系的入湖河口或水域设置一个断面最合适。由而以湘江入湖控制断面的11和12应减少一个，代表南洞庭湖的水质1和2也应减少一个，且6，3，4应代表湖的整体水质状况(信息量在0.8以上），又得到优化结果为表8。表8各水质断面优化结果断面序号1578910111314断面名称万子湖目平湖肖家湾牛望咀茅草街大湾濠河口肩山坡头代表水域南洞庭西洞庭淞里洪道里水洪道藕池口资江湘江东洞庭元水-8-监测项目的分析方法及最低检出限序号监测项目预处理方法分析方法方法来源检出下限(mg/l）1COD库仑滴定法环境监测(第三版）32BOD5五天培养法23NH3-N取250mL水样移入凯式烧瓶中，加数滴溴百里酚蓝，用NaOH溶液调节至pH为7左右，+0.25g轻质氧化镁+数颗玻璃珠，立即连接氮球和冷凝管，导管下端插入吸收液液面下。加水蒸馏，馏出液达到200ml时停止，定容到250ml.取馏出液，加入50ml比色皿中，家一定量1mol/L的氢氧化钠+0.1ml酒石酸钾钠溶液+1.5ml纳式试剂，混匀，在420nm波长下比色，用标准法标定。0.025量取250ml水样于蒸馏瓶中，酚类化合物在pH10.0左右的介质中，在铁氰化钾的存-9-4酚加数粒小玻璃珠，加2滴甲基橙指示液，用磷酸调节至pH4,加5.0ml硫酸铜。在下，与4氨基安替吡林反应，生成橙红色的吲哚酚安替吡林染料，在510nm波长处最大吸收，用比色法定量。0.0025汞取适量水样+适量硫酸和5%高锰酸钾溶液，混匀后加热煮沸，冷却，滴加盐酸羟胺溶液破坏过量的高锰酸钾。去预处理后的水样+双硫腙溶液后用三氯甲烷萃取，再+碱溶液洗去萃取液中过量的双硫腙，于485nm处测定吸光度，用标准法定量。0.0022.采样时间及方法(1)2-3天对已选定的水域连续采样分析，