安庆城区雨水水质的监测与分析
2019-03-27吴佳佳
吴佳佳,颜 浩
(1.安庆师范大学资源环境学院,安徽 安庆246133;2.长丰县环境监测站,安徽 长丰231100)
随着经济的高速发展、城市化的不断扩大,资源缺乏的状况和城市的生态问题日益突出。我国人均水资源占有量低,已被列入世界上13 个水资源不足的国家之一[1-3]。雨水是地球水循环不可缺少的一部分,是几乎所有远离河流的陆生植物补给淡水的唯一渠道,雨水水质显得尤为重要。近年来国内外对雨水水质污染状况都有研究,例如,城市小区雨水径流污染物监测及相关性研究[4],无锡市校园降雨径流污染特性分析[5]等。近年来我国也在上海[6]、南京[7]、北京[8]等城市雨水径流污染物的监测与分析[9-11]进行了大量的研究。
侯立柱等[12]通过对北京城区不同下垫面径流水质对比,研究表明天然降水的pH、硫酸盐、溶解性固体等指标均满足生活杂用水水质要求,而且天然降雨的水质比其他下垫面径流水质要好。周舒宇等[13]通过对南京市梅雨期雨水水质特性分析,结果表明,天然降水以中性为主,路面雨水径流中固体悬浮物(SS)含量均显著高于天然雨水和屋面雨水,降雨中Mn、Zn、Pb、Cd、Fe 均出现超标现象,重金属污染先后顺序为: 交通区机动车道>住宅区机动车道>屋面 (油毡) >屋面 (瓦房) >天然降雨。车伍等[14]通过对比国内外雨水水质得出,巴黎三种汇水面径流主要污染物的中值和最大值明显小于北京,巴黎、德国屋面径流COD 中值和北京天然雨水的平均值接近,但都低于北京屋面的COD 值。安庆雨水资源充沛,但人口众多,日常用水量相应较多。虽然地理位置靠近长江,水资源丰富,但雨水的回收利用也是必不可少的。雨水监测与分析是雨水综合利用的前提,本文拟以安庆市不同功能区的直接降雨为研究对象,监测分析常见污染物,了解雨水水质,为其处理及回收利用提供依据。
1 安庆城区天然降雨监测概况
安庆位于长江下游北岸,降水充沛,年平均降水量1 300~1 500 mm,主要集中在4~8 月,占年降水总量的70% 以上,特别是6~7 月的梅雨期间,常有大到暴雨出现。
1.1 样品采集
工业区以安庆某化工厂附近作为采样点,文教区以安庆北部新城某学校附近为采样点,采样时间为每年3月到6 月,收集未接触地面或建筑的天然雨水,采样点四周3 m 为空旷区,同时记录降雨量。降雨时,各采集点同时取样,采样时间为0.5 h。用口径400 mm 的漏斗和容量500 mL 的聚乙烯塑料瓶采集。采样前用蒸馏水对采样设备进行冲洗,并贴上标签,注明取样地点和日期。采样完成后贮于棕色瓶中保存,尽快送至实验室进行监测分析。
1.2 样品分析方法
监测指标包括pH、电导率、COD、TN、TP 和氨氮。
pH 采用玻璃电极法测定(GB 6920-86);氨氮采用纳氏试剂分光光度法测定 (GB 7479-87) ;CODCr采用重铬酸钾法测定(HJ 828-2017);TN 采用碱性过硫酸钾紫外分光光度法(GB 11894-89)测定;TP 采用钼酸铵分光光度法(GB 11893-89)测定。
表1 不同功能区雨水水质比较
2 结果与分析
通过对2017 和2018 年天然降水的收集和监测,统计结果如表1 所示。
从表1 可以看出,不同功能区的常规水质指标是有差异的,不同年份的常规水质指标也是有差异的。工业区水质指标略高于文教区,可能因为工业区中企业生产的影响,还可能缘于工业区车流量较大。
通过对2017、2018 两年天然降雨的pH 和电导率平均值的对比,得出图1 和图2。
图1 不同年份pH 对比图
图2 不同年份电导率对比图(单位:μs·cm-1)
从图1 和图2 可以看出,不同功能区的理化指标是有差异的,工业区雨水率比文教区的略大一些,同时工业区离安庆某化工厂比较近,化工厂排放的烟气
对电导率、pH 也有一定的影响。同一区域不同时间点测定的电导率指标的波动范围较大,这与降雨的特征例如降雨持续时间、降雨强度、降雨量等有关。雨前干
燥时间长,初期雨水的电导率要稍大一些。较高的降雨强度和降雨前期干燥时间的长短,会对溶解离子产生稀释的作用,从而导致电导率下降,然而pH 变幅很小,接近中性,这是由于同一个地点所有污染物的酸碱程度在总体上是大致不变的,并且由表1 也可以看出,两个不同的功能区降雨的平均浓度的排列顺序是:工业区>文教区。
通过对2017、2018 两年天然降雨的COD 和TN平均浓度值进行对比,得出图3 和图4。
图3 不同年份COD 含量对比图(单位:mg/L)
图4 不同年份TN 含量对比图(单位:mg/L)
从图3 和图4 可以看出,安庆城区雨水的COD、TP指标均未超过地表水Ⅴ类标准。2018 年相对于2017年,水质指标平均浓度有所降低,这可能是由于工厂生产过程的优化或者车流量的减少。不同地区雨水中的指标平均浓度排序为:工业区>文教区。
通过对2017、2018 两年天然降雨的TP 和氨氮平均浓度值进行对比,得出图5 和图6。
从图5 和图6 可以看出,2017 年和2018 年天然降雨中TP 和氨氮平均值均未超过地表水Ⅴ类标准。工业区和文教区天然降雨中TP 指标平均值均超过 (GB 3838-2002) Ⅱ类标准;工业区氨氮指标平均值达到 (GB 3838-2002) Ⅱ类标准,文教区氨氮指标平均值达到Ⅰ类标准。总的来说,天然降雨中TP 和氨氮平均浓度值较低,对地表水水体影响较小。
图5 不同年份TP 含量对比图(单位:mg/L)
图6 不同年份氨氮含量对比图(单位:mg/L)
3 结论
(1)不管是文教区还是工业区,天然雨水的pH 波动不大,均在6~7 之间。2018 年比2017 年天然降雨的水质更接近中性,没有出现酸雨(pH<5.6) 的状况。这表明安庆城区的雨水酸碱度正常,工厂在生产中排放的酸性气体较少,安庆城区植被覆盖率较高,对空气有净化作用。
(2)天然降雨雨水中COD、NH3-N、TN、TP 均未超过GB 3838-2002《地表水环境质量标准》的Ⅴ类标准,雨水进入地表水体,对水体水质影响较小,或通过收集,经沉淀吸附后考虑回收利用。
(3)不同采样点天然降雨中的常规水质指标有一定差距。但总体来看,除pH 外,监测的各项指标都显示工业区偏高于文教区,可能因企业生产过程对环境造成了一定影响。同时由于工业区附近的车流量和人流量比较大,也会对此造成影响。而文教区地处郊区,人流量和车流量都比较少,向环境排放的污染物相对较少,同时由于植被多,具有一定的净化能力,因此监测指标有差异。从2017~2018 年监测数据可以看出,COD、TP、TN 呈降低趋势,说明安庆2018 年大气环境质量相对于2017年来说有所好转。