集中式飲用水源地河西水庫富營養(yǎng)化狀況評價

楊雪嬌，柴連周

(1.保山市環(huán)境監(jiān)測站，云南 保山 678000;2.保山中醫(yī)藥高等?？茖W校， 云南 保山 678000)

0 引言

集中式飲用水源水庫的主要功能為城市供水，還兼有蓄水、防洪、灌溉、抗旱、發(fā)電等功能。

河西水庫地處昌寧縣田園鎮(zhèn)右甸壩北端右甸河上游，距縣城9km，水庫1962年開始供水，總庫容1190萬m3，2012年實施河西水庫除險加固工程，水庫總庫容增至1277萬m3。河西水庫是昌寧縣城主要的湖庫型集中式飲用水源地，屬于中型水庫，是縣城七萬余人的飲用水和漭水、田園兩鎮(zhèn)0.167萬hm2(2.5萬畝)農(nóng)田灌溉的主要供水水源，水庫供水服務(wù)年限已達56a，2018年供水量480萬t，占城市供水總量的96.7%；同時兼具縣城及下游村鎮(zhèn)的防洪功能，承載著3個水電站和下游工礦企業(yè)生產(chǎn)的用水任務(wù)。河西水庫上游徑流區(qū)主要涉及漭水鎮(zhèn)翠華、聯(lián)福、沿江3個行政村。2008—2009年河西水庫月均水質(zhì)類別為Ⅱ～Ⅴ類，月份監(jiān)測結(jié)果顯示，鐵、錳、總氮、糞大腸菌群是水質(zhì)變差的主要影響因子[1]。

近年來，隨著生態(tài)文明建設(shè)的不斷推進，集中式飲用水源地水質(zhì)質(zhì)量成為人們關(guān)注的熱點，河西水庫水質(zhì)質(zhì)量對昌寧縣的經(jīng)濟和社會發(fā)展起著極其重要的作用。富營養(yǎng)化程度是評價水體質(zhì)量的重要依據(jù)，它能直觀反映水體的污染情況[2]，因此，對河西水庫水體富營養(yǎng)化程度進行評價，能夠為當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境部門進一步保護和管理河西水庫提供科學有效的數(shù)據(jù)支撐。

1 監(jiān)測和評價方法

1.1 監(jiān)測方法

河西水庫水質(zhì)數(shù)據(jù)來源于2014—2018年飲用水例行監(jiān)測結(jié)果，取水點經(jīng)緯度為東經(jīng)99°38′32″，北緯24°53′22″[3]，水樣采集按照《HJ/T 91-2002地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》執(zhí)行，監(jiān)測頻次為每季度采樣1次。與富營養(yǎng)化相關(guān)的評價指標有葉綠素a、透明度、總磷、總氮和高錳酸鹽指數(shù)，具體的監(jiān)測方法、分析儀器設(shè)備及檢出限見表1。

1.2 評價方法

河西水庫的營養(yǎng)狀態(tài)評價采用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法(TLI(∑))，其計算公式為：

式中：TLI(∑)-綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)，Wj-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)-第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)[4]。

以葉綠素a作為基準參數(shù)，第j種參數(shù)的歸一化的相關(guān)權(quán)重計算公式為：

式中：rij-第j種參數(shù)與基準參數(shù)葉綠素a(chla)的相關(guān)系數(shù)，m-評價參數(shù)的個數(shù)，湖泊(水庫)的葉綠素a與其它參數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系rij、rij2和Wj見表2[5]。

表1 監(jiān)測方法及分析儀器設(shè)備一覽表

表2 中國湖泊(水庫)部分參數(shù)與葉綠素a的相關(guān)關(guān)系rij、rij2和Wj值[6]

單個指標營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計算公式為：

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+1.941lnSD)；TLI(CODMn) =10(0.109 +2.661lnCODMn)；其中葉綠素a(chla)單位為mg/m3，透明度(SD)單位為m，其它指標單位為mg/L[6]。

湖泊(水庫)營養(yǎng)狀態(tài)分級采用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，具體分級標準見表3。

2 評價結(jié)果和變化趨勢

2.1 河西水庫富營養(yǎng)化狀態(tài)評價結(jié)果

把2014～2018年每季度河西水庫水質(zhì)各指標監(jiān)測結(jié)果代入綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)公式中，分別計算出5a間不同季度的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)，其計算結(jié)果見表4。

表3 湖泊(水庫)營養(yǎng)狀態(tài)分級表[7]

由表4可知，5a間河西水庫季度綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)TLI(∑)范圍在28.05～41.39，最小值出現(xiàn)在2015年3季度，最大值出現(xiàn)在2017年4季度。其中，2015年的3季度、4季度和2016年的1季度、2季度河西水庫營養(yǎng)狀態(tài)處于貧營養(yǎng)狀態(tài)，其它季度均處于中營養(yǎng)狀態(tài)。

表4 河西水庫2014—2018年季度綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)評價結(jié)果

將2014—2018年河西水庫5個指標的年均值代入綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)公式中，計算出年均綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)，其結(jié)果見表5。

年均綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)TLI(∑)范圍在32.26～37.65，最小值出現(xiàn)在2016年，最大值出現(xiàn)在2018年，5a來，河西水庫營養(yǎng)狀態(tài)均處于中營養(yǎng)，主要影響因子為透明度和總氮，其中透明度對河西水庫富營養(yǎng)化的貢獻最大，高錳酸鹽指數(shù)的貢獻最小。年均綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)在35左右波動，表明水質(zhì)狀況良好。

表5 河西水庫2014—2018年綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)評價結(jié)果

2.2 變化趨勢

由圖1可知，2014—2018年河西水庫季度營養(yǎng)狀態(tài)均呈波動式變化，2014和2015年總體呈下降趨勢，其中2015年季度營養(yǎng)狀態(tài)由中營養(yǎng)下降至貧營養(yǎng)；2016、2017、2018年總體呈上升趨勢，其中2016年季度營養(yǎng)狀態(tài)由貧營養(yǎng)上升至中營養(yǎng)。

從圖2可知，5a來，河西水庫營養(yǎng)狀態(tài)呈波動式變化，總體趨于上升，都處于中營養(yǎng)狀態(tài)。

為了準確分析河西水庫富營養(yǎng)化狀態(tài)年際變化趨勢，本文采用Spearman秩相關(guān)系數(shù)法[8]進行分析計算。經(jīng)計算，秩相關(guān)系數(shù)為0.300，是正值，說明河西水庫富營養(yǎng)化狀態(tài)年際變化為上升趨勢。當顯著性水平(單側(cè)檢驗)為0.05，時間周期總數(shù)為5時，秩相關(guān)系數(shù)的臨界值為0.900；由于0.300<0.900，說明河西水庫中營養(yǎng)狀態(tài)上升趨勢不顯著，水質(zhì)中營養(yǎng)狀態(tài)相對穩(wěn)定，水生生態(tài)環(huán)境較好。

2.3 富營養(yǎng)化成因分析

河西水庫污染源主要為徑流區(qū)農(nóng)村耕地面源污染，庫區(qū)與農(nóng)田耕地緊連，粗放式農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與農(nóng)村環(huán)?；A(chǔ)設(shè)施缺乏，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動導(dǎo)致農(nóng)業(yè)面源污染物隨雨水沖刷入庫，造成水體的富營養(yǎng)化。

3 防治措施和建議

(1) 加大聯(lián)合執(zhí)法和監(jiān)管力度

各級管理部門應(yīng)持續(xù)加強河西水庫一級保護區(qū)、二級保護區(qū)和準保護區(qū)內(nèi)的環(huán)境整治及監(jiān)督檢查，特別要加大對水庫一級保護區(qū)的巡查監(jiān)管力度，確保一級保護區(qū)內(nèi)無排污口和網(wǎng)箱養(yǎng)殖，無旅游娛樂設(shè)施，無與取水設(shè)施和水源保護不相關(guān)的建筑物。

(2) 嚴控水庫二級保護區(qū)內(nèi)的農(nóng)業(yè)面源污染

河西水庫二級保護區(qū)內(nèi)要采取農(nóng)業(yè)科學種植，嚴格控制農(nóng)藥、化肥、地膜的使用量，大力推廣使用高效低毒低殘留農(nóng)藥，增施農(nóng)家肥。同時，不斷調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

(3) 完善兩污收集處理設(shè)施

目前，河西水庫二級保護區(qū)內(nèi)有226戶居民，產(chǎn)生的生活污水和垃圾要實行統(tǒng)一集中處置，確保生態(tài)濕地污水處理設(shè)施和生活污水一體化處理設(shè)施正常有效運行。

(4)提升風險和應(yīng)急管理水平

定期對河西水庫開展水質(zhì)監(jiān)測，增加監(jiān)測頻率和生物監(jiān)測，對潛在的生態(tài)風險及時預(yù)警。定期對應(yīng)急預(yù)案進行修訂，保證應(yīng)急物資和技術(shù)儲備。

(5)加強生態(tài)環(huán)保宣傳

經(jīng)常開展水源地環(huán)境保護宣傳，堅持河西水庫“試水”，讓公眾參與水庫徑流區(qū)生態(tài)環(huán)境保護和水庫運行管理，不斷增強群眾的環(huán)保意識。