(遼寧省大連市水文局，遼寧 大連 116023)

大連市人均水資源量?jī)H為538 m3，約占全國(guó)人均水資源量的1/4，屬資源型缺水城市，是我國(guó) 40個(gè)嚴(yán)重缺水城市之一。目前，大連市生活用水、工業(yè)以及農(nóng)業(yè)用水以地表水為主，主要靠大氣降水補(bǔ)給，根據(jù)2017年大連市水資源公報(bào)數(shù)據(jù)，全市地表水供水量約占總供水量的66%。近年來(lái)，由于城市人口急劇增長(zhǎng)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)不斷擴(kuò)大以及居民生活水平不斷提高，大連市對(duì)水的需求劇增；同時(shí)，由于連續(xù)干旱少雨，可利用的水源日益短缺，加之城鎮(zhèn)污水無(wú)節(jié)制的排放，使地表水不斷受到污染。大連市面臨著資源型和污染型并存的水資源問(wèn)題，成為制約其經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要因素。

為了更好地防治水污染問(wèn)題，進(jìn)一步加強(qiáng)飲用水源地水量水質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，完善飲用水源地水質(zhì)監(jiān)測(cè)體系，為飲用水源地水資源管理和保護(hù)提供支撐，按照水利部《關(guān)于開展全國(guó)重要飲用水水源地安全保障達(dá)標(biāo)建設(shè)的通知》(水資源〔2011〕329號(hào))[1]要求，并根據(jù)《遼寧省水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心2017年水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作實(shí)施計(jì)劃》，開展大連市飲用水源地水資源質(zhì)量監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)工作，及時(shí)掌握飲用水源地的水質(zhì)狀況及變化趨勢(shì)，保護(hù)水庫(kù)型水源地水質(zhì)安全十分必要。

1 飲用水源地水質(zhì)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

1.1 評(píng)價(jià)方法及指標(biāo)

根據(jù)遼寧省水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心大連分中心2017年全國(guó)重要飲用水源地水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料，按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)，選擇單因子評(píng)價(jià)法，確定水質(zhì)類別，并按全指標(biāo)和雙指標(biāo)分別評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)過(guò)程中，若水域的化學(xué)需氧量大于30mg/L時(shí)，則采用該指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，否則，選用高錳酸鹽指數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.2 全指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果

大連市5處全國(guó)重要飲用水源地2017年全指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果見圖1。

由圖1可知，碧流河水庫(kù)、英那河水庫(kù)、松樹水庫(kù)、劉大水庫(kù)以及朱家隈子水庫(kù)水質(zhì)良好，全指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果均為Ⅱ類水質(zhì)類別，滿足水功能區(qū)要求的Ⅱ類水質(zhì)目標(biāo)。

對(duì)大連市5處飲用水源地每月監(jiān)測(cè)1次結(jié)果進(jìn)行全指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示：碧流河水庫(kù)全年計(jì)劃監(jiān)測(cè)12次，其中1—3月結(jié)冰期無(wú)法采樣，水質(zhì)滿足Ⅱ類水質(zhì)目標(biāo)的頻次占總監(jiān)測(cè)頻次的比例為88.9%；英那河水庫(kù)全年監(jiān)測(cè)12次，水質(zhì)滿足Ⅱ類的頻次占總監(jiān)測(cè)頻次的比例為75%；劉大水庫(kù)全年計(jì)劃監(jiān)測(cè)12次，其中1—3月結(jié)冰期無(wú)法采樣，達(dá)到Ⅱ類水質(zhì)的頻次占總監(jiān)測(cè)頻次的比例為77.89%；松樹水庫(kù)全年計(jì)劃監(jiān)測(cè)12次(1—3月份結(jié)冰期除外)，達(dá)到Ⅱ類水質(zhì)的頻次僅占總監(jiān)測(cè)頻次66.7%；朱家隈子水庫(kù)全年監(jiān)測(cè)12次，水質(zhì)滿足Ⅱ類水質(zhì)的頻次占總監(jiān)測(cè)頻次的比例為83.3%。大連市5處全國(guó)重要飲用水源地全指標(biāo)(按月份)評(píng)價(jià)結(jié)果百分比見圖2。

圖1 大連市5處全國(guó)重要飲用水源地2017年全指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果

圖2 大連市5處全國(guó)重要飲用水源地全指標(biāo)(按月份)評(píng)價(jià)結(jié)果百分比

1.3 雙指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果

大連市5處全國(guó)重要飲用水源地2017年雙指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果表明：參與評(píng)價(jià)的5處全國(guó)重要飲用水源地，碧流河水庫(kù)、英那河水庫(kù)、松樹水庫(kù)、劉大水庫(kù)以及朱家隈子水庫(kù)水質(zhì)優(yōu)良，雙指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果均為Ⅱ類水質(zhì)，滿足水功能區(qū)要求的Ⅱ類水質(zhì)目標(biāo)。

對(duì)大連市5處飲用水源地每月監(jiān)測(cè)1次結(jié)果進(jìn)行雙指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示：碧流河水庫(kù)全年計(jì)劃監(jiān)測(cè)12次(1—3月份結(jié)冰期除外)，水質(zhì)滿足Ⅱ類水質(zhì)目標(biāo)的頻次占總監(jiān)測(cè)頻次的比例為88.9%；英那河水庫(kù)全年監(jiān)測(cè)12次，水質(zhì)滿足Ⅱ類的頻次占總監(jiān)測(cè)頻次的比例為91.7%；劉大水庫(kù)全年計(jì)劃監(jiān)測(cè)12次，其中1—3月份結(jié)冰期無(wú)法采樣，達(dá)到Ⅱ類水質(zhì)的頻次占總監(jiān)測(cè)頻次的比例為100.0%；松樹水庫(kù)全年計(jì)劃監(jiān)測(cè)12次(1—3月份結(jié)冰期除外)，達(dá)到Ⅱ類水質(zhì)的頻次僅占總監(jiān)測(cè)頻次66.7%；朱家隈子水庫(kù)全年監(jiān)測(cè)12次，水質(zhì)滿足Ⅱ類水質(zhì)的頻次占總監(jiān)測(cè)頻次的比例為100.0%。詳見圖3。

圖3 大連市5處全國(guó)重要飲用水源地雙指標(biāo)(按月份)評(píng)價(jià)結(jié)果百分比

2 飲用水源地水質(zhì)達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)

飲用水源地水質(zhì)達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)基準(zhǔn)年為2017年，評(píng)價(jià)范圍為大連市全國(guó)重要飲用水源地5個(gè)監(jiān)測(cè)斷面。

2.1 評(píng)價(jià)方法及原則

飲用水源區(qū)評(píng)價(jià)方法采用頻次法。按照《地表水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程》(SL 395—2007)和水功能區(qū)水質(zhì)管理目標(biāo)要求，判斷水功能區(qū)是否達(dá)標(biāo)。按照達(dá)標(biāo)的次數(shù)與全年總監(jiān)測(cè)次數(shù)的比值計(jì)算斷面的達(dá)標(biāo)率。對(duì)于單個(gè)飲用水源地，水質(zhì)達(dá)標(biāo)次數(shù)占全年總監(jiān)測(cè)次數(shù)的80%以上為達(dá)標(biāo)，否則為不達(dá)標(biāo)。不達(dá)標(biāo)的飲用水源地需列出超標(biāo)項(xiàng)目并以相應(yīng)的目標(biāo)水質(zhì)統(tǒng)計(jì)超標(biāo)倍數(shù)。

評(píng)價(jià)過(guò)程中，若水域的化學(xué)需氧量大于30 mg/L時(shí)，則采用該指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，否則，選用高錳酸鹽指數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2.2 評(píng)價(jià)結(jié)果

大連市5個(gè)全國(guó)重要飲用水源地水質(zhì)達(dá)標(biāo)情況見表1和圖4。

表1 大連市5處全國(guó)重要飲用水源地水質(zhì)達(dá)標(biāo)情況

圖4 大連市全國(guó)重要飲用水源地水質(zhì)達(dá)標(biāo)個(gè)數(shù)百分比

?碧流河水庫(kù)全年共評(píng)價(jià)9次，全年水質(zhì)全指標(biāo)和雙指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果均達(dá)標(biāo)，達(dá)標(biāo)率均為89%；?英那河水庫(kù)全年共評(píng)價(jià)12次，全指標(biāo)評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)率為67%，評(píng)價(jià)結(jié)果為不達(dá)標(biāo)，超標(biāo)項(xiàng)目(倍數(shù))：高錳酸鹽指數(shù)(0.20)、五日生化需氧量(0.10)、錳(0.30)。雙指標(biāo)評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)率為92%，評(píng)價(jià)結(jié)果為達(dá)標(biāo)；?松樹水庫(kù)全年共評(píng)價(jià)9次，全指標(biāo)評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)率為44%，評(píng)價(jià)結(jié)果為不達(dá)標(biāo)，雙指標(biāo)評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)率為67%，評(píng)價(jià)結(jié)果為不達(dá)標(biāo)，超標(biāo)項(xiàng)目(倍數(shù))：鐵(1.43)、氨氮(1.18)、錳(0.60)、總磷(0.40)、高錳酸鹽指數(shù)(0.30)、五日生化需氧量(0.27)；?劉大水庫(kù)全年共評(píng)價(jià)9次，全指標(biāo)達(dá)標(biāo)率為44%，評(píng)價(jià)結(jié)果為不達(dá)標(biāo)，超標(biāo)項(xiàng)目(倍數(shù))：鐵(0.76)、錳(1.10)、總磷(0.40)、五日生化需氧量(0.03)。雙指標(biāo)達(dá)標(biāo)率為100%，評(píng)價(jià)結(jié)果為達(dá)標(biāo)；?朱家隈子水庫(kù)全年共評(píng)價(jià)12次，全指標(biāo)達(dá)標(biāo)率為75%，評(píng)價(jià)結(jié)果為不達(dá)標(biāo)，超標(biāo)項(xiàng)目(倍數(shù))：錳(0.70)、總磷(0.70)、五日生化需氧量(0.03)。雙指標(biāo)達(dá)標(biāo)率為100%，評(píng)價(jià)結(jié)果為達(dá)標(biāo)。

3 超標(biāo)原因分析

影響飲用水源地水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的主要污染指標(biāo)為高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、五日生化需氧量、總磷、鐵和錳，其中：前4項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)超標(biāo)的主要原因是近年來(lái)大連市農(nóng)村地區(qū)化肥、農(nóng)藥的不科學(xué)使用，以及生活污水、垃圾隨意丟棄不能集中治理導(dǎo)致。鐵、錳值超標(biāo)與降雨徑流沖刷、水庫(kù)運(yùn)行多年后沉積物的污染釋放及水庫(kù)低水位的運(yùn)行影響有關(guān)。

研究統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，2017年大連市5個(gè)重要飲用水源地鐵、錳項(xiàng)目超標(biāo)主要發(fā)生在5—6月份以及8—11月份。大連市5處水庫(kù)中鐵、錳含量變化過(guò)程見圖5、圖6。

圖5 大連市5處水庫(kù)中鐵含量變化過(guò)程

圖6 大連市5處水庫(kù)中錳含量變化過(guò)程

從上述兩幅圖中可以看出，大連市5個(gè)重要飲用水源地水體中鐵、錳的含量隨季節(jié)性呈現(xiàn)較規(guī)律變化，在夏季及秋季易出現(xiàn)超標(biāo)情況，春冬兩季水質(zhì)較好。分析認(rèn)為：?冬季及初春時(shí)氣溫低，水體溶解氧較高，在氧化條件下，鐵、錳通過(guò)氧化還原反應(yīng)最終生成Fe(OH)3和MnO2，兩者都不溶于水，在水庫(kù)底部富集，不易向上層水體釋放[2-4]；?夏季至初秋，水體溶解氧較低，并且如果水庫(kù)受到污染，耗氧性有機(jī)物濃度增大，加速了溶解氧的消耗，使水庫(kù)底部逐漸形成厭氧環(huán)境。在厭氧條件下，不溶于水的Fe(OH)3和MnO2還原為溶解性二價(jià)鐵和二價(jià)錳，并且通過(guò)上下層濃度差異，向表層水體擴(kuò)散[5]。

此外，鐵錳是自然界中存在較多的一種元素，土壤巖石中都含有鐵和錳。世界衛(wèi)生組織的統(tǒng)計(jì)資料表明，土壤中錳平均含量約為500～900mg/kg[6]。當(dāng)土壤的酸度較低時(shí)，其中的鐵和錳通過(guò)氧化還原反應(yīng)變成溶解性的Fe2+和Mn2+，再經(jīng)雨水沖刷，很容易進(jìn)入水庫(kù)，并沉積在庫(kù)區(qū)底層。庫(kù)底沉積物中鐵錳的釋放，造成水庫(kù)水體中鐵錳超標(biāo)[7]。

大連是一座缺水城市，飲用水源地水量主要靠降水補(bǔ)給，因此，進(jìn)入水庫(kù)的水量多是以大流量的洪水形式輸入，而取用水多以滿足供水要求的小流量均勻的從上層取水輸出。長(zhǎng)此以往導(dǎo)致隨著洪水過(guò)程進(jìn)入水庫(kù)的柴草、泥沙、廢物的污染物及其次生污染物越來(lái)越多地累積在庫(kù)中，較大顆粒的懸浮物逐漸沉淀，中小顆粒則吸附絮凝在一起，懸浮在水庫(kù)的下層水體中[8]。大連理工大學(xué)水環(huán)境研究所團(tuán)隊(duì)對(duì)松樹水庫(kù)沉積物進(jìn)行采樣分析，研究結(jié)果表明，松樹水庫(kù)沉積物呈深黑色，沉積物厚度均超過(guò)80cm，并且沉積物樣品中平均錳含量高達(dá)1264mg/kg。綜上所述，在厭氧條件下，沉積污染物具有較大的釋放潛力，容易導(dǎo)致水庫(kù)水體鐵錳超標(biāo)。

另外，有研究表明，水庫(kù)低水位運(yùn)行也會(huì)導(dǎo)致水體鐵錳超標(biāo)，蓄水量與錳之間存在著顯著的負(fù)相關(guān)性(大連市5處國(guó)家重要飲用水源地蓄水量與鐵錳的Pearson相關(guān)性見表2)，當(dāng)蓄水量低時(shí)，錳含量升高；而鐵錳之間存在顯著的正相關(guān)性，當(dāng)水體中錳含量升高時(shí)，鐵的含量也隨之提高。分析原因?yàn)椋核畮?kù)低水位運(yùn)行時(shí)，上覆水較淺，促使底部沉積污染物釋放的鐵錳更容易進(jìn)入表層。加之水庫(kù)在夏季藻類容易生長(zhǎng)，藻類一方面可能隔絕水汽交換，促使下層溶解氧降低，另一方面藻類死亡后沉降至庫(kù)底，其分解也將消耗大量的溶解氧。從而使得庫(kù)底溶解氧含量降低，也促進(jìn)了沉積物污染的釋放。因此低水位運(yùn)行會(huì)加重水體鐵錳異常問(wèn)題。

表2 水庫(kù)蓄水量與鐵錳間的Pearson相關(guān)性

注**表示在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)；*表示在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

4 結(jié) 論

本文對(duì)大連市5個(gè)全國(guó)重要飲用水源地水質(zhì)現(xiàn)狀及達(dá)標(biāo)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，水質(zhì)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)結(jié)果表明：大連市5個(gè)重要飲用水源地水質(zhì)良好，全指標(biāo)和雙指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果均為Ⅱ類水質(zhì)類別。達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示：全指標(biāo)評(píng)價(jià)除碧流河水庫(kù)外，其余幾座水庫(kù)水質(zhì)均不達(dá)標(biāo)；雙指標(biāo)評(píng)價(jià)除松樹水庫(kù)外，其余水庫(kù)均達(dá)標(biāo)。影響大連市重要飲用水源地水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的主要污染指標(biāo)為高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、五日生化需氧量、總磷、鐵和錳。其中前4項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)超標(biāo)的主要原因是近年來(lái)大連市農(nóng)村地區(qū)化肥、農(nóng)藥的不科學(xué)使用，及生活污水、垃圾隨意丟棄不能集中治理導(dǎo)致。鐵、錳值超標(biāo)與降雨徑流沖刷、水庫(kù)運(yùn)行多年后沉積物的污染釋放及水庫(kù)低水位的運(yùn)行影響有關(guān)。