西北黄土高原地区窖水水质变化及水质稳定性研究

西北黄土高原地区是我国干旱缺水最严重的地区之一，相当多的村镇地区均以集雨窖水做为唯一的生活饮用水，仅甘肃省就达300多万人。为了解决该地区群众的生活用水问题，近几年，通过"母亲水窖"、"1211雨水集流"等雨水工程，饮水困难问题基本解决。但是，窖水水质安全性得不到保证，开展集雨窖水水质安全方面的研究对提高该地区人民群众的健康水平有着重要的现实意义。本项目以黄土高原地区窖水水体系统为研究对象，针对雨水在集流过程中携带了各种面源污染物，悬浮物、微生物、有机物等污染物种类多，数量大等问题，在窖水污染物负荷迁移转化规律、水窖水质变化模型建立及水窖水体系统水质稳定性方面展开研究。项目完成后以期在窖水污染物迁移转化规律，窖水水质稳定性，水窖集雨水体系统水质变化模型方面取得相关研究成果。以期为开发适用于西北干旱缺水地区以集雨水为水源的，适用于农民使用的、廉价、易操作的小型水处理新设备提供科学依据。

本项目对黄土塬地区村镇集雨水水质特性分析、雨水污染物负荷在窖水中的迁移转化规律研究及窖水生物稳定性控制指标体系进行了实验研究。黄土塬地区村镇集雨水水质特性分析通过对集流雨水水质指标监测，分析各显著相关指标间的相关性，较全面反应了集雨水质特征。并引入主成分分析法对集雨窖水水源地水质进行了评价，通过正交实验研究方法研究了营养、温度、水窖材质、磷、悬浮物影响因素对窖水水质变化的影响。研究得出①窖水中氨氮、CODMn、UV254、细菌总数、大肠菌群数指标间具有很强相关性，各指标间可进行相互影响。②氨氮、CODMn、UV254、细菌总数及大肠菌群数在第1主成分上占主要荷载，说明是影响窖水水质的主要因素；浊度与总磷在第2主成分上占主要荷载，说明浊度与总磷是影响窖水水质的次要因素。③通过窖水水质综合评价函数可得，雨水进入水窖后，会使窖水水质变差，随着时间的增长，窖水水质会逐渐变好。④采用主成分分析法对西北黄土地区集雨窖水水质变化进行评价，评价结果与实际检测结果一致，证明主成分分析法是一种适用于西北黄土地区集雨窖水水质评价的方法。雨水污染物负荷在窖水中的迁移转化规律着重研究雨水在存取过程中，窖水污染物负荷迁移转化及窖底泥对窖水水质影响，并对窖水有机物的特性通过有机物分子量分布进行表征，反应了窖水中污染物的变化情况。研究得出①雨水在存取过程中，窖水中氨氮、CODMn、微生物等指标浓度都会出现不同程度增加，但随着窖水存贮时间增长，氨氮、CODMn等指标浓度可降至国家饮用水标准范围内，但微生物指标超标严重。②水窖底泥加入窖水中，窖水中CODMn、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、微生物等指标浓度大幅增加，随后在窖水贮存过程中，以上各指标浓度逐渐降低，其中CODMn、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮等指标浓度降低至国家饮用水标准范围内，但窖水中微生物指标超标严重。③西北村镇集雨窖水原水中有机物CODMn及UV254主要由<3k道尔顿分子量及>100k道尔顿分子量有机物质组成。窖水在存贮过程中，窖水中有机物主要为低分子量有机物，其中CODMn与UV254均集中在<3k道尔顿分子量的有机物质中。窖水生物稳定性控制指标体系研究运用层次分析法的九标度法，判断AOC、BDOC、 TP、 MAP、 BGP这五个指标的重要性权， AOC和BDOC是影响饮用水生物稳定性的最重要营养因素，温度影响水生物生长的重要指标。