泉州山美水庫水質富營養(yǎng)化評價分析與防治對策

林志杰

（福建省泉州市環(huán)境監(jiān)測站，福建泉州，362000）

福建省山美水庫位于泉州市晉江支流東溪中游，為該省唯一的國家一級水利工程管理單位，是泉州市一座以供水為主，兼灌溉、防洪、發(fā)電、生態(tài)調節(jié)、養(yǎng)殖等綜合利用的大Ⅱ型水利樞紐工程。山美水庫是維系下游南安、晉江、石獅、惠安、泉港、鯉城、豐澤和洛江等八個市、縣、區(qū)五百多萬人生產和生活的主要供水源地，為泉州市社會經濟發(fā)展提供了防洪安全和水資源供給保障，被譽為“泉州人民的生命庫”、“泉州的生態(tài)調節(jié)器”。

根據(jù)近年山美水庫水環(huán)境監(jiān)測結果，探討了水庫的水質特征及富營養(yǎng)化程度和變化趨勢、富營養(yǎng)化的成因分析以及相關的防治對策。研究結果為進一步防止山美水庫環(huán)境污染提供科學依據(jù)，對水庫水資源管理與保護工作具有一定的指導意義。

1 水庫現(xiàn)狀監(jiān)測

1.1 監(jiān)測點位、因子、時間及頻次

（1）監(jiān)測點位：泉州市環(huán)境監(jiān)測站每年持續(xù)對山美水庫水質開展監(jiān)測，監(jiān)測點位分別布設在水庫的入口（A）、庫中（B）、出口（C）。根據(jù)水深情況，在部分監(jiān)測點位垂線上分三層取樣。

（2）監(jiān)測因子：pH、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、氨氮、總磷、總氮、銅、鋅、氟化物、硒、砷、汞、鎘、鉻（六價）、鉛、氰化物、揮發(fā)酚、石油類、陰離子表面活性劑、硫化物、糞大腸菌群、透明度、葉綠素a。

（3）時間及頻次：2008-2011年期間，每年3月，7月和11月份對水庫入口（A）、庫中（B）、出口（C）水體進行監(jiān)測。

1.2 相關標準

采樣及分析方法按國家GB3838-2002《水和廢水監(jiān)測規(guī)范》和《地表水環(huán)境質量標準》中的有關規(guī)定執(zhí)行。

監(jiān)測結果按照GB3838-2002《地表水環(huán)境質量標準》中的相應標準進行評價。

富營養(yǎng)化程度采用中國環(huán)境監(jiān)測總站《關于湖泊（水庫）富營養(yǎng)化評價方法及分級技術規(guī)定的通知》（總站生字〔2001〕090號）中規(guī)定的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)進行評價。

2 富營養(yǎng)化評價分析

根據(jù)2008-2011年的監(jiān)測數(shù)據(jù)：總磷濃度較高，基本上處于0.02 mg/L左右，部分不能達到Ⅱ類水質標準，尤其在2010年7月和11月，只能達到Ⅲ類水質標準；總氮超標最為嚴重，基本上都處于劣Ⅴ類水質標準，只有2008年11月與2009年3月處于Ⅴ類水質標準；其他監(jiān)測因子均能滿足GB3838-2002《地表水環(huán)境質量標準》Ⅱ類水質標準。

2.1 評價標準

評價方法：綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法（卡爾森指數(shù)法）。

評價因子：葉綠素a（Chla）、總磷（TP）、總氮（TN）、透明度（SD）和CODMn（高錳酸鹽指數(shù)）。

狀態(tài)分級：采用0～100的一系列連續(xù)數(shù)字對水庫營養(yǎng)狀態(tài)進行分級。在同一營養(yǎng)狀態(tài)下，指數(shù)值越高，其營養(yǎng)程度越重。

表1 營養(yǎng)狀態(tài)分級與評分值對應表Table 1 Relation between grades of trophic status and evalua?tion value

2.2 歷年水庫水體富營養(yǎng)化評價結論

2008-2011年，山美水庫設置三個點位并在每年的三個不同時期（3月、7月、11月）采樣監(jiān)測，采用“卡爾森指數(shù)法”計算評分，得出各個年、月、點位的綜合營養(yǎng)指標，其評價結果如圖1所示。

由圖1可知，山美水庫水體綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)在2009年3月水庫出口評分值為29.6，屬于貧營養(yǎng)（接近中營養(yǎng)）狀態(tài)。其他時期的評分值在34.7～45之間，屬于中營養(yǎng)狀態(tài)?？傮w分析可知，2010年的水庫水體綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)相對較高，2011年有所下降，但相對2008年的數(shù)據(jù)對比還是有所增加的。各單項指標中，總氮各時期的評分值在64.9～71.3之間，均為中度（已接近重度）富營養(yǎng)狀態(tài)，必須引起警惕。

圖1 水庫歷年營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)Fig.1 Trophic status indicators of different years

3 富營養(yǎng)化的趨勢分析

3.1 水庫TN、TP的變化特征分析

圖2 水庫歷年總氮變化情況圖Fig.2 Nitrogen contents of different years

圖3 水庫歷年總磷變化情況圖Fig.3 Phosphorus contents of different years

對山美水庫A、B、C三個監(jiān)測點位水體近4年的TN、TP的變化特征進行分析，結果如圖1、圖2所示。根據(jù)圖2、圖3顯示，山美水庫A、B、C三個監(jiān)測點位的水體，TN和TP除極個別異常值外，總體上是略呈上升的趨勢。如不加以控制，預計未來幾年也將會呈現(xiàn)上升趨勢。因此，必須對水庫水體水質加以保護。

3.2 營養(yǎng)鹽評價分析

水體營養(yǎng)鹽是指營養(yǎng)鹽的相對組成。用總氮與總磷的濃度比率來計算總氮/總磷比值是決定水體藻類生物量的主要因子之一，它對藻類的暴發(fā)性生長具有重要指示作用。當TN/TP＜7時，氮是限制性營養(yǎng)鹽；TN/TP在8～30之間為適宜藻類生長范圍；TN/TP＞30，則磷將成為藻類生長的限制因子。山美水庫3個監(jiān)測斷面3個不同時期的TN/TP見表2。

表2 水庫斷面TN/TPTable 2 TN/TP values of the reservoir section

由表2可以看出，TN/TP在2011年3月的出庫口比值（242.2）最大、2009年3月比值（56.9）最小，所有斷面包括全庫總氮/總磷均大于30，可見山美水庫氮營養(yǎng)來源充足。因此，山美水庫屬于磷控制型營養(yǎng)鹽水庫，生態(tài)系統(tǒng)對磷濃度的改變反應明顯。所以在山美水庫流域采取禁磷措施，對于保護水庫水質具有重要的意義。

4 富營養(yǎng)化成因分析

山美水庫庫區(qū)的總磷、總氮濃度主要來自庫區(qū)上游永春縣城和沿線鄉(xiāng)鎮(zhèn)的工業(yè)、農業(yè)以及生活污染源。

4.1 工業(yè)污染

根據(jù)相關資料，流域內的個別企業(yè)雖設有簡易處理設施，但仍未做到廢水穩(wěn)定達標排放。因此，未達標排放的廢水很可能引起下游山美水庫水質中總磷、總氮以及COD含量的增加，影響水庫水質。

4.2 農業(yè)污染

桃溪、湖洋溪沿岸和山美水庫周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)的耕地面積為10494.8 ha。農田化肥、農藥流失會隨著農田徑流進入水庫造成水體N、P污染，從而對水質產生污染影響。山美水庫流域內養(yǎng)殖畜禽產生的糞便在禁養(yǎng)區(qū)內如未經妥善處理也將會影響到水庫水質。

4.3 生活污染

永春縣污水處理廠由于相應配套污水管網(wǎng)尚未完善，縣城生活污水未能全部納入污水處理廠集中處理，很大一部分生活污水直接排入山美水庫上游的晉江東溪。水庫上游及周邊的鄉(xiāng)鎮(zhèn)農村生活污水未能得到有效處理，最終排入山美水庫。

桃溪和山美水庫沿岸固體廢棄物收集仍采用混合收集的方法。居民生活垃圾傾倒的隨意性較大。工業(yè)垃圾由于管理不嚴、操作不規(guī)范等，在庫邊附近集中丟棄，并進行焚燒，惡臭熏人、濾出液橫流，環(huán)境污染嚴重。

5 防治對策和建議

5.1 控制工業(yè)污染源

山美水庫流域內的工業(yè)企業(yè)主要集中在上游的桃溪流域，因此，一是對流域內不符合環(huán)保要求的企業(yè)，必須盡快關停；二是加強流域內監(jiān)控能力，嚴禁違法排污行為；三是推行工業(yè)企業(yè)污染集中控制；四是提高管理水平，加強總量控制。

5.2 控制農業(yè)污染源

首先要治理農業(yè)面源污染，積極推廣普及高效、低毒、低殘留農藥以及平衡配方施肥技術。其次要扶持和鼓勵群眾發(fā)展種植經濟綠肥、作物專用肥，以減少化肥的使用量。

5.3 控制養(yǎng)殖業(yè)污染源

對畜禽養(yǎng)殖業(yè)的污染治理，必須嚴格執(zhí)行流域范圍內各縣（市、區(qū)）已劃定的畜禽養(yǎng)殖場禁養(yǎng)區(qū)、禁建區(qū)的規(guī)定，從而有效控制畜禽養(yǎng)殖污染。

5.4 控制生活污染源

一是要加快污水集中處理廠、垃圾無害化處理廠建設；二是要完善污水配套管網(wǎng)及垃圾轉運體系的建設，積極推行環(huán)保設施運營社會化。

6 結語

（1）山美水庫2008-2011年水質情況：總磷濃度較高，部分不能達到Ⅱ類水質標準；總氮超標最為嚴重，基本上處于劣Ⅴ類水質標準；其他監(jiān)測因子均能滿足GB3838-2002《地表水環(huán)境質量標準》Ⅱ類水質標準。

（2）2008-2011年期間，除了2009年3月水庫出口為貧營養(yǎng)（接近中營養(yǎng)）狀態(tài)之外，其他點位的不同時期，其營養(yǎng)狀態(tài)差別不大，綜合指數(shù)均為中營養(yǎng)狀態(tài)。各單項指標中，總氮在各時期均為中度（已接近重度）富營養(yǎng)狀態(tài)。

（3）山美水庫A、B、C三個監(jiān)測點位的水體，TN和TP除極個別異常值外，總體上略呈上升的趨勢。

（4）山美水庫各年、各斷面的總氮/總磷均大于30，氮營養(yǎng)來源充足，屬于磷控制型營養(yǎng)鹽水庫，生態(tài)系統(tǒng)對磷濃度的改變反應明顯。因此，需在山美水庫流域采取禁磷措施?！?/p>

[1]王華東,王建民,劉永可,等.水環(huán)境污染概論[M].北京:北京師范大學出版社,1984.

[2]方子云.水資源保護工作手冊[M].南京:河海大學出版社,1988.

[3]饒飲止.湖泊調查基礎知識[M].北京:科學出版社,l956.

[4]金相燦,屠清瑛.湖泊富營養(yǎng)化調查規(guī)范:第二版[S].北京:中國環(huán)境科學出版社,1990.

[5]金相燦.中國湖泊環(huán)境[M].北京:海洋出版社,1995.

[6]Straskraba M,Tundisi J G.State of the art of reservoir lim?nology and water quality management[M].Netherlands:Klu?wer Academic Publishers,1993.

[7]田海.卡爾森TSI指標在洋河水庫水質富營養(yǎng)化研究中的應用[J].河北水利水電技術,2001(5):23-24.

[8]Carlson R E.A trophic state index for lakes[J].Limnology and Oceanograph,1997,22(2):361-369.

[9]黃錦宜.大中型水庫富營養(yǎng)化狀態(tài)及保護對策分析[J].科學之友,2010(5).

[10]Aizaki M,1wakuma T,Takamura N.Application of modi?fied Carlson's trophic state index to Japanese lakes and its relationships to other parameters related to trophic stat?ed[J].Res Rep Nati Inst Environ Studi,1981,23:13-31.

[11]Yin H,Chang J W,Zhang G X,et a1.The reason and con?trol measures of Xinlicheng reservoir eutrophication[J].Journal of Northeast Normal University:Natural Science Edition,2010,42(1):152-156.

[12]陳科.鶴地水庫富營養(yǎng)化狀況分析與防治對策[J].水利科技與經濟,2009,15(3):214-216.

[13]王學忠,王鵬.東懷柔水庫富營養(yǎng)化相關評價分析及防治對策探討[J].北京水務,2011,(6):12-15.

[14]林秀雁,盧昌義.廈門汀溪水庫富營養(yǎng)化評價方法初探[J].廈門大學學報:自然科學版,2011,50(1):144-148.