石佛市水庫是遼寧省最大的平原水庫,位于沈陽市黃家鄉、法庫縣依牛堡鄉和沈北新區,距沈陽市47 km,是遼河上惟一一座控制型水庫,每日可向沈陽市提供用水 20 萬 t,同時其寬闊的水域面積直接影響著水庫周圍以及下游平原的生態環境。庫區內建有東北地區典型的表面流人工濕地,風景秀麗、物產豐富,蘊藏著各種動植物資源,能大量產出豐富物質資源,持續提供直接食用或用作加工原料的各種動植物產品。石佛寺水庫的旅游資源富饒,庫區灘地一望無垠,郁郁蔥蔥的綠化帶以及獨具特色的錫伯族文化使石佛寺水庫棋盤山、七星山、怪坡等景點構成沈北一道亮麗風景線。但是與此同時我們不得不更加關注這片廣闊富饒,風景秀麗的水域,其上游遼河的大量污染物直接流入庫中,造成水庫水質下降,因此我們進行了嚴格的水質評價并分析導致水質下降的原因。
1 監測斷面評價因子
選取石佛寺水庫入庫口、庫中以及出庫口為監測點。根據地表水監測指標檢測水中重金屬、總磷、總氮、生化需氧量、化學需氧量等 21 項指標。檢測結果見表 1.
2 模糊綜合評價
模糊評價法首先為了能夠充分體現各項參評水質因子在總體水環境中所占的的比重,設定了各個監測項目的權重值 Wi.再根據各個監測項目在地表水質量標準各個類別中的限值,求出各個參評因子的隸屬度 R.最后通過矩陣的復合運算 B = aR,確定總體水環境的類別。
2. 1 因子隸屬度
本文采用降半梯形分步法計算某一參評因子 xi在與之對應的各類水質級別中的的隸屬度 rij.其中設定 xi為某一評價因子的實測值,sij為第 i 項參評因子在 j 類中的限值,水質類別共 m 類。隸屬度函數為:
式中共有 m 項因子參評,水質類別數共有n 級 .由以上計算方法分別得到石佛寺入庫口、庫中以及出庫口各參評因子在不同類別中的的隸屬度。
2. 2 因子權重
因子的權重能很好反映參評因子占總體水環境的比重。本文采用目前應用比較廣泛的污染物濃度超標加權法。評價因子 i 的權重為 Wi,即:
通過以上方法計算出了石佛寺入庫口、庫中以及出庫口各參評因子在不同類別中的的隸屬度權重。
2. 3 水質綜合評價等級
由上文計算出的隸屬度矩陣和權重矩陣進行復合計算得到水質模糊綜合評價矩陣 B = aR,具體見表 2.
由表 2 可以得出結論,入庫、庫中、出庫 3 個監測斷面的水質等級均為Ⅴ類。分析原因,首先入庫、庫中、出庫各參評因子的權重值中總氮的權重值分別為 0. 550、0. 343、0. 522,而總氮的Ⅴ類水隸屬度均為 1.因此不難分析出導致水質為Ⅴ類水的直接原因為總氮所引起。入庫、庫中、出庫 3 個監測斷面總氮的的濃度分別為 6. 06、2. 45、7. 92 mg/L,而在地表水環境質量標準中總氮的Ⅴ類標準限值為 2. 0mg / L,不難發現以上 3 個監測斷面的總氮濃度分別為Ⅴ類標準限值的 3. 03、1. 225、3. 96 倍,嚴重超標。
所以主要導致石佛寺水庫水質下降的原因為總氮嚴重超標。導致總氮超標可能由于上游遼河流域的農田氮肥的使用以及工業廢水、生活污水的排放,總氮污染將會導致水質的富營養化,使藻類生長繁殖有更多的營養物質,促進藻類大量生長,加劇了生態風險?;诳偟膰乐爻瑯?,我們又進行了嚴格的實驗與分析,分別測定了 3 個斷面的硝酸鹽氮和氨氮含量,結果見表 3.
3 個斷面的硝酸鹽氮和氨氮與地表水質量標準限值比較均未超標,但加和卻大于總氮的類水限值,因此既要進行硝酸鹽氮和氨氮與地表水質量標準限值單獨比較,也要將硝酸鹽氮和氨氮加和與總氮標準限值進行比較,比較結果與總氮測量值一致。
3 結論
本文通過大量實驗監測了石佛寺水庫入庫口、庫中以及出庫口 3 個斷面的鎘、鉛、銅、總氮、總磷、高錳酸鹽指數、硫化物、糞大腸菌群等 23 項。應用模糊數學綜合評價石佛寺水庫入庫口、庫中以及出庫口 3 個斷面水質質量,得出結論 3 個斷面水質等級均為Ⅴ類。詳細分析了導致Ⅴ類水的直接原因為總氮超標,總氮超標的可能是由于上游農田施肥以及生活污水、工業廢水的排放??偟廴局苯釉斐伤|的富營養化,藻類的大量繁殖生長,進而帶來可怕的的生態危險性。
因此,建議嚴格控制上游遼河水質的質量,加強污水排放以及農田施肥的科學管理,為石佛寺水庫的生態環境得以良性持續的發展做保證,讓這片寬闊富饒的水域可持續的服務于遼河流域的人民。