黑龍灘水庫污染源及水質(zhì)演變趨勢分析

周文波，陳亞平，田慶華，岳艾儒，張 悅

(1四川省環(huán)境保護科學研究院，成都 610041;2四川省環(huán)?？萍脊こ逃邢挢熑喂荆啥?610041)

水庫是介于河流和護坡之間的半人工水體，是人類水資源利用的重要手段［1］。隨著全國大江大河污染的日益加劇，水質(zhì)性缺水現(xiàn)象越來越突出，水庫作為區(qū)域性飲用水源的地位日顯重要［2］。然而，水庫和天然湖泊一樣，面臨著不同程度的富營養(yǎng)化現(xiàn)象［3］。通常湖泊富營養(yǎng)化的自然演變過程極其緩慢，往往需要幾百年的時間，但由于人類活動的介入，富營養(yǎng)化發(fā)展進程迅速，水庫因生命周期更短且易受生物非生物因素影響，其受人為因素的影響較天然湖泊更為嚴重。

黑龍灘水庫地處中國西南盆地丘陵區(qū)，屬長江流域的岷江水系，是建國以來四川省興建的第一座以引蓄都江堰水源為主的大型囤蓄水庫，同時兼顧眉山市、仁壽縣300萬人口飲用水源地功能。近來年，黑龍灘水庫由于其周邊經(jīng)濟發(fā)展、觀光旅游業(yè)的興起以及農(nóng)業(yè)面源的污染，有向富營養(yǎng)化發(fā)展的趨勢［4］。本研究以黑龍灘水庫為研究對象，根據(jù)黑龍灘水庫污染源調(diào)查、水質(zhì)現(xiàn)狀以及變化趨勢分析，探討水庫富營養(yǎng)化的潛在威脅因子，以期為此類水庫的富營養(yǎng)化預防和治理提供依據(jù)。

1 水庫污染源調(diào)查

2013年8月，四川省環(huán)科院對黑龍灘水庫進行污染源現(xiàn)狀調(diào)查，根據(jù)調(diào)查結(jié)果，黑龍灘水庫保護區(qū)內(nèi)無工業(yè)污染源，集中式飲用水源的一級保護區(qū)內(nèi)無違章建筑物，主要污染來源為庫區(qū)流域面源污染、點源污染以及東風渠源水。污染源結(jié)構(gòu)表見表1，污染負荷見表2。

表1 水庫污染源結(jié)構(gòu)Tab.1 Structure of reservoir pollution source

由表1可知:面源污染包括農(nóng)村面源 (生活污水、生活垃圾)、分散畜禽養(yǎng)殖、徑流 (農(nóng)村、城鎮(zhèn))、大氣污染、水土流失等;點源包括旅游污染 (農(nóng)家樂污水、船舶污染)、規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖、城鎮(zhèn)生活污水以及垃圾等，黑龍灘水庫供水渠道東風渠流經(jīng)視高鎮(zhèn)、興盛鎮(zhèn)、里仁鄉(xiāng)和清水鎮(zhèn)4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，主要考慮源水本底值、水產(chǎn)養(yǎng)殖、生活污水、生活垃圾、徑流和水土流失帶來的污染負荷。

表2 水庫污染源負荷Tab.2 Load of reservoir pollution

圖1 水庫污染源比例餅圖Fig.1 Proportion of reservoir pollution source

由表2可知，點源CODCr輸入最多，占CODCr輸入量的64%;NH3-N和TN的輸入則按面源、點源、東風渠順序遞減;TP的輸入則是源水影響最大，東風渠來水TP輸入占比為12%。

將主要污染源按污染物單項所占比例作圖，由圖1可知，在調(diào)查的所有污染源中，農(nóng)村面源、東風渠引水、旅游污染、規(guī)模化以及分散養(yǎng)殖為主要污染源，主要污染源的污染物CODCr、NH3-N、TN和TP均占污染物總量的93%以上。

結(jié)合表1、表2和圖1可知，面源污染主要集中在農(nóng)村面源和分散畜禽養(yǎng)殖兩方面;點源污染主要為旅游污染的農(nóng)家樂廢水以及規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖兩方面;同時，東風渠來水污染負荷也對黑龍灘水庫水質(zhì)也有一定影響。

2 水質(zhì)狀況分析

2.1 水質(zhì)現(xiàn)狀分析

水環(huán)境現(xiàn)狀分析數(shù)據(jù)來自2012年眉山市環(huán)境監(jiān)測站和仁壽縣環(huán)境監(jiān)測站對黑龍灘水庫的水質(zhì)監(jiān)測報告。以《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》 (GB3838-2002)為評價標準，監(jiān)測指標CODMn、TN、TP為分析對象，采用單因子分析方法對黑龍灘水庫水質(zhì)現(xiàn)狀進行評價，并在監(jiān)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，選取污染因子葉綠素a(Chla)、總磷 (TP)、總氮 (TN)、透明度 (SD)、高錳酸鹽指數(shù) (CODMn)進行綜合富營養(yǎng)化指數(shù) (TLIc)計算，根據(jù)計算結(jié)果判斷水體富營養(yǎng)化程度。

由圖2可知:2012年CODMn在3月～9月處于Ⅲ類水平，其余月份為Ⅱ類;TN全年在Ⅰ～Ⅱ類之間波動;TP在4月和9月出現(xiàn)峰值，為Ⅲ類，其余月份為Ⅱ類;水庫富營養(yǎng)狀況較為穩(wěn)定，TLIc在9月出現(xiàn)峰值，但未達到富營養(yǎng)，全年處于中營養(yǎng)狀態(tài)。黑龍灘水庫的主要超標因子為CODMn和TP，主要超標時段:CODMn為3月～9月，TP為4月和9月。

結(jié)合污染源調(diào)查結(jié)果和水質(zhì)現(xiàn)狀分析來看:造成CODMn超標的主要因素可能為農(nóng)村面源污染，3月～9月正好處于農(nóng)業(yè)種植期和畜禽養(yǎng)殖期，農(nóng)業(yè)化肥施用以及畜禽養(yǎng)殖排污等產(chǎn)生的污染物致使CODMn此時段高于全年平均水平［5］;而造成TP季節(jié)性偏高的原因可能為東風渠引水和旅游污染，4月為東風渠引水灌溉時間，水庫水量波動較大，來水TP較高，另外，9月為黑龍灘風景區(qū)旅游旺季，大量旅游人口爆炸式增加，排污現(xiàn)象較為嚴重，造成TP超標，這一現(xiàn)象也可從TN全年在9月出現(xiàn)峰值看出規(guī)律。

圖2 2012年水質(zhì)現(xiàn)狀Fig.2 Water quality status of 2012

2.2 水質(zhì)變化趨勢分析

根據(jù)眉山市環(huán)境監(jiān)測站和仁壽縣環(huán)境監(jiān)測站2004年～2012年連續(xù)8年黑龍灘水庫的水質(zhì)監(jiān)測報告數(shù)據(jù)，選取主要超標因子CODMn和TP 2項監(jiān)測指標做年均值處理，進行黑龍灘水庫水質(zhì)變化趨勢分析。由圖3可知:2004年CODMn和TP都為Ⅲ類，在2006年黑龍灘水庫取締網(wǎng)箱養(yǎng)魚后，水質(zhì)逐漸好轉(zhuǎn)，2006年～2012年，兩項指標均為Ⅱ類。隨著近年來黑龍灘周邊畜禽養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展以及觀光旅游業(yè)的興起，CODMn開始有回升趨勢，若不加以控制和合理規(guī)劃，將對黑龍灘水庫造成一定影響。

圖3 2004年～2012年CODMn、TP趨勢Fig.3 Trend chart of 2004 ～ 2012′s CODMn，TP

2.3 富營養(yǎng)化演變趨勢

根據(jù)眉山市環(huán)境監(jiān)測站和仁壽縣環(huán)境監(jiān)測站2004年～2012年連續(xù)8年黑龍灘水庫的水質(zhì)監(jiān)測報告數(shù)據(jù)，采用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法［6］對黑龍灘水庫近年來的營養(yǎng)狀態(tài)變化趨勢進行分析，結(jié)果見圖4。

圖4 2004年～2012年富營養(yǎng)化演變趨勢圖Fig.4 Eutrophication evolution trend of 2004 ～2012

由圖4可知:黑龍灘水庫營養(yǎng)狀況從2004年基本處于貧營養(yǎng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變到2006基本處于中營養(yǎng)狀態(tài)，隨著2006年網(wǎng)箱養(yǎng)魚的取締，2008年的TLIc值有一定程度下降，但由于農(nóng)村面源、畜禽養(yǎng)殖以及觀光旅游業(yè)的影響，2010年TLIc大幅升高，全年均處于中營養(yǎng)狀態(tài)。黑龍灘水庫自2010年開始實施水源地保護措施，對庫區(qū)附近實現(xiàn)污水、垃圾集中處理，到2012年已初見成效，TLIc有所降低，但仍處于中營養(yǎng)狀態(tài)。

從營養(yǎng)鹽年間變化來看，近年TLIc均在9月出現(xiàn)峰值，結(jié)合污染源調(diào)查結(jié)論分析，大致有以下幾個方面影響因素:

(1)點源:每年7月～9月為黑龍灘旅游旺季，旅游人口的增加，導致生活垃圾和生活污水量增加，從而引起水質(zhì)變差;

(2)面源:7月～9月為農(nóng)業(yè)收獲季節(jié)，農(nóng)業(yè)大量廢物秸稈進入水體，也是水質(zhì)變差的一大因素;畜禽養(yǎng)殖的周期對水質(zhì)也有較大影響，畜禽糞污的產(chǎn)量和生長期有密切關(guān)系，不同生長期的畜禽糞污進入水體，會對水質(zhì)環(huán)境造成不同影響。

黑龍灘水庫面源污染、旅游污染、畜禽污染在一定程度上造成了水質(zhì)惡化，若不加以控制，將對眉山市區(qū)、仁壽縣、井研縣近300萬人民的飲用水安全造成影響。

3 結(jié)論與對策建議

3.1 根據(jù)污染源現(xiàn)狀調(diào)查，黑龍灘水庫面源污染主要集中在農(nóng)村面源和分散畜禽養(yǎng)殖兩方面;點源污染主要為旅游污染的農(nóng)家樂廢水以及規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖兩方面;同時，東風渠來水污染負荷也對黑龍灘水庫水質(zhì)也有一定影響。

3.2 2012年黑龍灘水庫水質(zhì)在Ⅰ～Ⅱ類之間波動，時有月份達到Ⅲ類標準，主要超標因子為CODMn和TP。主要超標時段:CODMn為3月～9月，TP為4月和9月。

3.3 黑龍灘水庫水質(zhì)在2006年網(wǎng)箱養(yǎng)魚取締后，逐漸趨于好轉(zhuǎn)，但CODMn在2010年后因旅游事業(yè)的發(fā)展和分散畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的成長有上升趨勢，且旅游業(yè)發(fā)展與水質(zhì)污染加重呈正相關(guān)性。2006年～2012年年均CODMn和TP均為Ⅱ類。

3.4 近8年黑龍灘水庫營養(yǎng)鹽指數(shù)整體處于上升趨勢，目前穩(wěn)定在中營養(yǎng)狀態(tài)，鑒于黑龍灘水庫水體的脆弱性和不可恢復性，必須高度重視黑龍灘水庫流域的富營養(yǎng)化進程，采取有力的控制手段，持續(xù)改善現(xiàn)有水質(zhì)和營養(yǎng)狀態(tài)。

3.5 針對目前黑龍灘水庫水環(huán)境特點和污染源分布情況，庫區(qū)大量高效分散式污水處理裝置的增加或許對黑龍灘水庫庫區(qū)污染防治和水質(zhì)持續(xù)改善有一定幫助。

［1］ 盧碧林，嚴平川，田小海，等.湖北省主要大中型水庫富營養(yǎng)化狀況及特征分析［J］.長江流域資源與環(huán)境，2012，21(5):634-640.

［2］ 曹溪祿.孤東水庫水體富營養(yǎng)化評價及生態(tài)控制研究［J］.環(huán)境科學，2011，32(4):990-994.

［3］ Gonzlez E J，Ortaz M，Peaherrera C，et al.Physical and chemical features of a tropical hypertrophic reservoir permanently stratified［J］.Hydrobiologia，2004，522(1-3):301-310.

［4］ 施為光，陳達平.黑龍灘水庫氮磷平衡與富營養(yǎng)化評價［J］.長江流域資源與環(huán)境，2002，11(2):171-173.

［5］ 高永霞，朱廣偉，賀冉冉，等.天目湖水質(zhì)演變及富營養(yǎng)化狀況研究［J］.環(huán)境科學，2009，30(4):673-678.

［6］ 中國環(huán)境監(jiān)測總站.湖泊水庫富營養(yǎng)化評價方法及分級技術(shù)規(guī)定［M］.北京:中國環(huán)境科學出版社，2011.