尹府水庫水質(zhì)現(xiàn)狀及變化規(guī)律分析

姜友秀，林國慶，王好光，苗曉雨

（1.中國海洋大學(xué)海洋環(huán)境與生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島266100；2.平度市尹府水庫管理局，山東青島266700）

1 區(qū)域概況

尹府水庫坐落于青島市平度市云山鎮(zhèn)北部，位于大沽河水系小沽河支流的豬洞河中游，水庫興建于1958年，1981年擴(kuò)建，水庫總庫容1.61億m3，控制流域面積178km2，尹府水庫是一座集防洪、灌溉、城市供水等為一體的山東省大（Ⅱ）型水庫［1］。水庫周邊村落有20多個，以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，周圍群山環(huán)繞，主要為山區(qū)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，耕地和果園占多數(shù)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，化肥的大量使用，不合理的灌溉，生活污水的隨意排放，嚴(yán)重影響水庫的水質(zhì)。

2 調(diào)查方法

在庫區(qū)選擇7個有代表性的采樣點(diǎn)，用GPS定位，各取樣點(diǎn)均勻分布在整個庫面上，如圖1所示。兩次采樣分別是雨季剛過的豐水季節(jié)（2010年9月）和雨季即將來臨的枯水季節(jié)（2011年5月）。在水樣的采集過程中，用采水器分別采取了水庫表層、中層和下層的水樣。水樣在采集現(xiàn)場滴加氯化汞溶液，將水樣進(jìn)行固定。采樣當(dāng)天將水樣運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，保存在4℃的條件下。采樣24h內(nèi)，在實(shí)驗(yàn)室對水樣進(jìn)行了抽濾（用孔徑0.45μm的醋酸纖維濾膜）的預(yù)處理。

圖1 尹府水庫水質(zhì)調(diào)查采樣位置

采集水樣后，對水樣進(jìn)行常規(guī)性水質(zhì)分析，主要包括兩部分：現(xiàn)場測量的水體溶解氧（DO）、透明度（SD）和水深（D）；實(shí)驗(yàn)室測量的指標(biāo)主要有葉綠素a（Chl-a），總氮（TN），總磷（TP），硝態(tài)氮，氨氮，高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）。兩次采樣的水質(zhì)分析結(jié)果分別代表尹府水庫2010年9月豐水季和2011年5月枯水季的水體質(zhì)量。

本文選擇綜合營養(yǎng)指數(shù)法（TLI）進(jìn)行水質(zhì)營養(yǎng)狀態(tài)的評價。水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)的時空變化規(guī)律分析則采用地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［2］進(jìn)行評價。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 主要污染指標(biāo)及水質(zhì)狀況

尹府水庫在不同季節(jié)的主要污染指標(biāo)見表1。運(yùn)用綜合營養(yǎng)指數(shù)法（TLI），計算得到的水庫營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)表明，水庫豐水季的營養(yǎng)狀態(tài)略好于枯水季，但是水庫全年均處于中營養(yǎng)狀態(tài)，接近輕度富營養(yǎng)化狀態(tài)［TLI（∑）＞50］。

表1 污染指標(biāo)及水質(zhì)狀況

2006年滇池不同湖區(qū)草海和外海的營養(yǎng)化狀態(tài)指數(shù)分別為70、77，達(dá)到中度到重度富營養(yǎng)水平，水質(zhì)屬于劣Ⅴ類；2006年巢湖全湖平均營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)為60，達(dá)到輕度富營養(yǎng)，屬于Ⅴ類水。相比之下，尹府水庫的水質(zhì)要好于此類大型水體。

山東省大（Ⅱ）型水庫的門樓水庫，2005～2008年期間［3］，全庫營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)呈現(xiàn)略微的增加趨勢，最高值為44.12，雖然營養(yǎng)狀態(tài)同處于中營養(yǎng)狀態(tài)，但是水質(zhì)要好于尹府水庫。

3.2 水庫各指標(biāo)的時空變化規(guī)律分析

3.2.1 TN含量的時空變化

3.2.1.1 在時間變化上

枯水季TN的含量遠(yuǎn)高于豐水季如圖2所示。

圖2 庫內(nèi)TN含量變化

枯水季水庫內(nèi)TN含量為2.66～3.99mg/L，平均值3.28mg/L，遠(yuǎn)超過地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的Ⅴ類水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，屬于劣Ⅴ類水。

（1）在兩次取樣的時間間隔內(nèi)，調(diào)查區(qū)域的水量一直處于入不敷出的狀態(tài)，水庫水量的減少，濃縮了水庫的氮，使氮在枯水季的濃度高于豐水季。

（2）在春天耕種時間，果園和農(nóng)田大量的施肥和灌溉，使部分氮肥隨灌溉進(jìn)入水庫，增加了水庫內(nèi)氮肥營養(yǎng)物質(zhì)總量，造成了枯水季TN含量的嚴(yán)重超標(biāo)。

（3）在豐水季的9月份，經(jīng)過了藻類的大量生長期，氮素被消耗，且豐水季降雨量較枯水季大，入庫水對TN具有一定的稀釋作用，使豐水季TN含量范圍在0.72～1.08mg/L，平均值為0.94mg/L，在地表水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的Ⅲ類水要求之內(nèi)，符合集中式生活飲用水地表水源地的功能。

可見，尹府水庫已經(jīng)出現(xiàn)了一定程度的富營養(yǎng)化，枯水季富集的大量氮素，為藻類的大量生長提供了條件，從TN方面而言，水庫水體呈現(xiàn)枯水季水體營養(yǎng)化程度高于豐水季的時間變化特征。

3.2.1.2 在空間變化上

不論枯水季節(jié)還是豐水季節(jié)，TN的含量大小順序都是采樣點(diǎn)6、7＞2、1＞3、4、5，TN含量最大的是入庫口，其次是出庫口，庫中TN含量最低。由TN的含量分布規(guī)律可以推測，氮主要來源于外源的補(bǔ)給，包括農(nóng)業(yè)大量施肥、不合理灌溉、周圍村莊生活污水的排放和飯店排放的大量有機(jī)廢水、牲畜養(yǎng)殖、家禽飼養(yǎng)等產(chǎn)生的高氮污水的排放，水庫入口處TN含量最高。在營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入水庫后，分散在整個庫區(qū)內(nèi)部，在庫中被稀釋及被藻類等微生物的吸收利用，使得TN在水庫內(nèi)部含量最低；而在出庫口，受人為活動影響較大，出庫水質(zhì)比庫中要差。另外，底泥作為內(nèi)源向上覆水體釋放氮，水庫出口處TN含量有所升高，最終使TN含量呈現(xiàn)出入庫口＞出庫口＞庫中的空間變化規(guī)律。

3.2.2 氨氮的時空變化

作為藻類等微生物有效利用形式的氨氮，其變化規(guī)律如圖3，占TN含量1/3的氨氮。它的時間變化與TN相似，都是枯水季的濃度遠(yuǎn)大于豐水季。這一規(guī)律與水庫的水量變化有關(guān)，兩次取樣時間段內(nèi)，水庫水的消耗遠(yuǎn)大于補(bǔ)給。消耗主要包括：作為飲水水源地向城市的供水、庫面的蒸發(fā)、以及春季耕種所需的灌溉消耗等。而作為主要補(bǔ)給來源的降雨卻幾乎為零，整個期間只有2011年5月中旬的一場23mm的降雨，沒有形成有效的入庫水流。在枯水季，氨氮的平均濃度0.89mg/L，最高值達(dá)1.64mg/L，含量超過Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)；在豐水季，氨氮含量平均值0.39mg/L，整體都低于1.0mg/L，水庫水質(zhì)達(dá)到Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)。從氨氮方面看，枯水季水庫的水質(zhì)營養(yǎng)情況也要比豐水季嚴(yán)重，這與TN得出的結(jié)論相符。兩次取樣分析表明：

圖3 NH+4-N含量變化

（1）水庫入口處氨氮含量最高，庫中最低，氨氮的空間變化規(guī)律與TN的空間變化相一致。在入口處TN含量最高，占TN1/3的氨氮含量也會最高。水庫內(nèi)部氨氮含量最低，氨氮作為生物可利用的有效形式，被大量利用消耗，尤其是經(jīng)過夏季，在藻類的生長過后，氨氮更是達(dá)到最低值；另外，氨氮進(jìn)入水庫后，會在溶解氧充足的情況下，被氧化為硝態(tài)氮，因此，庫中氨氮含量最低。

（2）在出口處，氮的不同存在形式之間的相互轉(zhuǎn)化，使各種氮的存在形式達(dá)到一個相對的動態(tài)平衡，且底泥釋放部分氨氮，因此在出庫口氨氮濃度要比庫中高，而比入庫處要低。

3.2.3 TP的時空變化規(guī)律

圖4顯示，枯水季尹府水庫TP的含量0.037mg/L～0.059mg/L之間，平均值0.048mg/L，屬于Ⅲ類水的標(biāo)準(zhǔn)。豐水季水庫各處TP的含量均低于0.01mg/L，符合Ⅰ類水的水質(zhì)要求。兩次取樣分析結(jié)果差異很大，豐水季取樣時間是2010年9月，水生生物的大量生長，大量消耗各種營養(yǎng)物質(zhì)，而對含量以10-2mg/L的數(shù)量級描述的TP而言，其消耗更加明顯，使水體TP含量低于0.01mg/L；而在枯水季，浮游生物的生長緩慢，磷的消耗減少，以及長時間的干旱，水庫水量的減少，對磷起到了濃縮的作用，造成磷濃度增加。結(jié)果分析，水庫中磷素造成的營養(yǎng)問題，也不容忽視。

圖4 枯水季TP的含量變化

在枯水季，水體磷含量的空間差異不大，出庫口和庫中磷含量略微高些，入庫位置磷含量略低。出庫口附近人為活動影響較大，船只要在此入庫和停泊，使得出口處磷含量最高。磷的這種空間分布特征為夏季藻類的生長提供了條件，利于藻類的大量繁殖。

3.2.4 藻類Chl-a含量分析

葉綠素a表征藻類的生長情況，由圖5可知，豐水季Chl-a的含量遠(yuǎn)高于枯水季，豐水季Chl-a平均值達(dá)到0.021mg/L，而枯水季僅為0.0045mg/L，豐水季藻類大量生長使Chl-a較枯水季增長了4.7倍。這一變化規(guī)律合乎藻類微生物的生長。夏季較高的水體溫度、足夠的降雨過程攜帶的大量氮、磷等營養(yǎng)素進(jìn)入水庫、以及充足的光照，都為藻類等浮游生物大量繁殖提供了適宜的條件，使Chl-a含量達(dá)到較高水平。藻類較高的生長量表明，水庫在枯水季儲存的大量氮、磷營養(yǎng)鹽比較適合藻類的生長，夏季藻類的生長明顯，容易在水華爆發(fā)季節(jié)出現(xiàn)藻類的大量生長，增加供水水廠的水處理難度，影響水庫的供水水質(zhì)。水庫內(nèi)Chl-a的含量已經(jīng)達(dá)到較高的水平，略低于太湖2001年1～8月的Chl-a平均值0.030mg/L［4］。

圖5 葉綠素a的含量分布圖

在空間變化上，水庫中心的點(diǎn)2、點(diǎn)6處Chl-a值最高，含量最低處位于水庫入口處，因?yàn)樵趲熘?，各種營養(yǎng)物質(zhì)含量都比較豐富，且相對較為緩慢的流速，使庫中條件適宜藻類的大量繁殖生長。

3.2.5 高錳酸鹽指數(shù)含量變化

作為地表水受到有機(jī)污染物和還原性無機(jī)物污染綜合程度的高錳酸鹽指數(shù)。如圖6所示，呈現(xiàn)出豐水季高于枯水季的變化規(guī)律，分析原因，應(yīng)該是夏季降雨豐富，氣溫較高，適宜藻類及其他浮游生物的大量繁殖生長，使生物量大增。在生物的新陳代謝過程以及藻類等在微生物的代謝轉(zhuǎn)化過程中，最終轉(zhuǎn)化為一些有機(jī)或無機(jī)物，使豐水季高錳酸鹽指數(shù)高于枯水季。另外，豐水季的大量降雨，很多污染物隨降雨一起匯入水庫，如生活污水，農(nóng)田經(jīng)過雨水淋濾產(chǎn)生的徑流等都含有大量的有機(jī)物，共同增加了水庫的高錳酸鹽指數(shù)。

圖6 各采樣點(diǎn)高錳酸鹽指數(shù)的含量

4 結(jié)語

（1）尹府水庫全年處于中營養(yǎng)狀態(tài)，接近輕度富營養(yǎng)狀態(tài)，枯水季的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)高于豐水季，營養(yǎng)化程度略高。

（2）尹府水庫水質(zhì)營養(yǎng)狀況枯水季節(jié)要比豐水季節(jié)嚴(yán)重。其中TN在枯水季含量平均值3.28mg/L，水庫屬于劣Ⅴ類水，氨氮超過Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，TP也達(dá)到Ⅲ類水的規(guī)定值，水質(zhì)狀況遠(yuǎn)不如豐水季節(jié)?？刂妻r(nóng)業(yè)化肥的使用，進(jìn)行合理的施肥和灌溉，對水庫水質(zhì)的改善會起到很好的作用。

（3）尹府水庫的水質(zhì)隨季節(jié)的變更而變化，豐水季節(jié)水體營養(yǎng)狀況輕，枯水季節(jié)水質(zhì)營養(yǎng)重。加強(qiáng)對枯水季水庫營養(yǎng)物質(zhì)含量的控制，可以起到良好的改善水庫水質(zhì)的作用，并能達(dá)到控制夏季藻類物質(zhì)的大量生長的目的。

（4）尹府水庫不同營養(yǎng)物質(zhì)在空間變化上不同。氮呈現(xiàn)出入庫口含量最高，庫中含量最低的變化規(guī)律；磷的含量則是入庫口高于出庫口。

［1］崔洪敬.尹府水庫除險加固工程設(shè)計簡介［J］.水科學(xué)與工程技術(shù).2006（S2）:13-15.

［2］GB3838-2002，地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［3］高林峰，張雷.山東某水庫水體富營養(yǎng)化狀況分析［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù).2010（S1）:215-218.

［4］王明翠，劉雪芹，張建輝.湖泊富營養(yǎng)化評價方法及分級標(biāo)準(zhǔn)［J］.中國環(huán)境監(jiān)測.2002（5）:47-49.