漳澤水庫水環(huán)境因子變化特征及營養(yǎng)狀況評(píng)價(jià)

楊孟科

（山西省水產(chǎn)科學(xué)研究所，山西 太原 030006）

漳澤水庫位于長治市北郊濁漳河南源干流上，是一座以工業(yè)、城市供水、灌溉、防洪為主，兼顧養(yǎng)殖和旅游等綜合利用的大（二）型水庫?？値烊?.27億m3，控制流域面積3176km2。作為長治市重要的水源基地，漳澤水庫在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面發(fā)揮了很大作用。但是近年來，水庫水質(zhì)受到污染而不斷惡化，庫中魚類的死亡事件時(shí)有發(fā)生，2007年夏季就曾因細(xì)菌性爛鰓病而導(dǎo)致大批鰱鳙魚死亡，使?jié)O業(yè)生產(chǎn)遭受較大損失。為深入了解漳澤水庫的污染機(jī)理和水體環(huán)境因子的變化特征，2010年夏季（6月）和秋季（9月），對(duì)漳澤水庫理化及浮游植物葉綠素進(jìn)行了測定與分析，并采用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)對(duì)水庫水體的環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)價(jià)，查明其富營養(yǎng)化水平，以期為有關(guān)部門治理和維護(hù)漳澤水庫的生態(tài)環(huán)境提供技術(shù)依據(jù)。

1 調(diào)查方法

1.1 采樣點(diǎn)設(shè)置

根據(jù)漳澤水庫的地形特征，分別選擇濁漳南源及石子河入口區(qū)（Ⅰ）、絳河入口區(qū)（Ⅱ）、庫心區(qū)（Ⅲ）、下游壩前區(qū)（Ⅳ）等4個(gè)有代表性的點(diǎn)位作為采樣點(diǎn)采集水樣（見圖1）。

圖1 采樣點(diǎn)分布示意圖

1.2 調(diào)查的主要環(huán)境因子

本次對(duì)水庫調(diào)查的主要環(huán)境因素包括：水溫、pH值、透明度（SD）、氨氮（NH4-N）、亞硝酸鹽氮（NO2-N）、總氮（TN）、總磷（TP）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）以及葉綠素 a（Chla）。

1.3 水樣采集與分析

根據(jù)每個(gè)測點(diǎn)處的水深，采用采水器按上層、中層、下層共采集5～15L水樣，等量混合后，灌裝于1個(gè)500mL塑料瓶和1個(gè)500mL玻璃瓶中，其中塑料瓶加2mL氯仿，用于氨氮、亞硝酸鹽氮和總氮分析；玻璃瓶加1mL1∶3硫酸進(jìn)行酸化處理，用于高錳酸鹽指數(shù)和總磷測定。另再灌裝一個(gè)500mL玻璃瓶，加入1%碳酸鎂懸浮液1mL，用于葉綠素a測定。

水溫、透明度及pH值分別用表層水溫計(jì)、透明度盤和便攜式pH計(jì)在現(xiàn)場測定，其余項(xiàng)目均按照《漁業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測規(guī)范淡水》規(guī)定的測定方法在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

本次對(duì)漳澤水庫的調(diào)查選用透明度、總氮、總磷、高錳酸鉀指數(shù)和葉綠素a等5個(gè)參數(shù)，運(yùn)用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)（TLI）法[1]，對(duì)水庫水體的營養(yǎng)程度進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

2 結(jié)果與分析

2.1 水體環(huán)境特征

2010年夏季（6月3日）和秋季（9月11日），兩次對(duì)漳澤水庫水體的主要環(huán)境因子進(jìn)行了測試與分析，其結(jié)果見表1。

表1 2010年漳澤水庫主要水環(huán)境因子的分析結(jié)果

從表1可以看出，漳澤水庫的水質(zhì)主要表現(xiàn)出以下特性：

第一，水體的透明度較低，尤其是夏季（6月），全庫平均不足0.5m，秋季（9月）也只有0.65m。其水平分布規(guī)律是上游（測點(diǎn)Ⅰ，Ⅱ）透明度小于中、下游（測點(diǎn)Ⅲ，Ⅳ）。

第二，水體的pH值較高，尤其是夏季各測點(diǎn)的pH值均超過《GB11607-1989漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，達(dá)到9或9以上，這可能與水中的浮游植物的生化作用有很大關(guān)系[2]。夏季高溫下，浮游植物新陳代謝和光合作用加強(qiáng)而消耗水中大量的CO2，從而導(dǎo)致pH值升高。這種現(xiàn)象夏季在肥水池塘中也會(huì)常常出現(xiàn)。

第三，夏、秋兩季水體中的亞硝酸鹽氮含量低于0.1mg/L，對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖構(gòu)不成危害。但是，夏季水體在高pH值和高溫共同作用下，通過推算[3]，各測點(diǎn)的非離子氨（NH3）平均達(dá)到 0.06mg/L（范圍 0.043～0.075mg/L），超過《GB11607-1989漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》限值（0.02mg/L）的2倍，這對(duì)魚類的生存構(gòu)成威脅，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)引起魚類中毒和死亡，應(yīng)當(dāng)引起注意。

第四，漳澤水庫總氮、總磷和高錳酸鹽指數(shù)的水平分布和季節(jié)變化均不大。從《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)來看，各測點(diǎn)的總氮和總磷超標(biāo)較為嚴(yán)重，其中夏季總氮平均超標(biāo)87%（范圍42%～115%），總磷平均超標(biāo)225%（范圍180%～380%）；秋季總氮平均超標(biāo)88%（范圍75%～100%），總磷平均超標(biāo)255%（范圍180%～260%）。水庫的高錳酸鹽指數(shù)雖然在夏季超過《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（6mg/L）12%，但秋季已降至Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，說明水庫有機(jī)質(zhì)含量較低。

第五，葉綠素a是表征水體浮游植物生物量的一個(gè)重要指標(biāo)，也是反映水體污染程度的一個(gè)重要指標(biāo)。由表1可知，漳澤水庫的葉綠素a含量在夏季和秋季都比較大，季節(jié)變化也明顯，說明在高水溫（20℃以上）、高氮磷的情況下，浮游植物增殖較為旺盛。

水體出現(xiàn)上述各種情況，與漳澤水庫水質(zhì)受污染有很大關(guān)系。通過現(xiàn)場調(diào)查和查閱有關(guān)資料，漳澤水庫的污染源大體可分為兩類，一類是外源性污染源，另一類是內(nèi)源性污染源。

外源性污染源：漳澤水庫位于長治市北郊，入庫河流共有濁漳南源、絳河、石子河等3條，其中石子河經(jīng)由長治市區(qū)后在水庫的庫尾與濁漳南源匯合。近年來，長治市的城鎮(zhèn)化發(fā)展很快，水庫上游及周邊建起了許多工業(yè)企業(yè)，加之污水處理配套設(shè)施建設(shè)落后或污水處理能力不足，致使大量的工業(yè)廢水和生活污水未經(jīng)處理排入河道，進(jìn)入水庫。據(jù)調(diào)查，這種廢水和生活污水來自于長治市、郊兩區(qū)及長治縣、長子縣，而且主要是長治市區(qū)的生活污水和工業(yè)廢水排入石子河所致。有資料顯示[4]，長治市區(qū)現(xiàn)在仍每日有約7萬t未經(jīng)處理的污水直接排入庫區(qū)，其年度入庫量在2500萬～3600萬t之間，相當(dāng)于興利庫容的近1/5。

另外，水庫下游東岸附近的電廠羅非魚養(yǎng)殖場排放的養(yǎng)殖水和庫區(qū)周圍隨意堆放的生活垃圾也會(huì)對(duì)庫水造成一定污染。

內(nèi)源性污染源：主要是庫內(nèi)庫底淤泥中營養(yǎng)物質(zhì)的釋放。漳澤水庫已運(yùn)行了40多年，庫底沉積了大量的營養(yǎng)物質(zhì)，而且隨著目前污染的加重，這種情況還會(huì)不斷積累。即使上游污染進(jìn)行了治理，入庫污染得到了消除，但庫底的營養(yǎng)物質(zhì)還會(huì)不斷地緩慢釋放，對(duì)水庫的污染還將存在。

從上述兩類污染源的污染程度來看，外源性的工業(yè)廢水和城市生活污水排放量大、污染速度快，應(yīng)當(dāng)是目前漳澤水庫受污染的主要根源。

2.2 水體營養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)

有關(guān)水庫、湖泊水質(zhì)營養(yǎng)狀況評(píng)價(jià)方法，有特征法、參數(shù)法、生物指標(biāo)評(píng)價(jià)法、磷收支模型法、Carlson營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)和生物多樣性指數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)等多種[5]。劉瑞祥等[6]曾于2004—2005年對(duì)漳澤水庫進(jìn)行過富營養(yǎng)化調(diào)查，用Carlson營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)（用了2個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)）和多樣性指數(shù)對(duì)水質(zhì)的評(píng)價(jià)結(jié)果為中—富營養(yǎng)型。通過采用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法進(jìn)行評(píng)價(jià)，其評(píng)價(jià)結(jié)果見表2。

從表2可以看出，在夏季，除了測點(diǎn)I的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)超過70，屬于重度富營養(yǎng)型水質(zhì)以外，其他各測點(diǎn)均介于60～70之間，屬中度富營養(yǎng)型水質(zhì)。在秋季，雖然各測點(diǎn)的營養(yǎng)值有所降低，水體處于輕—中度富營養(yǎng)狀態(tài)，但是測點(diǎn)Ⅱ和測點(diǎn)Ⅲ的測值非常接近60，已趨于中度富營養(yǎng)化發(fā)展。因此，根據(jù)分析結(jié)果可以判斷，漳澤水庫的水質(zhì)已達(dá)到中—重度富營養(yǎng)狀態(tài)，污染較為嚴(yán)重。

通過調(diào)查分析，認(rèn)為形成漳澤水庫富營養(yǎng)化的原因有以下三點(diǎn)：

第一，長治市工業(yè)廢水和生活污水的大量排放，致使氮、總磷等營養(yǎng)物質(zhì)大幅上升，引起藻類過度增殖，這是造成富營養(yǎng)化的主要原因。從表2可以看出，在5個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)中，總氮、總磷、葉綠素a和透明度的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)相對(duì)較高，而透明度除了上游主要由有機(jī)質(zhì)和藻類決定外，其他各點(diǎn)的透明度主要由藻類決定，而藻類的增殖又與水中的氮磷關(guān)系密切，因此，可以說漳澤水庫的營養(yǎng)狀態(tài)主要由總氮、總磷控制。

第二，水溫的影響。漳澤水庫是電廠余熱水影響較大的水庫，漳澤電廠投入運(yùn)行后，循環(huán)用水量達(dá)35m3/s，全庫水溫平均提高2℃，水庫中下游區(qū)已經(jīng)全年不封冰[7]。在氮、磷充足的情況下，水溫對(duì)富營養(yǎng)化的形成起了推波助瀾的作用。

第三，漳澤水庫的年庫水交換量較小，只有2次～2.5次[7]，水流動(dòng)緩慢，導(dǎo)致氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)在庫內(nèi)積累，從而為富營養(yǎng)化的形成提供了溫床。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

調(diào)查顯示，由于工業(yè)廢水和生活污水的大量進(jìn)入，漳澤水庫水體總氮和總磷超標(biāo)（《GB3838-2002地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)）較為嚴(yán)重，其中夏季分別超標(biāo)87%和225%，秋季分別超標(biāo)88%和255%。另外，夏季水體的非離子氨也平均超過漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的限值（0.02mg/L）的2倍。根據(jù)綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)分析，漳澤水庫的水質(zhì)已處于中—重度富營養(yǎng)化狀態(tài)，污染較為嚴(yán)重，應(yīng)當(dāng)引起有關(guān)部門的密切注意。

3.2 建議

為了有效地治理漳澤水庫的富營養(yǎng)化，要遵循“標(biāo)本兼治”的原則，通過行政手段和技術(shù)手段進(jìn)行綜合治理，故提出以下建議：

一是政府部門應(yīng)當(dāng)加大監(jiān)管力度，對(duì)污染源企業(yè)進(jìn)行徹底治理，確保污染源達(dá)標(biāo)排放。對(duì)于限期不達(dá)標(biāo)的企業(yè)將依法實(shí)行關(guān)停，以控制非達(dá)標(biāo)的外源性污染物進(jìn)入水庫。

二是加強(qiáng)《環(huán)境保護(hù)法》《水污染防治法》等法律知識(shí)的宣傳力度，提高周邊居民的環(huán)保意識(shí)和生態(tài)意識(shí)，使其養(yǎng)成良好的生活和衛(wèi)生習(xí)慣，做到生活垃圾及污水不向水庫傾倒，減少水庫的污染負(fù)荷。

三是通過人工干預(yù)，加大濾食性魚類、尤其是鰱魚的投放量，一方面可以有效地控制浮游植物過度增殖，另一方面還可以將水體中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)通過浮游生物餌料轉(zhuǎn)化為魚肉，使水體得以凈化，從而達(dá)到以魚養(yǎng)水的目的。

表2 2009年漳澤水庫的營養(yǎng)狀況評(píng)價(jià)結(jié)果

四是加強(qiáng)水庫水生植物資源的保護(hù)和利用。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在水庫的中、上游及庫岸的淺水地帶長有大面積的水生植物，主要由蘆葦、荊三棱、菱、眼子菜和荇菜等植物群落組成。水生植物的存在不僅可以吸收水中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，在某種程度上還可以抑制藻類的生長[8]，對(duì)防治水體富營養(yǎng)化具有重要意義。

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