淳安城中湖主要污染物降解系数的估算讨论

章宏伟

(浙江省水利水电勘测设计院，浙江 杭州310002)

在制定湖泊水质管理规划时,需建立描述有机污染物降解规律的湖泊水质模型,而建模的关键是估计各种有机物的降解系数。有关湖泊可降解有机物降解系数的研究[1-6]，国内外已开展了大量的工作，常用的有野外实测数据估算、室内模拟实验测定、经验公式估计等。本文以淳安城中湖为例，根据所得水质监测资料，采用3种常用的湖泊降解系数的估值方法计算了城中湖主要污染物CODMn、T-P和NH3-N的降解系数，并对各估值结果进行分析讨论，希望为水质模拟等实际研究工作中如何选择湖泊降解系数的估值方法提供参考。

1 污染物降解系数的确定

1.1 野外实测数据估算

利用野外实测数据对参数进行计算，包括野外两点测定法和野外多点测定法。

1.1.1 野外两点测定法

对湖泊，在点源排放时，如测出离排放口x1、x2(x1＜x2)处的浓度c1、c2(有效结果应是c1＞c2)，按湖泊推流衰减模式(导则—6)有：

式中：φ——点源在湖泊中排放的混合角度，弧度为单位。中心排放可取2π，平直岸边排放可取π，其它情况可酌情决定。Qp——废水的排放量，m3/s；cp——污水中污染物的浓度，mg/l；ch——湖泊本底浓度，mg/l；k1——污染物降解系数，1/d；H1、H2——距排放口x1、x2处的平均水深，m。

1.1.2 野外多点测定法

原理与野外两点测定法相同，只是进行了多点测量，并用最小二乘法进行了回归处理。测得距点排放源xi(xi＞xi-1)处的污染物浓度为ci(ci＞ci=1)，则：

表4 降解系数k计算结果

1.1.3 降解系数估算

监测点取距城中湖西园总污口20m、200m和1000m三处，监测点水质数据见表1；距西园总污口20m和200m处水深分别为23.8m和27.5m；总污口日排放量为8500吨。按上面的计算方法，得到CODMn、T-P和NH3-N的降解系数见表2。

1.2 经验公式估算

把湖泊视为一个完全混合反应器，并且不考虑漏，湖泊内污染物仅发生衰减反应并且符合一级反应动力学时，其方程可表达为：

式中：c——湖泊污染物浓度，mg/l；ci——第i个污染源入流浓度，mg/l；V——湖泊体积，m3；qi——第i个污染源入流水量，m3/d；k1——污染物综合降解系数，1/d。（7）的稳态解为。若已知排入湖泊的污染物浓度、湖泊的本底浓度、水量及湖泊的体积，即可求得k=。根据对城中湖污染源的调查分析，目前排入城中湖的废水量为 13058t/d，CODMn为 783.28kg/d、T-P 为 28.03kg/d 和 NH3-N为 257.6 kg/d，统计结果见表 3；城中湖水体体积取 7.57×107m3,CODMn、T-P 和 NH3-N 的本底浓度分别取 1.58mg/l、0.038mg/l和 0.077mg/l。 代入（7）式，得各污染物的降解系数，见表4。

表1 城中湖地表水质监测数据 单位：mg/l

表2 CODMn、T-P和NH3-N的降解系数 单位：l/d

表3 城中湖污染物调查一览表

2 估值讨论

本文分别采用野外两点测定法、野外多点测定法和经验公式估计三种方法计算了城中湖主要污染物CODMn、T-P和NH3-N的降解系数。这三种方法的适用条件和优缺点各不相同，因而计算结果也差别较大。

两点测定法适用的条件是污染物排放源较为集中，避免测点之间有其它污染源或水量输入输出，其优点是计算简便、易于实施，在实际工作运用较多，缺点是精度不高；多点测定法适用的条件和两点测定法一样，由于其采用了回归处理，计算精度比两点测定法要高，但要花费较大的人力、物力，同时由于测点较多，易受其它污染源的影响，在实际情况中很难满足其适用条件。本文利用多点测定法计算得到的降解系数比两点测定法计算得到的数值要小很多，其原因就是由于城中湖废水排放口较分散，离西园排放口1000m处的监测点除了西园排污口的污染物贡献外，其余各排污点对该监测点的水质影响也较大，导致该点的监测值与距西园排污口200m处监测点的监测数据相差不大，在此情况下计算出来的降解系数明显要偏小。

采用零维稳态模型的表达式反求污染物的降解系数，其前提条件是湖泊是一完全混合反应器，水质空间差异很小。在实际情况中由于湖泊水体的流动性小，污染物在湖泊中的扩散能力很弱，难以在整个湖内达到充分混合，按这种方法计算出来的降解系数相当于整个湖泊污染物降解系数的平均值，和两点测定法、多点测定法所计算的典型区域的污染物降解系数值有所区别。此外，按这种方法计算时涉及到流入整个湖泊的污染物质量，不仅调查的难度较大，而且取值的准确性也有待探讨。

3 结语

在研究湖泊的水质问题时，水质模型的选择和采用取决于研究的目的和目标。而水质模型的可靠性取决于参数的取值。本文根据淳安城中湖当地的水文、水质等资料，采用野外两点测定法、野外多点测定法和经验公式估计三种方法计算了城中湖主要污染物CODMn、T-P和NH3-N的降解系数，由于其适用条件和优缺点各不相同，计算结果也差别较大，使用时应视研究内容及所需精度慎重选择。

［1］张永良,刘培哲.水环境容量手册[M].北京：清华大学出版社，1991.

［2］中国环境规划院.全国水环境容量核定技术指南[R].北京：中国环境规划院，2003.

［3］慕金波，酒济明.河流中有机物降解系数的室内模拟实验研究[J].山东科学，1997，2：50－55.