第一章绪论
1.1研究背景及意义
人所共知，水对于人体、动物、植物等而言是非常重要的，而水质安全问题也是群众一直以来关注的重点之一。而且保证水质安全也是控制水污染的根本目的，然而经济的高速发展不仅带来丰富的物质财富，也带来越演越烈的水污染问题，从全国层面来看，越来越多的城市跻身于缺水城市序列。水源地水质安全问题影响巨大，不仅涉及到工业、农业的用水安全问题，更会直接影响到人民生活用水。所以，进一步保护水源地水质，强化水源地水质安全，可以有效保证人民生活用水，更会促进经济和社会的可持续[1]。
水库型水源地、河流型水源地、湖泊型水源地等统称为地表饮用水水源地。水源地水质保护的第一步是要完成水源地水质评价，水处理方式的选择也要立足于水源地水质评价。通过对水源地水质做出科学精准的评价，明确水体中的污染物指标，可以有的放矢地选择合理的手段来减少水体污染物。同时，水质评价也可以为水厂处理提供检查指标，从而确保出水的安全，保证人民群众的饮用水和生活用水的可靠[2]。
苏州古城区东北处约10公里的位置就是太湖平原上的第三大淡水湖，阳澄湖，往东是昆山市，往南是苏州工业园区，向北是相城区。阳澄湖是苏州地区主要的调蓄水量的湖泊同时也是苏州工业园区城市集中式饮用水源地及战略后备水源地，阳澄东湖（园区段）饮用水源地从2014年7月正式启用。保护阳澄湖具有十分重要的意义，不仅是保证当地人民的人身安全，而且影响到周边的地区的经济、社会发展。这是由阳澄湖在太湖区域地位决定的，它不仅是当地群众的生活用水来源，而且还兼具多种经济社会功能，如渔业养殖、工业用水、农业灌溉、旅游度假、交通航运以及防汛抗旱等[3]。
因此本文通过分析苏州工业园区阳澄湖水源地的水质监测数据，对主要污染物进行量化分析，同时列举了影响当地水质的多种因素，找出关键因素之间的相互关联性，为以后阳澄湖水源地水质质量的控制提供一些基础的依据。除此之外，不断构建完备的水质安全评价预警机制也是促进阳澄湖饮用水源地水质安全的重要手段和措施。
1.2拟采取的研究方法和技术手段
（1）完整搜集该区域各类自然社会环境资料，从气候、水文到行政区划、人口，以及不同行政区域的经济状况、资源储备等；完整搜集该区域各类水质报告，如水源地水质监测数据。在这些资料的基础上，研究主要污染物基本指数，以单因子评价法、综合污染指数法评价水质基本情况，从而找出主要污染物，完成水质评价报告。
（2）通过有机污染指标和富营养化指标时间和地域上的变化，来研究不同数据之间的关联和变数，从而找到影响水质的原因。
（3）对比该区域内饮用水源地降水前后的水质变化情况，从而找到降水对饮用水源水质的影响情况，得到降水对水质安全指标的贡献。
（4）将上游来水和饮用水源水质量化数据进行线性拟合，对取水口水质和上游来水的异同进行量化分析。
（5）建立健全水质安全评价及预警机制，落实到实际水质监测工作中。
1.3文献综述
在平均水资源供给上，我国处于较低水平。人均水资源占有量不到世界平均水平的30%。水质问题已经成为影响我国社会发展的重要制约因素，农业生产、人民群众健康以及经济发展都受到水资源供给不足、水质安全问题所制约。水污染和水质安全也一直是XX和学界重点关注的大问题。据不完全统计，上世纪九十年代，因为缺水导致的经济损失，仅就华北地区就高达到两千亿，其中水旱、洪涝是造成经济损失的主要原因。但当时尚没有考虑水质污染的情况[4]。本世纪十几年来，经济社会的高速发展，也不可避免的带来了水质污染问题，而且出现日益加剧的趋势，由此带来的经济损失数量也在日益攀升。环保部公布的监测数据表明，2016年我国七大水系总体为污染状况稳定，近2000个地表水考核评价监测断面就有近百个低于Ⅴ类水质，其中CODcr、TP和BOD5为主要的污染物；国家重点监测的百个湖库中，近三分之一为劣于Ⅳ类水质，总磷、化学需氧量和高锰酸盐为主要污染物。同时资料显示，地级及以上城市897个集中式饮用水水源地中仍有9.6%的水源地存在污染物年均值超标现象，主要超标指数为总磷。除此之外，近年来突发流域污染问题越发频繁，如松花江水污染、沱江污染、太湖污染等，都严重的影响了流域内人民生活的安全和品质。所以，我国亟需建立健全水质安全评价和预警机制，这也是我国社会经济道路上最为急迫要解决的问题之一[5]。
着眼于国内水环境的严峻情势，“十二五”规划明确提出来保护水环境的方案和任务，核心点在于控制污染物排放、改善环境质量、防范污染风险。水源地保护贯穿整个“十二五”期间，各地积极行动，对水源保护区内违建工程加以取缔，对水源地污染物排放量进行严格管控。
近年来，各级XX加大力气治理水环境，水质污染情况得到了有效治理，水质安全形势也趋于好转。然而，立足于全国，整体的水质安全依然需要重视，水质潜在污染依然存在，如工业化带来的水污染，过度开发地下水以及区域性水资源缺乏问题严重，部分地区水质污染严重等。不仅如此，居民供水水质还存在不达标的问题，国内公共供水机构超过九成设施老、工艺不达标，导致出厂水质宁无论是清洁度还是安全质量都存在隐患。当前水环境保护的机制还存在不足，没国内相关法律法规的欠缺，居民水环保意识也不足[6]。
正因为存在上述问题，我们不仅要大力推进水体污染防控治理，还要不断完善水质评价和水质预测机制，进一步在水源地水资源保护上加大研究投入，保证城乡居民饮用水安全，这些都是今后水环保的重点工作和任务。
1.3.1国内外相关研究动态与发展前沿
水环境保护、水环境监管的第一步都是水质评价，在水环保工作中占据十分重要的位置。水质评价要收集分析水质监测数据，整体分析水体污染情况。水质评价的关键是评价手段，科学适合的评价手段才能是水质评价结果可信的基础。因此，高效的水质评价手段是水质监管的核心环节，占据十分重要的位置，对此不少学者都有相关的研究和论述[7]。
上世纪六十年代水质指数的定义和公式由Jacobs和Horton等第一次提出，随后不少国内外学者相继开展此类研究，提出了不少水质综合指数法的相关论述[8]。X叙拉古大学Nemerow教授的内梅罗计算模式可以直观反映水质污染情况，该模式的核心兼顾平均指数和最大分指数的影响，同时将后者突出[9]。上世纪八十年代，国内学者改进了水质综合指数计算模式，提出了几何均数评价模式[10]、半集均方差评价模式[11]等多种评价模式。虽然综合指数法存在明显缺陷，但是因为便于使用，评价准确，在国内外使用率很高。
水质预警是对指定范围内，某一水源进行定期评价，监测该区域水环境影响因素和容量加以评价，分析周边自然环境和人为环境，预测水源地的发展拜年话趋势，明确水源地水质变化速度以及何时达到何种程度等，从而避免水污染事件的突发，为水质监管部门提供有效的决策依据[12][13][14]。
国内水环保意识的提升引发了各类水质预警技术的研发。国内从上世纪九十年代起，相关研究就开始，相关指标体系也开始建立；2000年魏文达、李俊红等人都建立了相关的模型，前者建立江河水质预警系统建设模式，后者建立起环境预警指标[15][16]；2001年，董志颖等人则将研究重点放在水质预警的定义和区分上，他提出以GIS和EIS作为水质预警的技术手段[17]；之后，冉圣宏、陈吉宁等人提出区域水环境污染预警系统的建设模型[12]；王韩民明确了提出生态安全系统评价手段，由此开展生态安全预警研究[18]。
进入21世纪，水源污染事件频繁发生，也促进此类研究的发展，特别是水源水预警系统成为研究的重点。2004年陈秋林提出以模糊综合评价模型对水源地做定量分析，并由此进行水源污染预警管理，预警信号的大小决定采取何种预警措施[19]；2006年朱灿等在GIS基础上建立了数字西江水质预警预报系统，该系统是建立在地理信息系统、数据库管理系统之上，对水环境进行容量计算和污染物总量控制，从而实现对水源地水质的评价和监督管理[20]；2010年刘宴辉等提出黄浦江水源水质监控与预警系统，监测水质常规指标、有机指标和生物指标等，可以及时预警持续性污染、突发性污染，从而增强应对各类水污染事件的水平和能力[21]。
1.3.2水质评价方法
水质安全预警体系的建立和健全需要对水质污染状况进行科学、合理的评价，对水质的变化趋势进行预测。以下阐述常用的水质监测方法和评价方法。
水质评价方法有很多种，常用的有单因子评价法、模糊评价法、综合污染指数评价法、灰色评价法、人工神经网络评价法和改进属性识别法等。
（1）单因子评价法[22][23]
主要基于水质标准的评价方法。首先需要对水质的评价标准进行确定，通常通过《GB3838-2002》和水体的功能进行标准确定。对实际水质进行测定后将结果与所确定标准进行对比，根据对比结果对水质情况进行确定。
（2）综合污染指数法[24][25][26]
由于水质监测涉及到的因子众多，因此对一个断面的水质情况进行综合评判需要综合判断多个因子。同时对多个断面的水质进行评价需要综合考虑不同水断面、不同水体的情况，进行综合判断过程中，时间跨度也要进行考虑，这样分析对于水质随时间变化以及水质污染程度能够得到有效的反映。综合污染指数法与单因子评价法相比，能够更加全面、综合的反映水质的实际污染情况，同时对于同一类功能的水体能够进行横向比较分析[27]。
（3）模糊评价法[28][29][30]
评价的不确定性是研究的另一个重点内容。尤其是对于单因子判别不同情况同时出现在多音字检测方法中的时候，简单的对水质进行综合评价会带来一系列的不确定因素。因此通常检测过程中所确定的单因子水平划分以及标准确定都会有一定的模糊性[31]。因此在水质评价中引入了模糊评价法。模糊评价法是指将对水质监测的数据按每个指标对应标准建立隶属度级，形成模糊矩阵，然后用监测因子权重级与隶属级矩阵相乘，所得矩阵即为综合评判级。通过一定的分析方法，评价水质的每个指标进行隶属程度计算，得到结果即为水质级别的模糊性。常用的模糊评价方法有很多，包括模糊聚类法、模糊综合指数法等方法。
（4）人工神经网络评价法[32]
人工神经网络评价法是一种模拟人脑处理单元而建立的一个信息处理系统，这种方法无需预先建立模式，而是在使用过程中直观推理判断。这种方法在使用过程中具有很强的容错性且能够对大规模计算并列进行，对于处理大量数据有很好的适用性。水质评价中应用较广。
人工神经网络评价法在水质评价的应用中有很多方法，目前用的多的有Hop field网络模型法、BP网络模型法以及RBF网络模型法等。这几种方法在水质评价中，BP网络模型法使用最多[33]。BP网络模型法利用的概念是最陆坡降法，最小化误差函数，使得网络输出的误差逆向传递给输入层，从而对输入层各单元的误差有一个参考值，进而对误差值进行调整，直到误差达到最小。
（5）灰色评价法[34]
灰色评价法是利用灰色系统方法对河流水质进行评价，即通过检测和计算断面水质中各个检测因子的浓度与相应标准的相关度，通过相关度的不同对不同的水质情况进行判别，从而对水质的优劣进行比较。
在水质评价中，应用灰色评价法有很多方法，主要有灰色贴近度分析法、灰色关联度评价法以及灰色聚类法等方法。应用该评价方法建立的数学计算模型体现出了水环境检测中的不确定因素，同时该方法对于水质随时间的发展能够做出模糊评判，使用简单，可比性强。不可否认该方法存在明显的缺点，比如灰色系统自身分辨率低，实际使用中应进行完善。
（6）改进属性识别法[35][36]
在模糊理论的基础上，逐渐发展起来了改进属性识别法，这种方法使用简单，对不同类和属性能进行有序的分割，在此基础上对失误进行有效的识别。
1.3.3预警体系
近些年来，我国时有发生水质污染事件，尤其是在一些重点河流和湖泊中，造成的经济损失巨大，对居民的生活用水造成很大的威胁。例如，2005年苯和硝基苯对松花江的污染事件，对部分地区居民的用水造成困难；2007年蓝藻爆发事件袭击无锡太湖，使得太湖水体发臭，无锡用水紧张。类似的水质污染事件都影响到了居民用水，也造成了社会恐慌。对于水质污染事件的预防，以及污染后对污染状况的尽早预测预报都需要通过水质监测来达到目的。这个课题也成为了保障居民生活用水和工业生产用水的重点研究内容[37]。
水质预警是在一定的时间内，对水体进行监测、分析、评价，在一定范围内对水质的变化情况进行监测和分析，并且评价其容量，通过分析人为行为和生态环境状况，对水质的未来一段时间的发展状态进行预测，从而对水体目前的状况以及将来一段时间内的变化及其达到某一个阈值的时间进行确定，对于可能发生的水质污染事件进行预防，同时通过制定应急预案对可能发生的水质污染事件进行应对，为相关决策部门提供理论依据[38]。
目前，研究水源地预警系统的学者相对较少，但是随着我国经济水平的发展和人民生活水平的提高，提高饮用水水质和保证饮水安全的越来越迫切，国内对水质的检测力度也越来越强。通过建立在线自动检测系统可以对水质进行连续不间断检测以及实现远程控制，从而达到实时掌握水质情况，大队可能发生的水质污染事故及时预警等功能[39]。
自动检测技术具有及时、有效、准确的特点。近年来，世界上很多国家和地区都在逐渐加大对水质自动检测系统的使用，实现对地表水资源的检测和减控预警，我国在这一领域也取得了很大的进展，建立了一系列的水质自动检测站。全国多个重要河流的干支流、河流入海口和汇入口、环湖河流以及重要湖库、入境河流及国界河流及其它重要的水利工程项目中，都建设了水质自动检测站，共覆盖了全国63条河流及13座湖库的水质监测。江苏省共建立了362个监测站，对水质进行监测和预警[40]。
水质自动检测系统对在水质监测中充分发挥了实施检测与预警的作用。同时对于跨界污染纠纷、污染预警及其它重点工程的环境评价以及对人民群众的生活用水保障都起到了重要作用。
第二章阳澄湖水源地（园区段）水质现状评价
2.1阳澄湖饮用水源地（园区段）概况
2.1.1地理位置
阳澄湖，别名阳城湖，地处北纬31°20′，东经120°45，′在江苏省的南部，阳澄湖南与苏州工业园区接壤，东接昆山市，西与相城区毗邻，距离虹桥机场半小时的车程，沪宁高速、京沪铁路都从其旁边穿过，它的海岸线长度达9.67km，岸线弯弯曲曲，很有意境。阳澄湖东西向的最大宽度有8km，南北长17km，总面积达到117km2，外围轮廓像一只佛手，蓄水量3.7亿m3。阳澄湖是古太湖的残留湖泊，总水面有180000亩。是太湖平原上的第三大淡水湖，同时也是苏州工业园区城市集中式饮用水源地及战略后备水源地[3]。
图2-1阳澄湖地理位置图
2.1.2气候环境
阳澄湖地处北亚热带，在气候上是比较典型的北亚热带季风性湿润气候，特点是潮湿多雨、雨量充沛、四季分明。不同的季节季风变化很显著，夏季盛行来自海洋的东南风，天气以多雨炎热为主；冬季盛行来自大陆的偏北风，天气主要是少雨寒冷；春秋季是交替时期，因此天气多变。每年的12月—2月份是冬季，气温偏低，偏北风为主；到了3月气温慢慢回升，不过仍不稳定，天气变化比较快，偶尔也会有冷空气降临。5月以后气温上升得更快，雨水也相应增多。6月中旬是梅雨季节，雨水非常多，天气比较闷热。7月是最热的一月，雨量较少，天气以晴热为主。8月仍在盛夏季节。9月受冷空气影响气温开始下降，台风频繁登陆。10月秋高气爽，光照充足，雨水少。11月寒潮开始侵袭，有初霜。
气象资料基本情况见表2-1。
表2-1主要气象、气候特征表
气象属性数值
年平均气温15.8℃
年平均风速3.4m/s
年平均大气压1100.7hPa
年平均相对湿度80%
多年平均降水量1086.6mm
年平均雷暴日数30.9d
年无霜期230d
全年主导风向SE 15.1%
全年次主导风向NEE 12.8%
强风向SE、SEE
2.1.3水文特征
阳澄湖主要纳西北方向来水，从东南方向出水，西边入水主要来源于相城，北部因七浦塘引入长江水进行清湖，所以北部来水主要源于此。
具体水文特征如下表2-2。
表2-2阳澄湖水文特征表
水文特征指标数值水文特征指标数值
最大长度17km最大宽度11km
正常蓄水水位2.93m平均水深3m
湖泊总体积2.22亿m3湖泊总面积117km2
2.1.4社会经济
1994年2月，苏州工业园区被批准设立，同年5月开始启动这一项目，区划面积达278km2，其中，中心合作区的面积是80km2，下设娄葑、胜浦、唯亭、斜塘四个街道。唯亭街道处在工业园区最北端，行政区域面积达80 km2，有36 km2是阳澄湖水面，下设18个社区，总的人口数达到28万人。
唯亭街道有68种贝类、106种水产鱼类、蟹类3种、虾类7种。主要分布在阳澄湖、沙湖、荡浪湖以及天然河浜港汊内，其中尤以阳澄湖大闸蟹最有名。
唯亭街道经过这些年发展，已经形成了以农林牧渔业为主，精密制造、有机食品、环保企业等特色产业，产业积极向高端化、规模化发展，结构完善，工业基础良好。
同时还充分利用了阳澄湖独特的地理位置，建设阳澄湖沿线生态公园、主干道沿线景观、城市公共绿地空间等重大绿化项目，此外还发展了第三产业以促进经济的快速发展。
2.1.5阳澄湖（园区段）水源地
阳澄湖水源地地处阳澄湖的最南边，取水口在北纬31°23′19″，东经120°47′49″。以取水口为圆心，半径500m范围内的区域是一级保护区；从一级保护区往外延伸2000m的水域和与之对应的本岸背水坡堤脚外100米之间的陆域是二级保护区；二级保护区往外延伸1000m的区域是准保护区。
阳澄湖水厂紧连阳澄湖，在听波路上，是整个园区的第二水源工程。水厂的设计规模是50万m3/d，现阶段设计规模是20万m3/d，2020年的设计规模达到35万m3/d。
具体位置如下图图2-2。
图2-2苏州工业园区阳澄湖水源地取水口的位置图
2.2水质评价方法
2.2.1湖库水质类别标准的确定
平均水质类别法：湖当对湖泊和水库的水质进行多次监测后，可以先按照时间的序列算出各个点位各评价指标浓度的算术平均值，然后再按照空间序列算出各点位各评价指标浓度的算数平均值，然后按照“断面水质评价”方法评价。
湖泊、水库水质评价按照国家《地表水环境质量标准》(GB3838－2002)[41]，湖泊根据水域功能类别，选取相应类别评价标准，根据相关规定，阳澄湖水源地（园区段）执行Ⅲ类水质标准。
2.2.2水质评价方法
根据《地表水环境质量评价方法》（试行）[42]的有关规定，本论文将使用富营养化指数法以及单因子评价法对阳澄湖水源地的水质现状进行评价。
（1）单因子评价法
单因子评价法就是依据评价时段内该断面参评的指标中类别最高的一项来确定。
污染分指数计算方法：
Pi=Ci/Si
式中：Ci——i污染物实测浓度均值；
Si——i污染物地表水相应类别标准值。
综合污染指数P：因为各条河流或河段的监测指标和频次都不相同，因此使用综合污染指数来表征各个断面的污染情况。为了使数据更加有对比性，综合污染指数都按照Ⅲ类标准计算。根据园区水质一般污染特征，除特别指明项目外，参与水质综合污染指数计算的项目有GB3838-2002标准表1中除水温、pH，总氮，DO，粪大肠菌群之外的共19项指标。
综合污染指数计算方法：
(均值型)
式中：n—为参与计算综合污染指数的项目数。
污染分担率是用来确定主要污染物和它们所占比例的一项数据，它可以按照下列公式来计算：
Ki=Pi/P
定性评价：地表水质状况依据《地表水环境质量评价有关问题的技术规定（暂行）》的要求统一来执行，在表述评价水质类别时，可以使用“劣于”或者“符合”等词语，如表2-3。
表2-3水质定性评价表
水质类别水质状况表征颜色水质功能类别
Ⅰ～Ⅱ类水质优蓝色饮用水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等
Ⅲ类水质良好绿色饮用水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区、游泳区
Ⅳ类水质轻度污染黄色一般工业用水和人体非直接接触的娱乐用水
Ⅴ类水质中度污染橙色农业用水及一般景观用水
劣Ⅴ类水质重度污染红色除调节局部气候外，使用功能较差
（2）湖库富营养化程度
富营养化指数：评价湖库富营养化程度时可以使用综合营养状态指数法。
①评价指标：叶绿素a（chla）、总磷(TP)、总氮(TN)、透明度(SD)、高锰酸盐指数(CODMn)。
②综合营养状态指数计算公式：
式中：TLI(∑)——综合营养状态指数；
Wj——代表第j种参数的营养状态指数的权重；
TLI(j)——代表第j种参数的营养状态指数。
将chla作为基准参数，那么第j种参数的归一化的相关权重计算公式如下：
式中：rij——chla和第j种参数的相关系数；
m——评价参数的个数。
中国湖泊(水库)的chla与其它参数之间的相关关系rij及rij2见下表2-4。
表2-4中国湖泊(水库)部分参数与chla的相关关系rij及rij2值表
参数chla TP TN SD CODMn
rij 1 0.84 0.82-0.83 0.83
rij2 1 0.7056 0.6724 0.6889 0.6889
注:引用《中国湖泊环境》，上表中的rij来自我国26个主要湖泊的调查计算结果。
营养状态指数计算公式为：
1
2
3
4
5
式中：叶绿素a chl单位为毫克/立方；透明度SD单位为米；其它指标单位为毫克/升。
③湖泊、水库营养状态分级如下。在同一营养状态下，如果指数值越高说明水质越差，营养程度也越高。湖泊、水库营养状态分级详见下表2-5。
表2-5湖泊、水库营养状态分级表
分级标准富营养状态
TLI（∑）＜30贫营养（Oligotropher）
30≤TLI（∑）≤50中营养（Mesotropher）
TLI（∑）＞50富营养(Eutropher)
50＜TLI（∑）≤60轻度富营养(Light eutropher)
60＜TLI（∑）≤70中度富营养(Middle eutropher)
TLI(∑)>70重度富营养(Hyper eutropher)
2.3阳澄湖水源地（园区段）水质现状的评价
2016年，对阳澄湖水源地（园区段）东湖取水口进行一次年度全分析，一共109项指标，并且还测量了透明度、悬浮物、硬度、电导率、浊度和叶绿素a。各项目除总磷总氮外均符合相应限值要求，水质良好。但其中富营养化指标项目月均值存在超标现象，值得关注。
2016年水源地主要污染物统计情况如下表表2-6所示。
表2-6 2016年阳澄湖东湖饮用水源地的主要污染物统计表
项目单位年均值Ⅲ类标准
水温℃180/
pH无量纲8.28 6～9
溶解氧mg/L 9.32 5
高锰酸盐指数mg/L 4.1 6
化学需氧量mg/L 12.9 20
生化需氧量mg/L 2.9 4
氨氮mg/L 0.218 1.0
总磷mg/L 0.069 0.05
总氮(湖库以氮计)mg/L 1.65 1.0
总铜mg/L 0.00152 1.0
总镍mg/L 0.00323 0.02
依据阳澄湖水源地水质情况，本论文选取了以下主要污染物项目进行监测分析，其相关的监测分析方法，如下表2-7。
表2-7水源地主要污染物指标分析方法及检出限表
项目单位分析方法方法检出限
水温℃水质水温的测定温度计或颠倒温度计测定
GB/T 13195-1991－
pH无量纲水质pH值的测定玻璃电极法
GB/T6920-1986－
溶解氧mg/L水质溶解氧的测定电化学探头法
HJ506-2009－
高锰酸盐指数mg/L水质高锰酸盐指数的测定酸性法
GB/T11892-1989 0.5
化学需氧量mg/L水质化学需氧量的测定快速消解分光光度法
HJ/T399-2007 2.0
生化需氧量mg/L水质五日生化需氧量(BOD5)的测定稀释与接种法
HJ505-2009 0.5
氨氮mg/L水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法
HJ535-2009 0.025
总磷mg/L水质总磷的测定钼酸铵分光光度法
GB/T11893-1989 0.01
总氮(湖库以氮计)mg/L水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法
HJ636-2012 0.05
总铜mg/L水质65种元素的测定电感耦合等离子体质谱法
HJ 700-2014 0.00008
总镍mg/L水质65种元素的测定电感耦合等离子体质谱法
HJ 700-2014 0.00006
苏州工业园区第二水厂，2013年开建，2014年底竣工，2015年正式投产使用，所以阳澄湖水源地东湖取水口2015年才开始启用，故本文通过分析2013年到2016年阳澄湖水源地（园区段）相应主要污染物指标，采用《地表水环境质量评价办法（试行）》的评价方法，对这4年水质情况进行评价。
本论文根据饮用水源地目前的水质情况，选择CODcr、BOD5、高锰酸盐指数作为有机污染物指标，选取的富营养化指标有：氨氮、总氮、总磷和重金属铜、镍8项水质指标进行监测分析，主要分析2013年到2016年间，它们的年内和年际变化趋势以及饮用水源地相应污染贡献情况，为水源地水质后续的预警研究奠定基础[43][44]。
2.3.1 2013~2016年有机污染物指标变化趋势
2013~2016年阳澄湖水源地（园区段）化学需氧量监测数据汇总如下表2-8。
表2-8 2013~2016年阳澄湖水源地（园区段）化学需氧量监测数据表
监测时间化学需氧量（mg/L）
2013 2014 2015 2016
1月－15.2 15.6 11.6
2月－11.6 13.6 14.8
3月18.0 10.9 11.0 18.0
4月15.6 8.4 13.8 10.6
5月21.6 12.8 13.6 15.9
6月8.4 14.9 15.2 9.9
7月21.4 5.3 11.3 10.3
8月28.9 13.7 13.8 19.8
9月19.0 12.3 19.8 14.5
10月14.8 14.2 28.4 11.9
11月13.7 19.0 14.0 9.9
12月16.5 13.0 16.2 8.0
2013~2016年阳澄湖水源地（园区段）化学需氧量年内及年际监测数据变化趋势见下面图2-3。
2013~2016年阳澄湖水源地（园区段）高锰酸盐指数监测数据汇总如下表2-9。
表2-9 2013~2016年阳澄湖水源地（园区段）高锰酸盐指数监测数据表
监测时间高锰酸盐指数（mg/L）
2013 2014 2015 2016
1月－4.1 4.6 3.8
2月－3.9 4.2 3.6
3月4.3 3.9 4.1 3.6
4月4.2 4.2 3.4 3.4
5月4.0 4.2 4.4 4.4
6月5.5 3.7 4.0 4.6
7月5.6 3.8 3.9 3.4
8月5.5 3.6 4.4 5.4
9月6.0 3.9 5.6 5.0
10月4.3 4.6 7.2 4.4
11月4.8 5.2 4.5 3.7
12月4.4 5.4 4.0 4.1
2013~2016年阳澄湖水源地（园区段）高锰酸盐指数年内及年际监测数据变化趋势见下面图2-4。
2013~2016年阳澄湖水源地（园区段）五日生化需氧量监测数据统计汇总如下表2-10。
表2-10 2013~2016年阳澄湖水源地（园区段）五日生化需氧量监测数据表
监测时间五日生化需氧量（mg/L）
2013 2014 2015 2016
1月－2.2 3.6 2.4
2月－2.2 3.0 3.2
3月0.8 4.5 2.2 3.9
4月2.2 1.8 2.2 2.4
5月2.0 1.6 1.8 4.9
6月2.9 1.3 2.7 3.4
7月4.0 0.5 2.3 2.6
8月2.8 0.7 2.4 3.1
9月1.4 1.0 3.7 3.0
10月1.9 1.5 4.2 1.8
11月1.2 1.9 2.9 1.2
12月2.2 1.8 3.0 2.8
2013~2016年阳澄湖水源地（园区段）五日生化需氧量年内和年际的监测数据变化趋势见下面图2-5。
依据图2-3、图2-4和图2-5所示，各有机污染物指标浓度年内及年际的变化趋势如下：
化学需氧量：2013年的最低值是在6月，最高值是在9月；2014年的最低值是在7月，最高值是在11月；2015年的最低值是在3月，最高值是在10月；2016年的最低值是在12月，最高值是在8月。
高锰酸盐指数：2013年的最低值是在5月，最高值是在9月；2014年的最低值是在8月，最高值是在12月；2015年的最低值是在4月，最高值是在10月；2016年的最低值是在4月，最高值是在8月。
五日生化需氧量：2013年的最低值是在3月，最高值是在7月；2014年的最低值是在7月，最高值是在3月；2015年的最低值是在5月，最高值是在10月；2016年的最低值是在11月，最高值是在5月。
根据上面的数据我们可以得出，有机污染物的浓度会随着季节的变化而变化，最值都出现在夏季或者冬季。2013年的污染物浓度与传统的枯水期污染严重的观点相反，造成这一结果的原因主要是夏季丰水期间，降雨量比较多，很多污染物都是上游的水带来的，而且地表径流也增加了污染物的浓度。但是2014年和2015年污染物溶度符合传统观点，这一结果主要是由于2013年为进一步提升阳澄湖水质，保证园区饮用水安全，依据工业园区的实际情况，由苏州市统一安排部署，制定了36项重点工程项目和《苏州工业园区阳澄湖生态优化行动计划》（2013～2015年），所以2014年开始，来水及面源污染问题有了很大的改善。而2016年有机物污染物浓度在丰水期偏高，主要是因为2016年夏天存在阳澄湖蓝藻，所以指标浓度偏高。
2.3.2 2013~2016年富营养化指标变化趋势
2013~2016年阳澄湖水源地（园区段）氨氮监测数据汇总如下表2-11。
表2-11 2013~2016年阳澄湖水源地（园区段）氨氮监测数据表
监测时间氨氮（mg/L）
2013 2014 2015 2016
1月－0.135 0.092 0.038
2月－0.161 0.096 0.067
3月0.147 0.141 0.072 0.092
4月0.058 0.111 0.154 0.056
5月0.065 0.174 0.060 0.337
6月0.063 0.078 0.078 0.907
7月0.297 0.059 0.108 0.176
8月0.034 0.084 0.034 0.221
9月0.033 0.068 0.030 0.045
10月0.084 0.084 0.048 0.312
11月0.147 0.116 0.068 0.182
12月0.203 0.101 0.348 0.186
2013~2016年阳澄湖水源地（园区段）氨氮年内及年际监测数据变化趋势见下面图2-6。
2013~2016年阳澄湖水源地（园区段）总氮监测数据汇总如下表2-12。
表2-12 2013~2016年阳澄湖水源地（园区段）总氮监测数据表
监测时间总氮（mg/L）
2013 2014 2015 2016
1月－1.36 1.30 3.39
2月－0.98 1.14 1.74
3月1.21 0.56 0.82 1.68
4月0.82 0.77 0.71 1.57
5月0.58 0.53 0.67 1.79
6月0.93 0.57 0.61 2.06
7月1.72 0.74 0.56 1.55
8月0.85 0.71 0.64 1.48
9月0.77 0.61 0.90 0.78
10月0.67 0.54 1.09 1.02
11月0.66 0.79 0.74 1.64
12月1.36 1.29 1.29 1.11
2013~2016年阳澄湖水源地（园区段）总氮年内及年际监测数据变化趋势见下面图2-7。
2013~2016年阳澄湖水源地（园区段）总磷监测数据汇总如下表2-13。
表2-13 2013~2016年阳澄湖水源地（园区段）总磷监测数据表
监测时间总磷（mg/L）
2013 2014 2015 2016
1月－0.044 0.034 0.050
2月－0.046 0.052 0.038
3月0.109 0.040 0.046 0.070
4月0.084 0.028 0.036 0.087
5月0.092 0.048 0.044 0.092
6月0.060 0.032 0.032 0.098
7月0.084 0.024 0.045 0.054
8月0.077 0.034 0.053 0.108
9月0.053 0.060 0.068 0.055
10月0.016 0.038 0.059 0.098
11月0.028 0.014 0.035 0.052
12月0.036 0.099 0.017 0.024
2013~2016年阳澄湖水源地（园区段）总磷年内及年际监测数据变化趋势见下面图2-8。
依据图2-6、图2-7和图2-8所示，各富营养化指标浓度年内及年际变化趋势情况如下：
氨氮指标：2013年的最低值是在9月，最高值是在7月；2014年的最低值是在7月，最高值是在5月；2015年的最低值是在9月，最高值是在12月；2016年的最低值是在1月，最高值是在6月。
总氮指标：2013年的最低值是在5月，最高值是在7月；2014年的最低值是在5月，最高值是在1月；2015年的最低值是在7月，最高值是在1月；2016年的最低值是在9月，最高值是在1月。
总磷指标：2013年的最低值是在10月，最高值是在3月；2014年的最低值是在11月，最高值是在12月；2015年的最低值是在12月，最高值是在9月；2016年的最低值是在12月，最高值是在8月。
综上所述，氨氮指标每年变化平缓，4年内浓度变化不大，其中2016年6月峰值是因为某些原因出现了峰值，后面恢复正常。总氮指标2013年因为阳澄湖整体原因，在丰水期数值最高。2014和2105年的总氮指标与传统观念相符，枯水期的浓度比较高而丰水期的总氮浓度低。在2016年由于水厂运行和上游东湖北七浦塘引水问题，总体偏高，但从图上可以看出，其数据也在逐月降低，说明水质有所改善。总磷指标2013年和上面一样，因为来水和体表径流问题，导致水质存在波动。2014年和2015年在9月都存在峰值，查阅治疗，可能是因为阳澄湖螃蟹养殖问题。2016年总磷数据的峰值都出在蓝藻爆发期，所以不做评价。
2.3.3 2013~2016年重金属变化趋势
2013~2016年阳澄湖水源地（园区段）总铜监测数据汇总如下表2-14。
表2-14 2013~2016年阳澄湖水源地（园区段）总铜监测数据表
监测时间总铜（mg/L）
2013 2014 2015 2016
1月－0.00151 0.00126 0.00170
2月－0.00103 0.00106 0.00183
3月0.00118 0.00149 0.00052 0.00146
4月0.00098 0.00098 0.00172 0.00423
5月0.00128 0.00068 0.00096 0.00108
6月0.00100 0.00118 0.00009 0.00185
7月0.00084 0.00094 0.00098 0.00116
8月0.00140 0.00172 0.00064 0.00080
9月0.00175 0.00645 0.00054 0.00120
10月0.00106 0.00070 0.00062 0.00090
11月0.00096 0.00078 0.00099 0.00118
12月0.00077 0.00286 0.00080 0.00082
2013~2016年阳澄湖水源地（园区段）总铜年内及年际监测数据变化趋势见下面图2-9。
2013~2016年阳澄湖水源地（园区段）总镍监测数据汇总如下表2-15。
表2-15 2013~2016年阳澄湖水源地（园区段）总镍监测数据表
监测时间总镍（mg/L）
2013 2014 2015 2016
1月－0.00554 0.00318 0.00440
2月－0.00468 0.00306 0.00394
3月0.00434 0.00184 0.00256 0.00279
4月0.00368 0.00397 0.00374 0.00422
5月0.00344 0.00364 0.00402 0.00302
6月0.00420 0.00367 0.00222 0.00372
7月0.00440 0.00319 0.00246 0.00251
8月0.00443 0.00292 0.00208 0.00284
9月0.00525 0.00334 0.00276 0.00318
10月0.00421 0.00470 0.00256 0.00265
11月0.00418 0.00331 0.00424 0.00295
12月0.00374 0.00297 0.00416 0.00256
2013~2016年阳澄湖水源地（园区段）总镍年内及年际监测数据变化趋势见下面图2-10。
依据图2-9和图2-10所示，重金属总铜和总镍指标浓度年内及年际变化趋势情况如下：
总铜指标浓度：从图上可以看出除了在2014年9月和2016年4月出现了峰值，其他时间铜的浓度很平稳，没有太大的波动。
总镍指标浓度：从图上可以看出，除了2013年外，其他几年镍浓度基本在每年的枯水期和4、5月份最高，比较规律，没有太大的波动。
2.3.4 2013~2016年水质状况变化
根据阳澄湖水源地（园区段）水质一般污染特征，除特别指明项目外，本文选择计算水质综合污染指数的指标是GB3838-2002标准表1中除去DO、TN、pH、水温、粪大肠菌群外的19项指标，查阅相关文献资料数据，计算现有数据，得出近几年阳澄湖东湖取水口的富营养化指标数和综合污染指数，详见下表2-16。
表2-16 2013年~2016年阳澄湖水源地水质变化趋势表
年份综合污染指数富营养化指数
2013 6.32 50.7
2014 4.73 45.4
2015 5.18 49.7
2016 5.33 50.5
变化趋势不显著下降不显著下降
2013年~2016年富营养化指数和综合污染指数变化情况如下图2-11。
图2-11 2013年~2016年富营养化指数和综合污染指数变化图
截止2016年阳澄湖水源地（园区段）中总磷总氮指标存在超标现象，具体水质类别变化见下表2-17。
表2-17 2013年~2016年阳澄湖饮用水源地水质类别变化表
湖泊名称
（功能区类别）水质类别
2011年2012年2013年2014年2015年2016年
阳澄湖东湖
（Ⅲ类）Ⅳ类Ⅳ类Ⅳ类Ⅲ类Ⅲ类Ⅲ类
达标情况未达标未达标未达标达标达标达标
括而言之，目前阳澄湖饮用水源地的水质基本上处在地表水Ⅲ类标准，总氮与总磷偶尔会有超标现象出现，其他污染物指标均优于地表水Ⅲ类标准。
2014与2015年富营养化指标达到中营养化状态，与之前比较有所减轻。2016年由于夏季高温，同时由于水厂取水等问题，造成阳澄湖整体流速加快，上游蓝藻颗粒在阳澄湖扎根，使得16年富营养化指标有所上升，已经达到轻度富营养化的状态。
与2013年相比，综合污染指数大幅度下降，其原因是苏州工业园区阳澄湖生态优化行动计划（2013～2015年）的实施，逐级建立和完善污染物总量减排管理制度以及企业分级监管机制，将之前遗留的化工企业搬出园区，为了更进一步优化产业结构，展开清洁生产的审核工作。将老工业区和老镇区的环境整治工作落到实处，降低餐饮污染，有效控制面源污染，提高污水的处理率。将清水畅流工程逐步进行下去，并增加新的生态湿地，提高水体自净能力，进一步改善水源地的水环境质量。
2.4小结
BOD5、CODcr、总磷和镍的浓度有一定程度的波动，高锰酸钾指数、TN和铜的浓度慢慢趋于平缓，但其中总氮和总磷的浓度在2016年较之前有明显升高。
苏州工业园区阳澄湖水源地（园区段）水质类别从2013年的Ⅳ类在2014年达到Ⅲ类水质，之后维持在Ⅲ类水质上。与2013年相比，富营养化程度有所减轻，但不显著，2014和2015年处在中营养化的状态，到了2016年有所改善，是轻度富营养化状态。
综上所述，阳澄湖饮用水源地（园区段）水质总体保持稳定，除个别指标月均值存在超标现象，需要特别关注。
第三章阳澄湖饮用水源地（园区段）水质影响因素
3.1降水影响
阳澄湖饮用水源地（园区段）取水口属于近岸式取水口，容易受到降水地表径流的影响，这一节主要探讨饮用水源水质如何受降水影响，重点分析水源地水中总氮、氨氮以及降水中NO3—和NH4+以及空气中NO、NO2和NOx的关系。这里先是选取了2015年的一次典型降雨天气进行分析，分析下雨前、下雨时和下雨后的监测数据，试分析降水对水体中总氮和氨氮的影响。
经过筛选，我们选择了2015年5月15日的降水对其进行分析，如下表表3-1所示。
表3-1 2015年5月15日降水情况数据表
降水开始时间降水结束时间降水量
（mm）pH
（无量纲）NH4+（mg/L）NO3—
（mg/L）
2015/5/15 08:21 2015/5/16 09:00 65.1 6.25 0.878 1.23
选取2015年5月15日降水数据，分析降水前、降水时和降水后的水质变化情况，监测结果见表3-2。
表3-2 2015年5月15日降水前后阳澄湖东湖取水口监测结果表
采样时间氨氮（mg/L）总氮（mg/L）
降水前5月14日0.249 0.874
降水时5月15日1.14 1.59
降水后5月16日0.364 1.04
查询最近的空气站的监测数据，分析降水前、降水时和降水后的NO、NO2和NOx的浓度变化情况，具体监测结果见表3-3。
表3-3 2015年5月15日降水前后空气站的监测结果表
单位：ppb
监测时间NO NO2 NOx
降水前5月14日3.54 52.21 56.88
降水时5月15日9.33 51.04 60.63
降水后5月16日1.75 34.88 36.79
依据上面表3-1、表3-2和表3-3可以看出，氨氮指标在降水前、降水时、降水后水质分别处在Ⅲ类水标准、Ⅳ类水标准、Ⅲ类水标准，而总氮指标在降水前还未能达到Ⅲ类水标准，降水时和降水后水质分别处在Ⅳ类水标准、Ⅳ类水标准。从中我们能够看出降水增加了水源地总氮和氨氮的含量。
分析上面3个表单的数据，不难发现，大气中氮氧化物浓度在降水前后有明显的降低，因此降水中的总氮和氨氮有一部分是空气中的氮氧化物，水体中的总氮及氨氮与氮氧化物有一定的联系。
降水具体研究比较复杂，上面只是列举了2015年的一个典型雨水天气，分析具有片面性，最好是能分析监测全年的雨水变化情况，下面将通过2016年阳澄湖降水的降水量来分析阳澄湖水源地中氨氮指标与降水中NH4+的关系。
这里主要选取了2016年70次降水的数据，分析降水时阳澄湖水源地中氨氮指标与降水中NH4+的关系。
当降水量大于40mm时，阳澄湖水源地中氨氮指标与降水中NH4+的线性关系，如下图3-1。
图3-1降水量大于40mm时阳澄湖水源地中氨氮浓度与降水中NH4+浓度关系图
当降水量大于20mm小于等于40mm时，阳澄湖水源地中氨氮指标与降水中NH4+的线性关系，如下图3-2。
图3-2降水量大于20mm小于等于40mm时阳澄湖水源地中氨氮浓度与降水中NH4+浓度关系图
当降水量小于等于20mm时，阳澄湖水源地中氨氮指标与降水中NH4+的线性关系，如下图3-3。
图3-3降水量小于等于20mm时阳澄湖水源地中氨氮浓度与降水中NH4+浓度关系图
通过上面图3-1、图3-2和图3-3可以看出，当降水量大于40mm时，降水中NH4+与阳澄湖水源地中的氨氮浓度有一定的关联性。当降水量低于40mm时，这种关联性发生了偏移，当降水量高于20mm低于40mm时，降水中NH4+对阳澄湖水源地中氨氮指标浓度仍存在贡献。但当降水量小于20mm时，可以看出，其散点图呈均匀分布，说明阳澄湖水源地中氨氮浓度与降水无关，是其他原因如面源污染等致使阳澄湖水源地氨氮浓度提高。
3.2上游来水影响
上游来水对于阳澄湖水源地（园区段）存在一定程度的影响。阳澄湖属于吞吐性湖泊，来水河道较多，情况复杂，所以本节主要选取了阳澄湖园区段的东湖中这个点位进行分析探讨上游水与取水口水质的相关性。由于2016年七浦塘饮水工程全面完成，2016年的来水主要来源于此，所以本节采用2015年阳澄湖水源地监测数据。
这里选取了氨氮、总磷、五日生化需氧量以及高锰酸盐指数作为本次分析讨论的对象，对这四个指标的15年的水质数据进行相关性比较并分析，查看两者之间的关联性。2015年阳澄湖总磷东湖来水与取水口监测数据详见下表3-4。
表3-4 2015年阳澄湖总磷东湖来水与取水口监测数据表
监测时间阳澄湖水源地来水
（mg/L）阳澄湖水源地取水口
（mg/L）
1月0.092 0.034
2月0.086 0.052
3月0.096 0.046
4月0.088 0.036
5月0.055 0.044
6月0.051 0.032
7月0.148 0.045
8月0.070 0.053
9月0.054 0.068
10月0.140 0.059
11月0.096 0.035
12月0.024 0.017
2015年阳澄湖总磷取水口与东湖来水数据的相关性散点图如下图3-4。
图3-4 2015年阳澄湖取水口与东湖来水总磷数据的相关性图
2015年阳澄湖高锰酸盐指数东湖来水与取水口监测数据详见下表3-5。
表3-5 2015年阳澄湖高锰酸盐指数东湖来水与取水口的监测数据表
监测时间阳澄湖水源地来水
（mg/L）阳澄湖水源地取水口
（mg/L）
1月5.2 4.6
2月4.4 4.2
3月3.4 4.1
4月3.6 3.4
5月5.2 4.4
6月4.2 4.0
7月4.2 3.9
8月4.8 4.4
9月4.7 5.6
10月4.2 7.2
11月3.6 4.5
12月3.4 4.0
2015年阳澄湖高锰酸盐指数取水口与东湖来水数据的相关性散点图如下图3-5。
图3-5 2015年阳澄湖取水口与东湖来水高锰酸盐指数的相关性图
2015年阳澄湖氨氮东湖来水与取水口监测数据详见下表3-6。
表3-6 2015年阳澄湖氨氮东湖来水与取水口监测数据表
监测时间阳澄湖水源地来水
（mg/L）阳澄湖水源地取水口
（mg/L）
1月0.116 0.092
2月0.066 0.096
3月0.079 0.072
4月0.132 0.154
5月0.042 0.060
6月0.087 0.078
7月0.062 0.108
8月0.032 0.034
9月0.057 0.030
10月0.067 0.048
11月0.088 0.068
12月0.034 0.348
2015年阳澄湖氨氮取水口与东湖来水数据的相关性散点图如下图3-6。
图3-6 2015年阳澄湖取水口与东湖来水氨氮数据的相关性图
2015年阳澄湖五日生化需氧量东湖来水与取水口监测数据详见下表3-7。
表3-7 2015年阳澄湖五日生化需氧量东湖来水与取水口的监测数据表
监测时间阳澄湖水源地来水
（mg/L）阳澄湖水源地取水口
（mg/L）
1月3.9 3.6
2月2.7 3.0
3月1.5 2.2
4月3.6 2.2
5月1.5 1.8
6月2.3 2.7
7月2.4 2.3
8月3.1 2.4
9月2.9 3.7
10月1.9 4.2
11月1.1 2.9
12月2.0 3.0
2015年阳澄湖五日生化需氧量取水口与东湖来水数据的相关性散点图如下图3-7。
图3-7 2015年阳澄湖取水口与东湖来水五日生化需氧量数据的相关性图
通过对阳澄湖水源地取水口和来水2015年的4个水质参数的相关性结果比较，我们能看出水源地取水口和来水的部分指标之间有某种程度的关联性，水源地取水口的水质在一定程度上会受到来水水质的影响。所以需要保证上游来水质量，有效控制上游的水质质量，需要和上游地区形成一套全局的优化措施。
同时七浦塘拓浚整治工程，已于2016年1月14日全部建成，引长江水入阳澄湖东湖，将大大增加湖体交换能力，如何确保引水水质安全也是值得关注的问题。
3.3特殊情况探讨
园区第二水厂位于唯亭阳澄湖大道以北，第二水厂建成后，每天的供水能力可达20万吨。园区将建成“双水厂、双水源”的供水模式，如果其中一处水源受到污染，另一处水源也可以满足供水需求，这样城市供水的安全性得到很大程度上的保证。但同时对于阳澄湖带来了考验，阳澄湖属于吞吐型受纳湖泊，阳澄湖的进出流量是相应的，入湖多出湖也多，而每天20万吨的取水量将大大增加入湖河道进水量和引起出湖河道的河水倒灌问题，这会影响水源地的水质。
（1）入湖河道进水
阳澄湖属于吞吐型湖泊，进水口多处于西北部的相城区，相城区的各种工业园分布在入湖河道两旁，对入湖河道水质影响较大。阳澄湖园区第二水厂每天20万吨的取水量将导致东湖取水口水位偏低，上游入湖水加快，污染物的流入量增大，入湖水整体流速也将加快，这对阳澄湖的湖体自净能力是一种考验。
同时，相城区也将在阳澄湖园区水源地取水口处新增一个取水口形成“双水源”的供水格局，到时东湖南取水口每日取水量将达到40万吨，这对水源地水质的影响将很大。
市XX于2011年12月30日正式开工开展的七浦塘拓浚整治工程，已于2016年1月14日全部建成，该工程引长江水入阳澄湖，给阳澄湖带来了较为丰沛的长江水源，大大提高了阳澄湖的水体交换能力。拓浚整治七浦塘以后，如果不开启泵站，每天流入阳澄湖的水量能增至270万m3，如果发生紧急情况开启泵站，流入阳澄湖的水量可以达到800万m3。这将缓解因水位差距导致的上游水量加大问题。但是相应的，七浦塘引水水质问题有需要引起重视，不然大量污染物将流入阳澄湖水源地，对水源地水质造成严重影响。
（2）出湖河道倒灌
阳澄湖饮用水源地（园区段）取水口属于近岸式取水口，容易受到地表径流的影响，阳澄湖园区的主要出湖河道是娄江，2015年园区二水厂试运行以来，娄江出现了一定程度的倒灌现象。主要是由于园区二水厂每日取水导致取水口所处东湖南水位偏低，同时由于上游降雨导致水位有所上涨，双重因素下，导致了这段时间的倒灌现象，对水源地水质易造成影响。
这里分别选取2014年和2016年阳澄湖出湖河道的氨氮与取水口数据进行比较，比较2016年6、7月份出现倒灌现象时两者之间的关系，详细情况见下图3-8和图3-9。
对于2016年出湖河道水质中氨氮指标与取水口相比，做线性相关性，具体如下图3-10。
图3-10 2016年阳澄湖出湖河道与取水口氨氮指标的相关性图
由上面的图可以看出，在2014年还没有出现倒灌现象时，东湖取水口氨氮数据稳定，娄江氨氮数据偏高但未影响取水口水质。在2016年6月份可以看到，娄江氨氮在5、6月份数值较高，而取水口氨氮在6月份存在突兀峰值，联系到6月份倒灌现象，就很好地解释了这个问题。同时根据相关性比较，2016年阳澄湖出湖河道与水源地的氨氮指标存在较好的线性相关性，由此可以看出倒灌现象对取水口，尤其是阳澄湖水源地（园区段）这种近岸式取水口，存在一定的影响。
3.4小结
本章节主要分析降水、来水以及几个特殊情况对于阳澄湖水源地东湖取水口水质可能造成的影响，从上面的分析可以看出几个因素对于水源地取水口水质均存在一定的影响。降水带来的面源污染影响，来水水质中个别指标的数据偏高，倒灌现象的影响都是关乎取水口水质不容忽视的问题。
所以为了保护阳澄湖水源地取水口的水质，对于上面几个影响因素应该采取一定防护措施，防止其影响取水口水质。
第四章饮用水源地水质预警研究
近些年来，随着我国经济迅速发展，人口总量不断攀升，人民群众对供水的需求也日渐增加，为了保障人民群众能够有一个安全的饮用水环境，使饮用水源地的水免于遭受所在地区的工业污染、生活污染以及面源污染的侵害，建立起一套针对饮用水源地水质的安全预警体系，显然是当务之急。
4.1水源地水质预警的组成
所谓水质预警，指的是在一定范围之内，对水质的具体情况进行实时的监测和分析，并对之作出综合评价，监控水环境所发生的变实时化，通过实时的监测分析来对突然出现或累积的污染物浓度的现状以及未来的发展情况进行分析预测，对水质的大致变化趋势予以确认，并给出抵达某一限值的估算时间等等，以及罗列出可能出现的危害，适时拿出一套针对性的综合性对策[17][45]。
根据园区水源地的实际情况，水源地预警按照它的响应过程，分为以下几个部分；水质的现状实时监测→发现异常数据，综合分析后上报→现场查看核实，采集样品→实验室分析比对，确定无误→发布警报→应急预案启动→排除隐患→灾害评估[46]。
4.1.1水质自动监测站
为了与上面提到的响应程序相配合，整个预警系统需要拥有一个配套的监测水站，这个水站能够对数据进行统一的收集、统一的管理和统一的使用，同时，能够对设备、仪器和系统的运行状况作出实施的监控。它需要满足以下方面要求：
（1）使用发展成熟且效率很高的信息采集和信息传输技术，能够做到实时传输自动监测所获取的数据；并在上位端创建与之相匹配的针对水质进行自动监测的数据管理平台，统一管理所有站点的数据并做到统一应用。
（2）使用标准化体系与开放的技术框架来对项目建设进行指导，规范化集成并规范化管理异构系统、异构接口以及异构数据的，并最终保证采集到完整而准确的数据，对数据进行安全高效的管理，并且能够便捷灵活地应用相关数据
（3）该平台必须要充分利用好现有的设备和现有系统的有关成果，利用以及保护现有数据和现有系统，同时也要实现对当下工作者个人知识的充分利用。
（4）在兼容性上表现良好，该系统必须能够实现对各种自动站仪器设备资源和其他的各类基础设施的兼容。
（5）在扩展性上表现良好，能够充分适应此后对各种自动监测系统进行拓展的需要，如对集成移动监测设备和便携式监测仪器的拓展等。
（6）安全系数高，无论是在权限管理，还是在其配置功能上，都能够灵活反应，在用户管理、系统角色权限管理以及系统配置管理上进行统一处理，能够授权不同层次和部门的用户进行访问，避免非法或者越权使用的情况的发生。
从信息集成和信息应用的角度出发，水站监控系统可以将整个系统具体抽象到三个层次上来，分别是数据接入层、数据中心层和应用服务层，在每一个层面上都从横向将对象实体纳入到纳入系统中来。于是，这样一个框架结构，就能从纵向上来看非常具有层次性，而从横向上来看，又具有非常好的扩展性。
数据接入层：作为一整套监控系统的基础以及核心，数据接入层包括数据的采集、数据的转发、通讯接入以及监控终端这几项功能。它们对数据进行采集，对数据包进行组织并予以转发，同时接受数据包，将之解析入库，并最终作出远程的反控。在这里，数据包的组包和解析，通过通讯传输规范API来完成，数据入库则通过对数据中心层的数据网关的调用来完成。
数据中心层：数据中心层的任务是，对环境监测的数据进行规范而且统一的管理。其中心数据库由环境监测业务数据库、环境监测仪器数据库、系统数据库、用户数据库这几个部分组成。数据中心层对隔离数据接入层和应用服务层进行隔离，一方面，借助数据网关完成数据接入层的数据接收，一方面，借助统一数据的访问接口来提供数据服务给应用服务层。此外，数据中心层还负责提供数据备份的接口，定数据进行自动或者人工的备份处理，将数据放置到专用设备（磁盘、磁带）之中进行备份和保存。
应用服务层：应用服务层是由四个服务主题构成的，其分别为自动监控平台、信息交换平台、信息发布平台和移动管理平台。其中的每一个主题，都可以构建出独立的应用系统。系统借助数据中心层，对数据进行交换或者共享，也可以借助底层服务（分布式计算、Web服务、消息中间件等），建立其系统彼此间的数据的存取关系；其中，自动监控平台则包含着业务逻辑层、业务支撑层以及用户界面层这几个层面，分别使得环境管理的业务应用与数据应用层面得以满足；信息交换平台的功能则是实现系统与其余系统之间的数据交流；而信息发布平台，则是借助图形和报表等诸多形式，将环境数据上报给向各级环境部门，或者将其发布给有关媒体与公众上报；至于移动管理平台，其主要的用途则是方便相关人员进行移动办公并运维考核。
据前述阳澄湖的水质情况来看，对监测水站的要求是:一方面能够对常规的富营养化指标（如总氮、总磷、氨氮和高锰酸盐指数等）进行监测，另一方面又能对额外的毒理学指标（如砷、汞、六价铬）等进行监测。同时，监控水站需要配套实验室，其需要通过相应的资质认证，能负责水源地的水质日常监测和比对工作。
4.1.2人工巡视
在已经进行在线监控的同时，我们也必须通过对阳澄湖湖体、沿岸区域、主要出入湖河道、饮用水源地、引（排）水通道进行人工巡查监测，对阳澄湖水域的水质以及蓝藻发生状况予以掌握，以求能够确保饮用水源地的水质安全，确保阳澄湖的安全，为之提供相应的科学依托和技术上的支持。巡视需要交叉进行，由监测站和周边街道管理部门同时进行，做好巡视记录，发现违法违规行为及时制止，防止出现遗漏。
既使用人工巡视，也要使用自动监测，将二者结合起来对蓝藻进行防控，以求能够对阳澄湖水域的蓝藻发生状况进行掌握。通过监测预警平台，了解阳澄湖区每天的风向和风速情况，获取其光照和气温的相关资料，实时掌握阳澄湖区的气象参数及其变化趋势，并最终判断出可能出现的蓝藻水华聚集区域。完善蓝藻监测预警体系，建立蓝藻、水草打捞及水源地周边枯死植被收割工作的常态化机制，组建专业打捞队伍，一旦发生蓝藻暴发及时组织打捞。
4.1.3应急预案
应急预案需要包括污染源的来源确认，分析污染物的扩散和趋势，能提出有效的控制措施。要想建立起一套针对突发性污染事故的，现代化的应急监测响应的系统，首先就必须要有一支能够快速反应的队伍，并对其进行强化演练。同时为之配置相应的快速监测分析仪器，提升其监测能力，使其能够在突发性水污染发生时，尽可能快速地判断出污染物的类型、污染物的溶度和污染物的可能范围，并判断其可能产生的危害。为相关决策和之后的善后处理，提供非常及时而且准确的动态数据，作为行动的科学依据所在。其次，我们需要建设一支专业的应急抢险团队，配备有完善的抢险防护装备，做到定期组织实战演练，一旦出现水污染事故的报告，即能迅速前往事发现场，对污染水域采取应急抢救措施。
同时，建立工业园区与其他地区的水环境信息共享平台，完善规划区域供水安全动态监控体系，及时发布信息，提前掌控水质变化。充分利用现有监测系统，组建市、区两级监测站网，建立区域水环境信息共享平台，统筹规划规划区监测站网，分级建设，分级管理。创建一套统一的规范和标准，建立起完善的信息统一发布平台，达成信息的快速发布和共享，显然是当务之急。
上文我们讨论的是借助参数项目进行在线监测，以达到预警的目的，除此之外，还有一种借助水质模型进行模拟预测和对水质进行风险评估来实现预警的模式，这种模式可以实现对水质安全的综合预警。这种预警模式涉及的模型，包括多维水质模型、水动力模型以及水质风险评估模型等。用模型预测的手段来对水质情况实行预警，必要要首先能够对污染源的排放状况以及相关的水文情况进行较为准确的预测。而这样的操作从技术层面来说难度较大技术难度大，误差较大，目前来看，更多的是借助情景分析的方式达到预警的目的，离实现高精度的动态预测还有不小的差距。
4.2预警的管理
4.2.1异常数据的判断
需要确定一个限值，当常规监测参数瞬时数据超过这一限制时，判定为异常。这个限值，通常被设定为该取水口三天以内该项指标平均值的0.5倍。
毒理学指标，相对的发光率如果连续3天以上都保持在70%以下，就可以将其判断为异常。
在设定的区间内的值，出现负值或重复一定次数时发出报警，判定为异常。
4.2.2异常数据确认
监控人员来到现场之后，需要对现场浮标站监测设备的运行状况进行确认，如果发现仪器确实出现了故障，就对仪器进行检修。对自动监控设施进行维修，如果无法维修，就对其进行更换，需要保证的是自动监控设备必须要在48个小时以内重新正常的运行。而设施无法维持正常运行的时间内，就要采取人工采样监测的方式来予以暂时替代，并报送获取的数据。监控人员每天应该保证不低于4次的数据报送，而每次之间的时间间隔需要保持在6小时以内。
当现场监测仪器运行正常，水质监测数据数据异常，应立即采集水样，带至实验室进行分析比对，如比对结果合格，则应立即启动预警警报，实施应急预警措施。如比对结果不合格，实验室数据合理，应重新调试相关参数监测仪器。
4.2.3质量控制要求
必须参考每个监控水站的具体的系统运行情况，建立起一套完整的针对质量控制的管理办法，尤其是要把握两个关键要素：一个是“仪器运行率”，一个是“数据有效率”，同时能够做到兼及质量控制管理和维护，通过对相关项目打分来完成量化考核，将考核的最终结果直接跟能够获取的经费相关联。在确保这一系统能够实现高质量运转的大前提下，使工作人员能够更积极主动地参与到工作中去。与此同时，还要注意借助多种相关手段，比如进行盲样考核，实施标准溶液核查，以及进行实际水样的实验室比对、加标回收、试剂核查等方式，使监测获得的数据更加准确可信。
4.2.4预警等级设定
参考异常数据出现的数量与频次，我们可以进行异常数据的分级，以求区分其在重要性上的差别，比如，可以按照颜色的不同，划分出下面的三个级别。
一级报警等级表示为黄色，在这种情况时，只有1个主要因子（氨氮、CODcr、总氮、总磷、pH值、溶解氧等）在数据上表现异常，其频次仅仅是1次。而生物毒性在线仪的数据，则会出现连续3次的相对发光率小于70%以上的记录。
二级报警等级表示为橙色，系统显示2个（含以上）主要因子的数据异常，且其频次是1次；或者系统显示1个主要因子在数据上表现异常，其频次超过1次。而生物毒性在线仪的数据，则会出现连续3次相对发光率小于50%以上的记录。
三级报警等级表示为红色，在这种情况时，系统显示出现2个（含以上）主要因子在数据上呈现异常，且其频次超过1次。而生物毒性在线仪的数据，则会出现连续,3次相对发光率小于30%以上的记录。
根据具体预警等级的不同，预警平台会采取发送短信以及其他的形式来提醒相关用户。
4.3小结
针对饮用水源地的保护建立起一套预警系统，以及以为基础构建起的相关预警体系，将对我们的水资源保护工作产生很大的促进作用，增强我们面对影响供水安全的突发污染时所能表现出来的应变能力。这一系统的建立，与国民健康息息相关，也关乎我们国家的经济增长和社会和谐。它能够从根源上为我们提供应对突发污染事件的能力，保障我国的水源水质处在安全状态，减少因为水污染而带来的相关危害，将在人民生活、社会稳定和经济建设等领域发挥巨大的作用。
第五章水源地水质安全保护探讨
5.1阳澄湖饮用水源地（园区段）存在的问题
在现场调查、查阅资料和实验的基础上，发现目前饮用水源地主要还存在的问题有：
（1）饮用水源地保护区的防护欠缺，因为阳澄湖水源地取水口属于近岸式取水口，周边区域有着非常多的人类活动，未能对人类的活动造成的影响进行有效的监管。
（2）由于阳澄湖水源地属于新增水源地，相应的在线监测系统还没有全部到位，监测项目也不太完善，缺乏对突发事件的预警能力。
（3）农业面源的污染防治还处在一个非常落后的状态，未能有效发展起生态农业，未能做到高效地利用有机肥和生物生药。大量使用化肥和农药，导致营养元素流失，污染了周边河道。农业面源污染的整治技术和运营管理，还需要加以完善，既缺乏相应的组织保障，政策上的支持也远远不够。
（4）生活污染源强度大，基础设施尚需完善，部分城镇污水处理厂管理能力欠缺、运行负荷不高。农村的一些生活污水处理设施更是缺乏足够的维护，也缺乏充分的使用，未能物尽其用。
（5）规划区工业布局有待优化，重点污染源监控能力不足，监控因子单一等问题。
（6）上游来水水质与水源地取水口水质息息相关，所以为了保护饮用水源地安全，需要加强上游水质监测预警与管理。
（7）由于取水影响，阳澄湖湖体流速增快，对湖体自净能力造成了很大压力。虽然阳澄湖拆除了一定量的围网养殖，但是湖体生态系统并未恢复，仍需要加强。
5.2阳澄湖水源地（园区段）水质保护措施探讨
5.2.1水源地保护政策
相关的水源地管理部门、企业或个人，需要按照《中华人民共和国水污染防治法》、《饮用水源保护区污染防治规定》、《苏州市阳澄湖水源水质保护条例》、《苏州沿阳澄湖地区控制规划》及《苏州工业园区阳澄湖饮用水源地保护区管理办法》的规定，严格执行相关决定，严禁任何企业或个人在水源地保护区的范围内破坏水源地的环境。
5.2.2相应措施探讨
结合相关的文献资料，联系实际情况，针对论文上述的问题提出以下的一些建议。
1、水源地保护区内的具体管理措施如下：
（1）严禁任何在一级保护区内进行的一切与供水装备和维护水源无关的项目或者设施；在二级保护区内，禁止一切建立排污口或者直接将污染物排放到水体内的行为；禁止将严重污染水体的项目与措施放置在准保护区以内。
（2）严禁任何一切在一级保护区内使用任何手段进行捕捞，严禁停船；严禁在二级保护区内进行围田垦殖或者在滩地上用网或者使用网箱来养殖，禁止设置集中式的畜禽养殖场、宰杀场等。
（3）在一、二级保护区范围内不得停放各类有污染的船只，现有各类船只要及时迁移或拆除，渔业作业用船做到集中停放，落实管理。
（4）在主要的出湖河道装止回闸门，防止河道水倒灌入水源地取水口，影响水源地水质。
（5）水源地管理部门应落实专门人员，定时对水源地保护区范围进行巡查和记录，发现违法违规行为及时制止。
2、上游来水监管措施
阳澄湖保护工作涉及多个行政主管部门，由于缺乏统一的管理，治理污染的主体不明确，目前各河流交界断面尚未形成有效的交界断面交接责任制，各流经区域之间存在利益冲突，各地区和各部门之间职责不清，所以治污工作难以达到预期目标。
上游来水监管需要XX协调好相城区、工业园区、昆山等相关地区，进行统一规划，全面考虑，从流域层面管理，截污减排。对相应各种污染企业和河道进行统一规划、整顿和修复。又或者创建相应的补偿机制，根据“污染者付费，破坏者补偿”的原则，运用相关的法条规定，保障区域内的水资源的共享，保障阳澄湖上游水源状况。
集中治理对应区域内的重污染产业，关闭其中特别严重、无法做到稳定达标的企业，或者要求其在规定期限内进行整改，永久关停其中无法按时整改或者无法完成排放标准的企业。新建的重污染型产业，必须要建设在通过了环境测评程序而且具备完备的环保装备的区域。对重污染产业所产生出来的工业废水，必须要做到深层次处理和回收利用，使得环境监管从排污环节逐步扩展到环保和生产配套设施上去。同时，推动企业开发清洁产品，采用清洁工艺，采用高效设备，综合利用废物的工作。最后，还要建立好相应的在线监控设施，做好监控预警工作，保证下游水源地的水质安全。
3、阳澄湖体的生态修复
阳澄湖中之所以富含众多营养元素，其原因在于其水产养殖业。因此，降低湖中通过围网方式进行水产养殖的面积，是降低阳澄湖水污染的最根本途径。近期，阳澄湖已经拆掉了不少围网，总面积从10万锐减到2015年的3万亩，到2016年底，已经缩减到了1.6万亩。同时，全面实施生态养殖模式，控制外源饲料投入量，减少养殖业内源性污染排放。加大湖区自然资源和生态环境管护力度，开展人工增殖放流，实现“以渔养水”，达到生物多样性和水质净化目标。
同时加强内塘养殖污染防治，大力推广池塘循环水和种草低密度生态养殖工程。以阳澄湖内的资源为基础，对这一区域的产业合理布局，实现明确的产业分工，合理分配池塘的位置；建立起生态养殖区域等。对现在阳澄湖附近的水域条件进行合理的利用，降低资金投入，节省土地，根据具体情况对相关的水处理系统进行改造，降低磷、氮等营养元素的排入。
最后，虽然围网面积减少了，退围还湖区域的生态环境并未恢复，湖体自净能力也未提升。所以，在退围还湖的同时，还应进行生态补偿。在相应的区域补栽水草，投放鱼虾等，增加水生动植物生存环境，固定水体中悬浮物，从而起到增加水体自净能力，达到生态治理的目的。同时，也可以在上游入湖河道和阳澄湖周边种植芦苇等水生、沼生植物，提高河道自净能力。
4、面源污染的控制
阳澄湖的周围存有广大的村镇区域，生活产生的污水和农业产生的废水难以避免。所以，故应该全面调查和治理相关污水，确保对其进行接管处理，提高污水的收集处理程度。确保附近区域的生活污水全部得到处理，而不是被排入阳澄湖附近水道。
提高有机农业的比例，改善原本的种植结构，对无公害的农产品生进行全面的质量监控。推广减少施化肥的活动，促进优质农药以及生物农药取代原本农药的工程，对农民予以贴补，推广各种新式化肥的使用，增进清洁生产。
生态田埂、生态沟渠、旱地系统生态隔离带、生态型湿地处理以及农区自然塘池缓冲与截留等技术需要更好更快的推广，充分利用现有的农田沟渠塘生态化工程改造，建立新的面源氮磷流失的生态拦截系统，拦截并吸附氮磷污染物，大量削少面源污染物对水体的污染，最终实现污染物的有效控制与养分的高效利用。
促进技术创新系统的建立，搭建优秀的生态农业的专家班底，进行大量的科研活动，发展相关的理论、技术，作为生态农业发展和面源污染治理技术的基础。
5、加强预警体系建设
科学的建立满足阳澄湖水源地的水质监测预警系统，在相应的位置布设浮标站，全天候监测水源地水质状况，提高突发性事件的应急能力，用以应对突发污染事件，为水源地的水质安全提供强有力的保障。应该建立工业园区与其他地区水环境信息共享平台，完善规划区域供水安全动态监控体系，及时发布信息。建立应急队伍，储存足够的应急物资，完备应急预案，提升应急的能力。
同时，提升对水源地水量和水质进行自动监测的网络构建，完备现有站网、监控能力；增强对水源地的环境中有毒的有机物的监控能力。
最后，完善蓝藻监测预警体系，建立蓝藻、水草打捞及水源地周边枯死植被收割工作的常态化机制，组建专业打捞队伍，在保护区内放流花白鲢、螺蛳，通过生态食物链防控蓝藻，改善水环境质量。
第六章结论与展望
6.1结论
作为太湖平原上的第三大淡水湖，阳澄湖担负着苏州地区集中式饮用水源地的职责，也是该地区的后备水源地。本论文通过对阳澄湖水源地（园区段）近4年来的水质情况进行了评价，结果表明苏州工业园区阳澄湖水源地（园区段）水质类别基本维持在Ⅲ类水质上，各项指标浓度呈一定规律波动。富营养化状态较2013年有所好转，富营养化程度有不显著的下降。我们对富营养化现象的原因进行了讨论，并相应地给出了一些处理办法。
通过本文分析发现，氮磷指标仍然是阳澄湖水源地水质污染的主要因素，形成原因有很多，本文主要从上游来水、降水和一些特殊的因素，对其进行了一定的分析，给出了一些优化方案。
同时，本文提出健全完善水质预警指标体系，对于如何建立阳澄湖水源地预警体系，给出了一定的建议，在完善自身预警体系建设的同时，需要跨地区合作，联合上游区域建立一体化监测预警系统，这样能更加全面的监控阳澄湖水源地水质变化状况。
6.2展望与不足
（1）本论文限于时间和精力，未对饮用水源地中的特征污染物，包括残留农药、PoPs等的影响进行研究。希望今后有时间可以继续这方面的研究。
（2）由于苏州工业园区阳澄湖水源地建成时间短，相应的水源地管理机制还未完善，监测数据还不完全，水质评价数据缺乏纵向比较。同时影响因素也缺乏大量的数据支撑。希望以后能整理相关的数据。
（3）阳澄湖上游来水情况复杂，兼这几年出现了很多突发状况，上游来水数据不稳定，希望今后几年继续这方面的研究工作。
（4）限于时间与精力问题，水源地预警研究工作并未深入，希望以后可以持续这方面的完善工作。
最后，保护饮用水源地的任务依然任重道远，必须持之以恒的监测、评估、完善水源地的水质状况，保障水源地的水质状况。
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