备用饮用水源主要污染因子解析及水质安全评价

摘要

饮用水源水质安全评价是城市化发展中亟需解决的水质安全管理技术之一，其中备用饮用水源地环境管理技术是近年来突发污染事件出现后所产生的新需求。本研究以水质安全为目标，综述了世界范围内饮用水安全管理政策、水污染因子解析技术和水质安全评价方法，以杭州市备用水源地的水质管理为案例，重点研究饮用水备用水源地的水质污染解析方法和水质安全评价方法，运用污染分担率法和主成分分析法进行主要污染因子源解析，进而通过水质指标评价、水质急性毒性风险和水质生物敏感性评价方法，从理化指标评价与生物指标评价两个层面构建了备用水源地水质安全综合评价体系，比较了杭州市5个典型备用水源的水质安全水平。主要研究结论如下:
　　(1)备用水源地的污染源解析技术宜采用污染分担率与主成分分析法联用技术。通过对杭州5个备用水源的4年监测数据的污染分担率计算，进行109项水质参数污染分担率比选，筛选出分担率之和大于90％的16项主要污染因子（总氮、总磷、五日生化需氧量、溶解氧、石油类、化学需氧量、氨氮、pH、氟化物、高锰酸盐指数、铁、锰、粪大肠菌群、挥发酚、阴离子合成洗涤剂和汞），再经主成分分析验证第一主成分中的强相关指标。结果表明5个备用饮用水源地的首要污染因子均为总氮，其污染分担率为15.61％-38.48％，明显高于其他污染因子(0.46％-18.73％)，备用水源地中氨氮、总氮、总磷为主要污染因子，其因子载荷率均大于0.75。
　　(2)备用饮用水源污染因子浓度时空变化态势可应用SPSS软件解译。运用SPSS18中Spearman相关性分析和因子分析分别对水质与水期、流域相关性和流域主要污染因子进行分析。水质的水期变化通过月份-水质参数相关矩阵得到，而水质空间变化通过分析监测点-水质参数相关矩阵得到。结果表明:枯水期总氮浓度高于丰水期，其中喜庵港浓度为最高，珊瑚沙水质较好;DO浓度在平水期和丰水期分别5.78±2.36 mg/L、5.26±1.55 mg/L,水期变化规律不显著;TP、氨氮和高锰酸盐指数在丰水期浓度分别为0.23±0.10 mg/L、2.62±1.27 mg/L和6.21±1.04 mg/L，均高于枯水期浓度。
　　(3)集成水质综合指数和急性毒性检测与物种敏感性方法评价备用饮用水源地水质安全。应用水质综合指数CCME-WQI计算，隶属于苕溪水系的喜庵港水质理化参数综合指数为最低，其得分为52.4-78.8，其中2012、2013水质安全等级处于“较低”水平;其余4个备用水源地水质理化参数综合指数为70.5-91.9，其安全等级达到“一般”至“较高”水平。通过发光细菌法，计算主要污染因子硝氮、氨氮急性毒性阈值，结果表明水体硝氮、氨氮对发光细菌EC50值分别为35.45 g L-1、3.28 g L-1，5个备用水源地的硝氮、氨氮水平下均无急性毒性风险。针对首要污染因子总氮，筛选139种敏感性物种，通过物种敏感性分布法(SSD)评估其对备用水源地造成的生态风险，结果表明，研究期内三白潭、贴沙河、珊瑚沙与喜庵港4个备用水源地的可能受影响物种比例(PAF)均高于5％，具有水生生态破坏风险;其中以喜庵港水生态风险为最高，其PAF最高达15.77％，可见备用水源地氮管理在水生态风险管控中的重要性。
　　研究结果将为杭州市制定备用饮用水源污染防范措施和管理决策提供科学依据。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 饮用水源管理研究进展

1．1．2 水源主要污染因子解析研究进展

1．1．3 水质安全评价方法研究与实践

1．2 拟解决的科学问题

1．3 研究思路

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究思路

1．3．3 技术路线

第二章 数据采集与评价方法

2．1 研究区域选择与概况

2．1．1 杭州自然、社会经济、水文环境概况

2．1．2 杭州市饮用水源基本概况

2．1．3 杭州市饮用水供需水量平衡状况

2．2 水质监测数据来源及监测方法

2．2．1 监测点位布设

2．2．2 监测项目与频次

2．2．3 分析方法

2．2．4 质量保证及质量控制

2．3 污染因子分析方法

2．3．1 实地调查法

2．3．2 污染分担率法

2．3．3 主成分分析法

2．4 水质安全评价方法

2．4．1 评价标准

2．4．2 CCME WQI水质综合评价法

2．4．3 生物急性毒性评价法

2．4．4 生物敏感性评价法

第三章 杭州备用饮用水源主要污染因子解析及安全评价

3．1 杭州备用饮用水源主要污染因子解析

3．1．1 主要污染因子

3．1．2 污染成因解析

3．1．3 污染态势分析

3．2 杭州市备用饮用水源水质安全评价

3．2．1 CCME-WQI水质综合评价

3．2．2 杭州备用饮用水源水质急性毒性风险

3．2．3 杭州市备用饮用水源水质生物敏感性评价

3．3 杭州市备用饮用水源管理对策与建议

3．3．1 强化备用饮用水源行政管理与监管力度

3．3．2 建立完善水环境区域补偿机制

3．3．3 采取有效措施改善备用饮用水源氮污染及水质生态环境

第四章 研究结论、创新点及展望

4．1 主要结论

4．2 创新点

4．3 研究展望

参考文献

作者简介及攻读硕士学位期间的科研经历