西安市护城河无机污染性离子的分布规律研究及其防治措施

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摘要： 利用离子色谱仪针对西安护城河河水中的污染性的无机阴阳离子——NO■■、PO■■和NH■■在河水中的浓度和分布规律进行初步的研究；并对三种离子的来源和转化进行初步的分析，同时提出改善的方案和建议。

Abstract: The concentration and distribution of some inorganic ions——NO■■、PO■■、NH■■ which are contaminants in Xi'an Moat are analyzed by Ion Chromatography. At the same time, analyze the source and convert of these ions and try to bring up some advice.

关键词： 离子色谱；NO■■；PO■■；NH■■

Key words: Ion Chromatography；NO■■；PO■■；NH■■

中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）21-0116-02

0 引言

西安市护城河是西安古城防御体系的一部分，如今作为景观用水，为市民提供休闲、锻炼的场所，同时也在城市防洪排涝，调节气候等方面起着重要的作用。现在的水质令人担忧，有些河段的感官标准、化学标准和细菌标准都发生了明显的变化：水质浑浊，水中有大量感官不良的浮游生物，严重影响市民的生活。

检测的三种离子——NO■■、PO■■和NH■■都是会导致水体的富营养化，这是水体水质恶化的一个主要因素，要弄清护城河水质恶化的原因，检测这三种离子的浓度是很重要的。

1 实验

1.1 采样点的布置 本实验的水样是围绕护城河均匀的选取14个点进行选取，采样点的位置定在城墙的12个城门处和护城河的进水口出水口，共分3次取水样，每次取水样间隔时间为15天。

1.2 仪器和试剂

①Dioxen ICS-2000离子色谱仪；②ASRS 4mm阴离子分离柱、保护柱；③CSRS 4mm阳离子分离柱、保护柱；④高纯水快速制备仪；⑤优级纯的氯化铵；⑥阴离子混合标准样品。

2 实验结果分析

2.1 实验标准样品数据

2.1.1 阴离子标样 阴离子标样各离子浓度见表1。

2.1.2 阳离子的标样 阳离子的标样NH■■离子浓度见表2。

2.2 结果分析 在水体氮的循环中，NH■■是一种中间产物，而NO■■是氮循环的最终产物。若有未经处理的污水排入理想水体中，因其中含氮组分主要是有机氮化合物，就会相继发生氨化反应，亚硝化反应，硝化反应等，使污染水体随时间推移而逐渐自净。而对于一直存在污水排放的河段，河水的自净仍然存在，但随着时间的推移，又继续有新的污水注入，这使得水中污染物有机氮的含量起伏不定。西安护城河存在着河水的自净过程，同时在不同的地点也存在着污水的进入。护城河无论是整体还是各个河段，都可以看成是持续污水进入的河段的模型。

第1、2次取水是在没有雨水干扰的情况下取样的。如图1和图2。

从图中可以看出，氨氮和硝酸氮浓度变化趋势是大致的，与理想河段的氨氮和硝酸氮的变化规律不同，氨氮和硝酸氮的浓度不是有规律的此消彼长的上升和下降，而是共同呈波浪曲线型变化，这是由护城河的污染程度所决定的，由于护城河的水流流速很慢，曲线的高峰低谷既表明了河水中氨氮和硝酸氮的浓度的多少，也表明了河水受污染的程度。

第三次取水是在雨后取样，即第一天有降雨情况后，第二天马上取水。这时雨水的干扰分为两种情况：第一，雨水具有的稀释作用。护城河中的NO■■、NH■■和PO■■三种离子被雨水稀释，这使得浓度降低；第二，雨水的冲刷作用。雨水将管道中生活污水和杂物冲入城市雨水管网，进而顺雨水管网流入护城河，这样会使得NO■■、NH■■和PO■■三种离子的浓度比无雨水影响时的浓度要高。由于这两种情况的存在，使NH4-N和NO3-N的关系很难确定。实际上，雨水的两种干扰情况可能都存在，但有一种干扰情况占主导地位。

2.3 三种离子的解决方案 建议治理方案如下：

方案一：从污染源头进行治理。

首先在黑河的引水管道要增加防渗透层，防止附近农田的化肥中的N、P进入源头水。另外，将曲江水厂的退水管道和护城河引水管道分开，防止引水过程的污染。

其次要对城市雨水污水管道进行整治，雨水管道的出水口需要改进，使其不通入护城河或增加溢流堰，在雨水少的时候，少量的雨水被溢流堰节流，少量雨水不进入护城河，直接通入污水厂或其他排水地，在雨水大的时候，溢流堰可以将雨水部分节流，流量过大的雨水有少量流入护城河，由护城河来调节雨量，达到防洪排涝的目的。

污水管道靠近护城河的管段需要在管上增加防渗透层，以防止污水渗入护城河。

加强排污的管理力度，对排入护城河工业废水和生活污水的工厂和小区进行整治，使工业废水和生活污水排入城市管网，进入污水处理厂进行处理再排放。

这个方法是最行之有效的方法，但工程的造价可能很高，施工的范围和施工的强度比较大。

方案二：利用水生植物和藻类进行治理。NH■■、NO■■、 PO■■都可以被植物吸收，可以在河床较浅的地方或河岸种植立水植物，立水植物通过光合作用产生维持生命的能量，同时，水中的氮、磷被植物利用而被固定下来，通过定期收割的方法可以将N、P从水中去除。这种方法比较经济，处理效果也很好。

实例：组合生物净水浮岛

工艺说明：生物浮床技术就是利用高等水生植物或改良的陆生植物，以浮床作为载体，种植到富营养化水体的水面，通过植物根部的吸收、吸附作用和物种竞争相克机理，削减富集水体中的氮、磷及有机物质，从而达到净化水质的效果。

3 结论

①本研究通过西安市护城河三次取水水样的实验数据中NH■■、NO■■浓度的对比，证明了在非理想河段，即河段中污水不断排放的情况，NH■■、NO■■浓度的变化的关系，即NH■■、NO■■浓度的变化趋势是相同的。②通过分别对比NH■■在三次水样的浓度变化和NO■■在三次水样的浓度变化，可以推断雨水对护城河河水中离子的影响，即雨水携带污染物的作用起主导作用，而雨水的稀释作用在整个护城河生态系统中的作用不是很明显，但在部分河段雨水的稀释作用能够起主导作用。③通过三次水样的实验数据，护城河部分河段的NH■■、NO■■和PO■■三种离子已经严重超标。护城河部分河段水质十分令人担忧，有些河段的感官标准、化学标准和细菌标准都发生了明显的变化：水面上有大量漂浮物，水的颜色灰黑，水质浑浊，散发恶臭，都严重影响了市区生态环境和西安市作为对外开放的旅游城市形象；且随着城市人口的不断增加和社会经济的不断发展，若不尽快对护城河加以改造，这种环境的恶化还将不断加剧，势必将影响到西安市的可持续发展。

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