李發(fā)榮，李曉銘，徐 瓊，楊樹平，房晟忠，黃 俊，王紅梅，邱令冰，余 冬，王 勁

（昆明市環(huán)境監(jiān)測中心，昆明綠島環(huán)境科技有限公司，云南昆明650228）

陽宗海湖泊砷污染來源解析與防治

李發(fā)榮，李曉銘，徐 瓊，楊樹平，房晟忠，黃 俊，王紅梅，邱令冰，余 冬，王 勁

（昆明市環(huán)境監(jiān)測中心，昆明綠島環(huán)境科技有限公司，云南昆明650228）

2008年以來，云南陽宗海湖泊發(fā)生了砷污染，導致水體功能下降，對周邊社會經(jīng)濟造成了重要影響。通過對陽宗海湖泊水環(huán)境、入湖河流、泉眼、周邊工業(yè)源的砷監(jiān)測分析以及地質(zhì)環(huán)境狀況的研究，弄清了陽宗海深水湖泊砷污染的水平、時空變化規(guī)律、污染來源解析，研究結(jié)果顯示，其砷污染來源于陽宗海南岸地下多個上升出露泉眼。

高原湖泊保護；砷污染；砷污染特征；砷來源解析；陽宗海

陽宗海（E102°59′～103°02′，N24°51′～24° 58′）是云南九大高原湖泊之一，為地質(zhì)構(gòu)造塌陷形成的湖泊［1］，南北長12.7km，東西平均寬2.5km，平均深度22m，湖容量6.04億m3，湖面積31.9km2。湖泊水功能為地表水II類水，是良好的飲用水，并是下游宜良縣幾十萬人口的重要飲用水源地。2008年以來由于受到周邊工業(yè)企業(yè)的排砷廢水廢渣污染，湖泊水體水質(zhì)下降到劣V類水質(zhì)。為此昆明市環(huán)境監(jiān)測中心受上級指派，根據(jù)湖泊砷污染的狀況，對湖泊水質(zhì)、入湖河流以及可能的污染源開展了專項調(diào)查監(jiān)測工作。

1 材料與方法

為了研究高原深水湖泊砷污染的特征、變化規(guī)律、污染來源，分別在陽宗海水體布設(shè)了6個監(jiān)測點位，其中3個為湖泊南、中、北各1個（常年監(jiān)測點位），圍繞污染泉眼周邊50m范圍布設(shè)3個；在陽宗海南、北兩條進入湖泊的陽宗大河、擺衣河設(shè)置2個監(jiān)測斷面；圍繞湖泊的泉眼設(shè)置監(jiān)測點；并對湖泊周邊的企業(yè)的排放口布設(shè)監(jiān)測點位。監(jiān)測指標為與湖泊砷污染有關(guān)的砷、氟、磷。砷元素用原子熒光分光法分析，磷用過硫酸鉀氧化鉬銻抗光度法分析，氟化物用離子選擇電極法分析，pH用電極法分析。湖泊監(jiān)測數(shù)據(jù)（2005—2012年）來自昆明市環(huán)境監(jiān)測中心的陽宗海水質(zhì)監(jiān)測年報，其余數(shù)據(jù)為專項調(diào)查監(jiān)測時的實測數(shù)據(jù)。

2 湖泊污染演變

陽宗海是云南九大高原深水湖泊之一，地表水功能區(qū)劃為II類水保護目標，多年來一直沒有受到周邊環(huán)境污染影響，是當?shù)亓己玫娘嬘盟?。?009年陽宗海水體水質(zhì)變?yōu)榱覸類，不能飲用。按地表水環(huán)境質(zhì)量標準（GB3838-2002）表1中24項指標的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行評價分析，陽宗海水體超標污染物為砷，且從2008年就開始出現(xiàn)超標現(xiàn)象，2008年超標0.41倍，2009年超標1.25倍，2010年超標0.37倍。

表1 陽宗海湖泊水質(zhì)近年水質(zhì)狀況監(jiān)測統(tǒng)計

3 陽宗海水環(huán)境砷濃度年變化

對陽宗海湖泊2005—2012年的砷濃度監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析［2］，2006年以前湖泊水體中砷濃度年均值均在0.002mg／L以下，到2007年湖泊水體砷濃度略有上升，2008年整個陽宗海湖泊水體中砷濃度迅速上升，2009年均值上升達到最大峰值0.112mg／L，比2005年年均值（0.0018mg／L）上升了61.2倍（圖1），之后隨著治理措施的投入，水體中砷的濃度開始逐年下降，但其間的2012年10月陽宗海水質(zhì)砷濃度又上升突破III類水的限值。

4 砷污染來源解析

4.1 湖泊周邊砷污染源分析

4.1.1 污染源分布

陽宗海湖泊匯水區(qū)分布著各類工業(yè)企業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)，經(jīng)調(diào)查匯流區(qū)主要有陽宗海發(fā)電廠、云南鋁廠、可寶磷肥廠、錦業(yè)磷肥廠、柏聯(lián)溫泉等企業(yè)。為了弄清陽宗海湖泊砷污染影響的原因，分別對這些企業(yè)的生產(chǎn)廢水進行調(diào)查監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果顯示（表2）：錦業(yè)磷肥廠、柏聯(lián)溫泉的廢水含有砷污染物，其中錦業(yè)磷肥廠循環(huán)池廢水砷濃度高達62.86mg／L。

表2 陽宗海岸邊主要排污企業(yè)廢水監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計表） （mg／L）

4.1.2 入湖河流分布

陽宗海湖泊匯水區(qū)共有3條河流進入陽宗海湖泊，分別為南邊的陽宗大河、七星河，北邊的擺衣河。陽宗大河是陽宗海主要的天然入湖河流，年徑流量為2412萬m3；七星河年徑流量為538萬m3；擺依河多年平均來水量2474萬m3。對入湖河流水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析 （表3），結(jié)果表明，河流主要污染物為氮磷營養(yǎng)物質(zhì)，而砷濃度均達到地表水質(zhì)標準II類水的濃度限值。

表3 陽宗海主要入湖河流水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果 （mg／L）

4.1.3 進入湖泊泉眼分布

陽宗海湖泊匯流區(qū)境內(nèi)地下水豐富，有巖溶水、裂隙水、孔隙水三種類型。湖泊周邊分布著眾多泉眼，主要為上升泉。對這些泉眼進行水質(zhì)監(jiān)測（表4），結(jié)果顯示，陽宗海西南部岸邊的譚葛營的4＃、5＃泉眼水質(zhì)砷、磷濃度異常高，其他泉眼水質(zhì)砷濃度均未檢出，從而找到引起陽宗海湖泊砷濃度升高的地點。

4.2 砷污染源排放狀況

經(jīng)以上調(diào)查監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，2001年以來，湖岸帶上的錦業(yè)公司先后技術(shù)改造改擴建年產(chǎn)2.8萬t硫化鋅精礦制酸生產(chǎn)線兩條、建設(shè)年產(chǎn)8萬t磷酸一銨生產(chǎn)線一條。該廠沒有建設(shè)規(guī)范的生產(chǎn)廢水收集、循環(huán)、排放系統(tǒng)及廢固堆場。長期將含砷生產(chǎn)廢水通過明溝及暗管直接排放到廠區(qū)內(nèi)一個沒有經(jīng)過防滲處理的天然坑塘內(nèi)，將含砷固體廢物磷石膏在3個地點露天堆放。雨季降水量大時直接將生產(chǎn)廢水抽至廠外排放。自己開挖3個洗礦廢水收集池，未做任何防滲處理，抽取含砷廢水進行洗礦。經(jīng)監(jiān)測該廠循環(huán)水池內(nèi)的砷高達62.86mg／L，總磷204 mg／L，氟化物124 mg／L，pH 3.7?；赜盟厣闈舛葹?27.2～130.4mg／L，廠外磷石膏渣場外溢水砷濃度為19.72mg／L。固體廢物酸泥砷含量為12063.11mg／kg。而自然水池砷濃度為2.07～2.36mg／L，可見該廠污染源廢水中砷濃度相當高。

表4 陽宗海岸邊泉水、地下水水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果 （mg／L）

4.3 砷污染來源途徑分析

分析研究陽宗海湖泊砷污染物的來源途徑，對于治理湖泊砷污染，恢復湖泊水環(huán)境質(zhì)量，解除 “三禁 （禁飲、禁魚、禁灌）”意義重大。經(jīng)過對陽宗海的入湖河流、周邊工業(yè)污染源的監(jiān)測分析，排除了砷污染源來自陽宗海入湖河流及除錦業(yè)以外污染源。從湖區(qū)西南部岸邊譚葛營出露泉眼水的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析 （表5），4＃、5＃泉眼砷濃度高達56.9～73.3mg／L，此外當砷濃度高時，總磷濃度也同時高，從而得出砷污染物來自地表磷化工污染物滲漏進入地下，再通過地下的泉眼進入陽宗海湖泊。

表5 陽宗海砷污染來源解析（mg／L）

4.4 高砷泉水出露規(guī)律

對陽宗海湖泊周邊上升泉和下降泉的水質(zhì)調(diào)查監(jiān)測分析發(fā)現(xiàn)，高砷泉僅出現(xiàn)在湖泊西南岸邊的譚葛營村一帶，從實地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，岸邊共有5個出露泉眼，但從水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，岸邊5個泉眼中只有3個泉眼砷濃度較高（表6）。另外從距岸50m水下不同深度分層水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析［3］，發(fā)現(xiàn)該處水域底層的砷濃度高于表層，表明岸邊底部有泉眼存在。因此該區(qū)域岸邊非淹沒和淹沒區(qū)均有泉眼向陽宗海湖泊排放高濃度砷污染物。

表6 陽宗海西南部譚葛營村泉水砷濃度監(jiān)測結(jié)果 （mg／L）

5 地質(zhì)構(gòu)造脆弱性影響分析

陽宗海湖泊為高原斷陷湖泊，流域面積192km2。在匯水邊界內(nèi)地下水獲得的補給量全部在湖盆內(nèi)排泄，湖盆四周碳酸鹽巖分布廣泛，巖溶發(fā)育，多有大泉、暗河出露，水文地質(zhì)類型為匯水型巖溶斷陷湖盆，水文地質(zhì)單元劃分以巖溶水為主。

根據(jù)流域內(nèi)水文地質(zhì)條件的差異性及地下水的補給、徑流、排泄條件分析，譚葛營高砷泉的水文地質(zhì)單元為裸露型 （圖2），該水文地質(zhì)單元主要含水層為Ch＋m均勻狀純灰?guī)r，巖溶發(fā)育，地表多見溶溝、溶槽，地下以裂隙、溶孔為主，降水等地表水入滲率高，富水性極強。局部區(qū)域基巖被第四系粘土層覆蓋，但覆蓋區(qū)地勢平緩，有巖溶洼地發(fā)育，成為地表水的匯流區(qū)，降水匯集后較均勻地補給地下水，因此覆蓋層起不到隔水作用，地質(zhì)構(gòu)造脆弱［4］，地下水極易受到污染［5］。錦業(yè)磷化工廠的磷石膏堆場、砷酸泥排放場、廢水池就位于該地質(zhì)單元處，所排放的砷、磷污染物可通過地下溶巖途徑進入到陽宗海造成湖泊水體污染。

6 防治對策

陽宗海被砷污染后，水質(zhì)由地表水II類降為劣V類，喪失了飲用功能。為此，治理湖泊砷污染所采取的思路是控源截污，源面結(jié)合，分析污染特征，調(diào)查診斷污染來源，根據(jù)砷元素的化學物理性質(zhì)，分別在湖面噴灑鐵鹽抑制劑［6］和絮凝劑［7］，使砷與抑制劑和絮凝劑結(jié)合被鎖定沉積到湖底。對磷石膏堆場、砷酸泥排放場、廢水池進行搬遷處理，同時在有熔巖的地表鉆孔直接投放鎖砷劑，使砷難以溶入水體。經(jīng)過綜合治理，使湖體水質(zhì)恢復到原來的II類水。同時應積極開展湖泊水環(huán)境、底質(zhì)環(huán)境、魚類的風險評估［8］，加強湖泊匯流區(qū)域地質(zhì)環(huán)境的分析評估［9-11］，確保湖區(qū)生態(tài)健康。

7 結(jié)語

（1）陽宗海是當?shù)亓己玫娘嬘盟?。?008年出現(xiàn)砷超標現(xiàn)象，導致水體由II類水功能變?yōu)榱覸類水質(zhì)，經(jīng)治理后，2010年10月湖體砷濃度恢復到地表水III類水水平。

（2）分析研究陽宗海湖泊砷污染物的來源途徑，對于治理湖泊砷污染，恢復湖泊水環(huán)境質(zhì)量具有實質(zhì)性的意義。經(jīng)對陽宗海周邊入湖河流、工業(yè)污染源、地下水進行砷污染物來源解析，弄清了陽宗海湖泊砷污染物的來源。西南部岸邊譚葛營出露泉眼水的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析顯示，4＃、5＃泉眼砷濃度高達56.9～73.3mg／L，從而鎖定污染源所在區(qū)域。

（3）經(jīng)對高砷泉眼地質(zhì)環(huán)境分析，譚葛營的水文地質(zhì)單元主要含水層為Ch＋m均勻狀純灰?guī)r，巖溶發(fā)育，地表多見溶溝、溶槽，地下以裂隙、溶孔為主，降水等地表水入滲率高，成為地表水的匯流區(qū)，降水匯集后較均勻地補給地下水，地下水極易受到污染。企業(yè)的磷石膏堆場、砷酸泥排放場、廢水池就位于該地質(zhì)單元處，所排放的砷、磷污染物可通過地下溶巖途徑進入到陽宗海造成湖泊水體污染。

（4）治理湖泊砷污染所采取的思路是控源截污，源面結(jié)合，分析污染特征，診斷污染來源，根據(jù)砷元素的化學物理性質(zhì)，分別在湖面噴灑鐵鹽抑制劑和絮凝劑，使砷與抑制劑和絮凝劑結(jié)合被鎖定沉積到湖底。同時在有熔巖的地表鉆孔直接投放鎖砷劑，使砷難以溶入水體。

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Identification of Arsenic Sources and Pollution Control in Yangzonghai Lake

LIFa-rong，LIXiao-ming，XU Qiong，YANG Shu-ping，F(xiàn)ANG Sheng-zhong，HUANG Jun，WANG Hong-mei，QIU Ling-bing；YU Dong，WANG Jin
（Kunming Center of Environmental Monitoring，Kunming Lvdao Environmental Technology Co.Ltd.，Kunming Yunnan 650228，China）

Arsenic pollution in Yangzonghai Lake has decreased thewater function that caused serious impacts onsociety and economy.The arsenic in the rivers，springs，and the factories around the lakeweremonitored in order to identify the arsenic pollution level and its changing laws and themajor sources.The results showed that the arsenic was from the springs in the south of the lake.

plateau lake protection；arsenic pollution；pollution characteristics；identification of arsenic sources；Yangzonghai Lake

X52

A

1673-9655（2015）05-0027-05

2015-04-03

云南九湖環(huán)保專項資金（KMEMC2012-03）。

李發(fā)榮（1954-），男，漢族，昆明人，高級工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境科研方面的工作。