棘洪灘水庫水質變化分析及富營養(yǎng)化評價

陳立國，鄭英，付川

（山東省膠東調水局，山東濟南250100）

棘洪灘水庫水質變化分析及富營養(yǎng)化評價

陳立國，鄭英，付川

（山東省膠東調水局，山東濟南250100）

依據(jù)棘洪灘水庫2010年至2014年5年的水質監(jiān)測資料，對水庫的總磷、總氮、葉綠素及營養(yǎng)狀態(tài)進行分析評價。論述了變化規(guī)律及其成因。

棘洪灘水庫；水質分析；富營養(yǎng)評價

棘洪灘水庫是山東省引黃濟青工程的調蓄水庫，總庫容1.568億m3，調蓄庫容1.102億m3，自工程建成通水以來共向青島市累計供水22億m3。

棘洪灘水庫設置進水口和出水口2個取樣點，采集水面以下0.5 m和4 m處的混合水樣，2010年1月至2014年12月青島市環(huán)境監(jiān)測站及青島市水環(huán)境監(jiān)測中心每月對上述2個采樣點測定，各項目的監(jiān)測分析均采用標準分析方法。

1　水質變化分析

1.1總氮

棘洪灘水庫TN含量變化范圍為1.3～5.04mg/L，最小值是在2014年10月出口監(jiān)測值，最大值是在2010年10月入口監(jiān)測值，平均值為2.82 mg/L（以N計），超出地表水Ⅴ類標準（2.0 mg/L，以N計）。近5年水庫總氮呈下降趨勢。

從圖1看出，TN含量呈現(xiàn)季節(jié)變化：1、4季度有一個階段性上升過程，2、3季度有一個階段性下降過程，分析原因主要是，棘洪灘水庫通常是在冬季和春季引水，給水庫帶來了外源性含氮營養(yǎng)鹽，同時冬春季節(jié)水溫低，水中浮游植物進入休眠或死亡狀態(tài)，TN的消耗量小，引起總氮含量指標上升，夏秋季節(jié)溫度升高，浮游植物生長旺盛，藻類急劇地消耗無機氮，使TN含量下降。

水體中含氮營養(yǎng)鹽的主要存在形態(tài)有氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮和有機氮。對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，氨氮占TN的4%，亞硝酸鹽氮占TN的1%，硝酸鹽氮占TN的75%，有機氮占TN的 22%。

1.2總磷

水庫TP含量變化范圍為0.005～0.05 mg/L，平均值為0.024 mg/L，從圖2可以看出，自2010—2013年開始水庫總磷呈上升趨勢后保持穩(wěn)定。

從TP含量季節(jié)變化趨勢如圖3，從中可以看出，TP含量1、2季度基本保持穩(wěn)定略有下降，3季度明顯上升，4季度成下降趨勢。

圖2　棘洪灘水庫總磷出口和入口年際趨勢圖

1.3葉綠素

水庫Chla含量變化范圍為1.36～36.8 μg/L，平均值為5.02 μg/L。由年際變化圖4可以看出水庫Chla含量在2010—2012年緩慢上升，2013年出現(xiàn)快速上漲，2014年回落到平均值以下水平，其主要是2013年9、10月葉綠素含量快速上升，達到36.8、28.7 μg/L，說明水庫藻類在這兩個月快速生長。藻類快速生長是因為當年8月份從大沽河進行引水，源水總磷含量較高，均值為0.1 mg/L，造成水庫總磷含量均值為0.05 mg/L，加上氣溫、水溫適合藻類生長，導致藻類的大量繁殖。

從Chla含量季節(jié)變化趨勢如圖5，從中可以看出，Chla含量1、2季度基本保持穩(wěn)定，3季度明顯上升，4季度成下降趨勢。

圖3　棘洪灘水庫總磷年內季節(jié)趨勢圖

圖4　棘洪灘水庫Chla出口和入口年際趨勢圖

圖5　棘洪灘水庫Chla年內季節(jié)趨勢圖

2　水庫富營養(yǎng)化評價

棘洪灘水庫2010—2014年富營養(yǎng)評價采用葉綠素a評價、生物指標評價及水體富營養(yǎng)化綜合評價。國內學者對水體中Chla的含量與富營養(yǎng)化水平之間的關系進行了研究，提出了如下標準：Chla含量在0.1～2.0 μg/L之間，水體為貧營養(yǎng)狀態(tài)；在2.0～10.0 μg/L之間，水體為中營養(yǎng)狀態(tài)；在10.0～100.0 μg/L之間，水體為富營養(yǎng)狀態(tài)；大于100.0 μg/L，水體為超富營養(yǎng)狀態(tài)。

水體富營養(yǎng)化生物評價法選取浮游植物細胞密度和浮游植物優(yōu)勢種兩個指標。目前依照浮游植物細胞密度劃分湖泊水庫的營養(yǎng)狀態(tài)尚無統(tǒng)一標準，根據(jù)報道，一般認為當藻類細胞密度小于3×105cells/L時，水體處于貧營養(yǎng)狀態(tài)；當藻類細胞密度為3×105～5×105cells/L，水體處于中營養(yǎng)狀態(tài)；當藻類細胞密度大于1×106cells/L時，水體處于富營養(yǎng)狀態(tài)。

水體富營養(yǎng)化綜合狀態(tài)指數(shù)評分法選用5項評價參數(shù)，即Chla、TN、TP、SD和CODMn，根據(jù)評價參數(shù)對應的評分標準求得評分值，并按照計算公式求得湖泊或水庫的評分指數(shù)值，然后根據(jù)該評分指數(shù)值的大小求得水體營養(yǎng)狀態(tài)。

結果表明：2010—2014年棘洪灘水庫Chla含量年平均值與浮游植物細胞密度年平均值見表1，根據(jù)生物指標評價標準，2010—2013年棘洪灘水庫水體為富營養(yǎng)狀態(tài)，2014年為中營養(yǎng)狀態(tài)；根據(jù)葉綠素a評價法，2010—2014年棘洪灘水庫水體為中營養(yǎng)狀態(tài)；按照綜合評價法，結果表明2010—2014年棘洪灘水庫富營養(yǎng)指數(shù)分別為：40.73、42.83、43.73、44.73和40.14，數(shù)據(jù)表明水體富營養(yǎng)程度均為中營養(yǎng)，見表2。該結果與葉綠素a評價法一致。

表1　棘洪灘水庫水體富營養(yǎng)化生物評價指標及葉綠素a評價指標

表2　棘洪灘水庫水體富營養(yǎng)化綜合評價結果

3　結論與建議

1）近五年總氮含量呈下降趨勢，季節(jié)變化為1、4季度呈上升趨勢，2、3季度呈下降趨勢。近五年總磷含量呈上升趨勢，季節(jié)變化為1、3季度呈上升趨勢，2、4季度呈下降趨勢。

2）近五年葉綠素葉綠素表現(xiàn)為2010年至2012年基本保持穩(wěn)定，2013年明顯上升，2014年回落到正常年份水平。季節(jié)變化為3、4季度呈上升趨勢1、2季度呈下降趨勢。

3）富營養(yǎng)化分析，水庫呈中富營養(yǎng)狀態(tài)。

［1］郭小雅.引黃濟青工程安全保障措施及對策［J］.中國農村水利水電，2010，2：45－47.

［2］金相燦，屠清瑛．湖泊富營養(yǎng)化調查規(guī)范（第2版）［M］．北京：中國科學出版社，l995：211－230.

［3］屠清瑛，顧丁錫，尹澄清，等.巢湖富營養(yǎng)化研究［M］．合肥：中國科學技術大學出版社，1990：37－41．

（責任編輯遲明春）

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1009-6159（2016）-10-0017-02

2016-08-12

陳立國（1981—），男，工程師