山西引黃沿線水庫水質(zhì)富營養(yǎng)化評價與分析

王 若 儀

(山東大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東 濟南 250100)

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山西引黃沿線水庫水質(zhì)富營養(yǎng)化評價與分析

王 若 儀

(山東大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東 濟南 250100)

介紹了山西引黃沿線萬家寨水庫和汾河水庫的工程概況，采用營養(yǎng)分級評分法與綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法，對兩座水庫的水質(zhì)富營養(yǎng)化進行了評價分析，指出兩座水庫均存在由中營養(yǎng)向富營養(yǎng)轉(zhuǎn)化的風(fēng)險，應(yīng)采取必要的措施防止水庫水質(zhì)富營養(yǎng)化的發(fā)生。

水庫，水質(zhì)，富營養(yǎng)化，引黃工程

0 引言

水庫富營養(yǎng)化是指在人類活動的影響下，生物所需的氮、磷等一些營養(yǎng)物質(zhì)大量地進入湖泊、河口、水庫、海灣等緩流水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，水污染物排放的增多，水庫富營養(yǎng)化問題也日益凸顯，成為水環(huán)境保護中突出的環(huán)境問題之一[1]。本文通過對山西引黃沿線水庫富營養(yǎng)化狀況的評價與分析，以期了解引黃沿線水庫水質(zhì)的富營養(yǎng)化水平，為防治水庫富營養(yǎng)化提供科學(xué)依據(jù)。

1 引黃沿線水庫概況

山西省萬家寨引黃工程位于山西省中北部，西起晉蒙交界的黃河萬家寨水庫，南至太原市，東至大同市，是一項大型跨流域引水工程。該工程從黃河萬家寨水庫取水，分別向太原、大同、朔州三個城市供水，以解決其嚴重的缺水問題，工程包括總干線、南干線、聯(lián)接段、北干線四部分。輸水線路總長449.16 km，年輸水量12億m3，其中向太原市年供水6.4億m3，向大同、朔州供水5.6億m3[2]。工程分兩期建設(shè)，已完成的一期工程從主水源萬家寨水庫引水，經(jīng)水工構(gòu)筑物后經(jīng)汾河81 km天然河道輸水至太原直接水源汾河水庫，再經(jīng)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管引水至太原。

本文引用2011年—2014年山西省環(huán)保廳引黃沿線水庫水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，對引黃沿線萬家寨水庫和汾河水庫水質(zhì)富營養(yǎng)化狀況進行評價，兩座水庫基本情況見表1。

表1 引黃沿線水庫基本參數(shù)

2 評價方法

分別采用水利部SL 395—2007地表水資源質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)程[3]中的營養(yǎng)分級評分法和環(huán)保部《地表水環(huán)境質(zhì)量評價辦法(試行)》中的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法進行水質(zhì)富營養(yǎng)化評價。評價項目為總磷、總氮、葉綠素a、透明度和高錳酸鹽指數(shù)5項。

2.1 營養(yǎng)分級評分法

水庫的富營養(yǎng)化評價采用百分制，評分值越高說明水體的富營養(yǎng)化程度越嚴重，各指標可單獨使用，或選取其中數(shù)項使用。首先用線性差值法求得各單項指標的評分值；然后將各項指標分值相加后計算算術(shù)平均值；對照評價標準，確定該水庫的營養(yǎng)狀況。營養(yǎng)化程度按貧營養(yǎng)、中營養(yǎng)和富營養(yǎng)三級評價(見表2)。

表2 湖泊、水庫富營養(yǎng)化評分與分類方法

其中，EI為營養(yǎng)狀態(tài)分值；En為評價項目的分值；N為評價項目的個數(shù)。

2.2 綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法

綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計算公式為：

其中，TLI(∑)為綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；Wj為第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的相關(guān)權(quán)重；TLI(j)為第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。

各項目營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計算：

TLI(chla)=10×(2.5+1.086lnchla)。

TLI(TP)=10×(9.436+1.624lnTP)。

TLI(TN)=10×(5.453+1.694lnTN)。

TLI(SD)=10×(5.118-1.94lnSD)。

TLI(CODMn)=10×(0.109+2.661lnCODMn)。

其中，chla單位為mg/m3;SD單位為m；其他指標單位均為mg/L。

采用0～100的一系列連續(xù)數(shù)字對湖泊(水庫)營養(yǎng)狀態(tài)進行分級：TLI(∑)<30屬貧營養(yǎng)，30≤TLI(∑)≤50屬中營養(yǎng)，TLI(∑)>50屬富營養(yǎng)，5070屬重度富營養(yǎng)。

3 評價結(jié)果

按照水利部SL 395—2007地表水資源質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)程中的營養(yǎng)分級評分法和環(huán)保部《地表水環(huán)境質(zhì)量評價辦法(試行)》中的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法分別對引黃沿線萬家寨水庫和汾河水庫2011年—2014年水質(zhì)富營養(yǎng)狀況進行評價，評價結(jié)果如表3所示。

表3 2011年—2014年引黃沿線水庫水質(zhì)富營養(yǎng)化評價結(jié)果

3.1 萬家寨水庫水質(zhì)富營養(yǎng)狀況

2011年—2014年，萬家寨水庫葉綠素a的平均濃度有所上升，濃度范圍在8.91 mg/m3～10.62 mg/m3之間，2014年達到最高值10.62 mg/m3；其中，2011年—2012年為中營養(yǎng)水平，2013年—2014年屬輕度富營養(yǎng)?？偭诐舛人奖容^穩(wěn)定，平均濃度為0.005 mg/L，處于中營養(yǎng)水平。總氮一直是主要超標指標，濃度范圍在2.24 mg/L～3.77 mg/L之間，劣于Ⅴ類水質(zhì)標準，屬中度富營養(yǎng)。透明度呈下降趨勢，范圍在0.73 m～1.00 m之間，2011年—2012年為中營養(yǎng)水平，2013年—2014 年屬輕度富營養(yǎng)。高錳酸鹽指數(shù)濃度范圍在1.09 mg/L～1.27 mg/L之間，屬中營養(yǎng)水平。2011年—2014年，萬家寨水庫營養(yǎng)分值在44.4～46.1之間，營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)在36.9～39.3之間，兩種方法評價結(jié)果均屬于中營養(yǎng)水平。

3.2 汾河水庫水質(zhì)富營養(yǎng)狀況

2011年—2014年，汾河水庫葉綠素a的平均濃度有所上升，濃度范圍在3.21 mg/m3～6.18 mg/m3之間，屬中營養(yǎng)水平?？偭灼骄鶟舛扔兴陆?，濃度范圍在0.015 mg/L～0.039 mg/L之間，屬中營養(yǎng)水平?？偟骄鶟舛扔兴仙瑵舛确秶?.32 mg/L～2.355 mg/L之間，從2011年的Ⅳ類惡化到2014年的劣Ⅴ類，屬中度富營養(yǎng)。透明度呈上升趨勢，范圍在1.80 m～3.01 m之間，屬中營養(yǎng)水平。高錳酸鹽指數(shù)濃度范圍在1.55 mg/L～2.42 mg/L之間，屬中營養(yǎng)水平。2011年—2014年，汾河水庫營養(yǎng)分值在42.5～45.5之間，營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)在36.8～40.3之間，兩種方法評價結(jié)果均屬于中營養(yǎng)水平。

4 結(jié)論與建議

1)從以上評價結(jié)果看，兩種評價方法雖得出的兩座水庫具體營養(yǎng)化數(shù)值不同，但結(jié)論均為中營養(yǎng)狀態(tài)。營養(yǎng)分級評分法不僅可以得出幾項指標的綜合評價結(jié)果，而且可以對單項因子的富營養(yǎng)化水平單獨進行分析和評價；綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法通過幾項指標的綜合評價得出湖庫富營養(yǎng)化的綜合性結(jié)論，與營養(yǎng)分級評分法有較好的相關(guān)性。兩種方法結(jié)合使用，可以全面客觀地評價湖庫的營養(yǎng)化水平。

2)以上分析表明，近年來，引黃沿線兩座水庫總體上雖均為中營養(yǎng)，尚未達到富營養(yǎng)化程度，但仍存在由中營養(yǎng)向富營養(yǎng)轉(zhuǎn)化的風(fēng)險。表現(xiàn)在萬家寨水庫的葉綠素a、透明度已達到輕度富營養(yǎng)水平，兩座水庫的總氮均已達到中度富營養(yǎng)水平。

3)引黃沿線的萬家寨水庫和汾河水庫分別是太原市的間接和直接飲用水源地，承擔著向太原市民供水的重要任務(wù)，其水質(zhì)好壞關(guān)系到全體太原市民的飲水安全，必須引起高度重視。為防止水庫富營養(yǎng)化的發(fā)生，提出以下對策建議：

a.控制外源性氮、磷等營養(yǎng)鹽的輸入。對上游及周邊的工、農(nóng)業(yè)污染點源、面源進行詳細排查，嚴格控制含氮、磷污染物的超限排入；加強對水庫支流排污企業(yè)和庫區(qū)周圍生活垃圾、工業(yè)垃圾的清查、監(jiān)督和管理；加強對農(nóng)村生活污水的治理力度。

控制農(nóng)業(yè)面源污染。發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，控制農(nóng)業(yè)施肥，提高肥料的吸收利用率，減少降雨后化肥的流失，防止氮磷養(yǎng)分隨雨水直排進入水庫。

b.加強對內(nèi)源性營養(yǎng)物質(zhì)的控制。開展庫區(qū)底泥監(jiān)測，監(jiān)控底泥中污染物的累積程度；通過底泥疏浚等方式減少底泥中污染物的累積和釋放；采用機械清除、生態(tài)控制等技術(shù)，控制庫區(qū)內(nèi)藻類的繁殖和生長。

c.改善水庫周邊生態(tài)環(huán)境，大力實施退耕還林還草工程，禁止在水庫庫區(qū)發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)和污染水環(huán)境的旅游項目。

d.加強庫區(qū)及入庫支流水質(zhì)監(jiān)測，實現(xiàn)實時動態(tài)監(jiān)控，以便能及時發(fā)現(xiàn)水質(zhì)異常情況，并迅速采取有效的防治措施，確保水庫水質(zhì)安全。在萬家寨水庫入庫支流龍王溝、黑岱溝、紅河入庫口設(shè)立監(jiān)測斷面，與內(nèi)蒙等上游省份實施聯(lián)合監(jiān)測，聯(lián)防聯(lián)控，確保入庫支流水質(zhì)達標。

[1] 李佐榮，鮑素敏，黃祥明.水體的富營養(yǎng)化及其防治[J].安徽農(nóng)學(xué)通報，2007，13(10):67-68.

[2] 王新義.山西省萬家寨引黃入晉一期工程 重視工程沿線環(huán)境治理和保護[J].中國水利，2006(12):51-52.

[3] 中華人民共和國水利部.地表水資源質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)程[M].北京：中國水利水電出版社，2008.

Evaluation and analysis of the water quality eutrophication of reservoirs along the Yellow River in Shanxi province

Wang Ruoyi

(LifeSciencesInstitute,ShandongUniversity,Jinan250100,China)

This paper introduced the engineering general situation of Shanxi along the Yellow River Wanjiazhai reservoir and Fenhe reservoir, using nutrient grading evaluation method and comprehensive nutrition state index method, evaluated and analyzed the water quality eutrophication of two reservoirs, pointed out that both reservoirs existed the risk of conversion from mid nutrition to eutrophication, should be taken necessary measures to prevent the happening of reservoir water quality eutrophication.

reservoir, water quality, eutrophication, Yellow River diversion project

1009-6825(2016)16-0212-02

2016-03-31

王若儀(1995- )，女，在讀本科生

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