華南沿海飲用水水源水庫水質(zhì)變化及影響因素

馬騰飛　石林　吳超群　黃瑩波

摘要：受熱帶季風(fēng)季候影響，華南沿海地區(qū)太陽輻射強(qiáng)、氣溫高，導(dǎo)致水庫內(nèi)部的生物地球化學(xué)循環(huán)過程具有明顯的特異性。為探究其水質(zhì)的時空變化及影響因素，以粵西沿海重要飲用水水源地——高州水庫為例，根據(jù)2012～2019年對各主要水質(zhì)斷面的長期監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析了水庫水質(zhì)的時空變化及污染成因;并利用Kendall趨勢檢驗(yàn)和污染物通量計算，對各斷面污染物濃度的變化及污染負(fù)荷定量變化的影響因素進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：① 時間變化方面，研究期內(nèi)高州水庫水質(zhì)在Ⅱ～Ⅲ類之間，2條入庫河流水質(zhì)為Ⅳ類，最大值均出現(xiàn)在2016年，這是由于受水文氣象因素的影響，2016年枯水期間降水量明顯高于其他年份所致。② 空間變化方面，良德水庫南部庫區(qū)的水質(zhì)優(yōu)于北部庫區(qū)，石骨庫區(qū)的水質(zhì)整體優(yōu)于良德庫區(qū)，而TP由入庫斷面至出庫斷面呈不同程度的惡化，表明在徑流、水動力作用下遷移至出庫區(qū)的磷素通過底泥吸收、浮游植物間的相互轉(zhuǎn)化和釋放等方式不斷累積，導(dǎo)致TP惡化最為嚴(yán)重。③ Kendall趨勢檢驗(yàn)方面，TN與上游鄉(xiāng)鎮(zhèn)的人口密度、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值和土地利用方式等有關(guān);TP在沒有外源輸入的情況下，水庫內(nèi)部通過水力交換與自我調(diào)節(jié)等方式將磷源進(jìn)行了釋放;NH3-N在降雨、徑流作用下濃度顯著降低;入庫河流的CODMn含量較高。④ 污染物通量方面，良德庫區(qū)所受納的點(diǎn)源與面源污染中氮、磷和有機(jī)污染負(fù)荷在降低，石骨庫區(qū)的磷污染負(fù)荷下降較為明顯，入庫河流的NH3-N呈高度顯著下降趨勢。

關(guān)鍵詞：水質(zhì)變化; 影響因素; 污染成因; Kendall趨勢檢驗(yàn); 污染物通量計算; 高州水庫; 水源水庫

中圖法分類號： X524

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.10.008

0引 言

水庫是一種介于河流和湖泊間的半人工半自然水體[1]，中國有85%的飲用水來自于湖泊、水庫，水庫作為飲用水水源地的功能不斷強(qiáng)化。然而隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增長，入庫污染負(fù)荷逐年加劇，近10 a來有1/3的重要水庫達(dá)到富營養(yǎng)化水平，其水環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能受到嚴(yán)重威脅[2-5]?！?018年中國生態(tài)環(huán)境狀況公報》調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：111個國控重點(diǎn)湖庫中，水質(zhì)劣于Ⅲ類國家標(biāo)準(zhǔn)的湖庫數(shù)量占33.3%;監(jiān)測富營養(yǎng)狀態(tài)的107個湖庫中，富營養(yǎng)和中營養(yǎng)分別占比29.0%和61.7% [6]。由于水體富營養(yǎng)化受諸多因子的影響，且不同地區(qū)受地理環(huán)境、氣候因素[7]、土地利用方式[8-9]及人類活動[10]等影響使得水庫水質(zhì)在時空上呈現(xiàn)較大差異。華南沿海地區(qū)具有太陽輻射強(qiáng)、氣溫高等特點(diǎn)，加之徑流周期過程易受臺風(fēng)、熱帶氣候的影響與內(nèi)陸地區(qū)存在較大差異，導(dǎo)致水庫內(nèi)部的生物地球化學(xué)循環(huán)過程具有明顯的特異性[11-12]。因此，明晰華南沿海地區(qū)水質(zhì)的時空變化及影響因素是評價其水環(huán)境質(zhì)量、分析污染來源和改善水環(huán)境質(zhì)量的前提 [13]。

高州水庫是華南沿海地區(qū)的重要水源水庫，屬于熱帶季風(fēng)海洋性氣候，近年來隨著人類活動加劇和對水庫的過渡開發(fā)利用，其生態(tài)環(huán)境發(fā)生了很大變化。據(jù)報道，2009～2014年間高州水庫均有不同程度的藍(lán)藻水華暴發(fā)[14]，其富營養(yǎng)程度不斷加劇，逐漸受到學(xué)者們的關(guān)注。2011年，姚玲愛等[15]對其春季藍(lán)藻水華成因進(jìn)行了初步探討;郭躍華等[16]對其水華過程中藍(lán)藻群落的特征做了初步研究;2015年，袁一文等[17]對高州水庫藍(lán)藻群落季節(jié)動態(tài)特征進(jìn)行了探討;2019年，徐鈺等[18]對其浮游植物形態(tài)形狀的季節(jié)變化及影響因子進(jìn)行了分析。然而，以往的研究主要集中在生態(tài)學(xué)方面，基于長時間序列下對高州水庫水質(zhì)的變化及影響因素方面研究較少。因此，為進(jìn)一步探究華南沿海地區(qū)水庫水質(zhì)的變化規(guī)律及影響因素，本文以粵西地區(qū)重要飲用水水源地高州水庫為例，根據(jù)2012～2019年高州水庫各主要水質(zhì)斷面的長期監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析了該水庫水質(zhì)的時空變化及污染成因;并利用Kendall趨勢檢驗(yàn)和污染物通量計算，對各斷面污染物濃度的變化及污染負(fù)荷定量變化的影響因素進(jìn)行了分析，以期為華南沿海水源水庫水資源管理和富營養(yǎng)化治理提供依據(jù)，對確保地區(qū)飲用水安全，促進(jìn)社會、經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展具有重要意義。

1研究區(qū)域概況

高州水庫位于粵西茂名市高州東北部的鑒江上游，是一項(xiàng)以工業(yè)、城市生活供水、農(nóng)業(yè)灌溉為主，結(jié)合防洪、發(fā)電、航運(yùn)、養(yǎng)殖等綜合利用的大型水庫，被譽(yù)為茂名乃至粵西中下游平原的“生命之庫”。高州水庫經(jīng)上游一級支流的大井河和曹江匯集，由良德、石骨兩水庫通過龍頭坳連通渠連結(jié)而成，總集水面積1 022 km2，總庫容11.5億m3，最大水深96 m;其中，良德水庫位于主要支流大井河上，石骨水庫位于主要支流曹江上。在高州水庫及其入庫河流上共選取7個水質(zhì)監(jiān)測斷面（見圖1），從上至下、先左后右分別為S1（良德大壩）、S2（良德黃塘水入口）、S3（良德大井河入口）、S4（石骨供水口）、S5（石骨庫心）、S6（石骨庫尾）、S7（石骨曹江入口）。其中，S1、S4、S5和S6用于監(jiān)測良德水庫和石骨水庫的表層水質(zhì)，按湖庫標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價;S2、S3和S7用于監(jiān)測入庫河流水質(zhì)，按河流標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價。

2樣品采集與測定

樣品的采集與分析嚴(yán)格按照SL 219-2013《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》的要求執(zhí)行，所有監(jiān)測斷面除S5（2012～2016年每年監(jiān)測4次）外，其余水質(zhì)斷面監(jiān)測頻次均為每年12次。水質(zhì)指標(biāo)TN采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法（HJ 636-2012），TP采用鉬酸氨分光光度法（GB 11893-89），NH3-N采用連續(xù)流動-水楊酸分光光度法（HJ 665-2013），CODMn采用高錳酸鉀法（GB 11892-89）進(jìn)行測定，并根據(jù)GB 3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》對2012～2019年各斷面水質(zhì)進(jìn)行綜合評價。根據(jù)長期監(jiān)測結(jié)果，本文僅限于對研究區(qū)域水體中的4項(xiàng)污染指標(biāo)進(jìn)行單因子評價，對于監(jiān)測結(jié)果小于檢出限及長期達(dá)到Ⅰ類水質(zhì)的指標(biāo)不在本次評價范圍內(nèi)。其次，鑒于本文現(xiàn)有的監(jiān)測工作狀況，水質(zhì)評價范圍僅限于良德大壩水域、石骨庫區(qū)的石骨供水口水域、石骨庫心水域和石骨庫尾水域。

3評價方法

3.1水質(zhì)評價

采用水質(zhì)指數(shù)法（WQI）對研究區(qū)水質(zhì)進(jìn)行綜合評價[19]，該方法能夠有效地將許多物理和化學(xué)參數(shù)轉(zhuǎn)換為反映水質(zhì)水平的單一值，可以完整地表達(dá)水體綜合水質(zhì)信息，從而消除了單獨(dú)評價參數(shù)之間的差異。以GB3838-2012《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》為基礎(chǔ)，根據(jù)廣東省水利廳頒布的《廣東省地表水功能區(qū)劃》，研究區(qū)采用Ⅱ類水質(zhì)目標(biāo)參與計算。由于文中所選取的評價指標(biāo)為非溶解氧指標(biāo)（不包括pH），具有最低濃度值，且對水質(zhì)的損害程度隨其濃度的增加而增加，因此計算公式為

3.2水質(zhì)空間變化

使用出入庫斷面水質(zhì)計算水質(zhì)空間變化率，用以表示河流由入庫斷面到出庫斷面水質(zhì)發(fā)生的整體變化。水質(zhì)空間變化率公式如下：

3.3Kendall趨勢檢驗(yàn)

水質(zhì)趨勢變化采用季節(jié)性Kendall檢驗(yàn)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析[20]，模型基于Hirsch等在提出季節(jié)性Kendall檢驗(yàn)的同時，根據(jù)Sen斜率公式，利用線性無偏估計對趨勢大小給出了定量指標(biāo)。

3.4數(shù)據(jù)處理

文中數(shù)據(jù)處理通過Microsoft Excel 2019完成，水質(zhì)趨勢分析圖采用Origin 9.0繪制，并通過SPSS 19.0計算Pearson簡單相關(guān)系數(shù)分析環(huán)境因子與水文氣象指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系。

4結(jié)果與分析

4.1TN、TP、NH3-N、CODMn時空變化

4.1.1水質(zhì)時間變化

由圖2可看出：對于良德庫區(qū)來說，S1監(jiān)測點(diǎn)的TN濃度先呈“W”型波動后開始下降，2016年達(dá)到峰值，平均濃度（0.60±0.09）mg/L，水質(zhì)類別為Ⅲ類;TP無明顯波動，平均濃度（0.02±0.01）mg/L，水質(zhì)類別為Ⅱ類;NH3-N變化較為平緩，平均濃度（0.12±0.03）mg/L，水質(zhì)類別為Ⅰ類;CODMn的變化呈“M”型波動，總體表現(xiàn)為先上升后下降，平均濃度（1.84±0.2）mg/L，水質(zhì)類別為Ⅰ類。S2 監(jiān)測點(diǎn)TN濃度明顯高于S1監(jiān)測點(diǎn)，在2016年達(dá)到峰值1.50 mg/L，其余年份變化不大，平均濃度（1.25±0.11）mg/L，水質(zhì)類別為Ⅳ類;TP、NH3-N變化同S1，水質(zhì)類別均為Ⅱ類;CODMn總體呈先上升后下降的趨勢，轉(zhuǎn)折點(diǎn)為2016年2.70 mg/L，平均濃度（2.04±0.43）mg/L，水質(zhì)類別為Ⅱ類。S3 監(jiān)測點(diǎn)的TN、TP、NH3-N、CODMn濃度均明顯高于S1，TN水質(zhì)類別為Ⅳ類，平均濃度（1.08±0.09）mg/L，其余水質(zhì)均為Ⅱ類。

對于石骨庫區(qū)來說，S4、S5、S6、S7 監(jiān)測點(diǎn)的TN總體呈先上升后下降的趨勢，最高值均出現(xiàn)在2016年，平均濃度分別為（0.71±0.17）、（0.74±0.10）、（0.77±0.10）、（1.08±0.14）mg/L，可看到S7監(jiān)測點(diǎn)的 TN濃度明顯高于S4、S5、S6測點(diǎn)的。TP和NH3-N濃度變化均不明顯，S4、S5、S6監(jiān)測點(diǎn)的 TP平均濃度為（0.02±0.01）～（0.03±0.01）mg/L，水質(zhì)類別為Ⅱ～Ⅲ類;NH3-N平均濃度為（0.10±0.03）～（0.12±0.03）mg/L，水質(zhì)類別為Ⅰ類;而S7監(jiān)測點(diǎn)的TP、NH3-N平均濃度分別為（0.07±0.01）和（0.17±0.04）mg/L，水質(zhì)類別為Ⅰ類。CODMn平均濃度為（1.74±0.13）～（1.90±0.33）mg/L，不同斷面間年際變差較大。

總體而言，研究期內(nèi)庫區(qū)TN水質(zhì)類別為Ⅲ類，2條入庫河流為Ⅳ類，最高期均出現(xiàn)在2016年;TP濃度變化不明顯，在Ⅱ～Ⅲ類之間;NH3-N、CODMn濃度的波動各有差異，但水質(zhì)均在Ⅰ～Ⅱ之間;可發(fā)現(xiàn)入庫河流氮磷營養(yǎng)鹽及氨氮含量明顯高于庫區(qū)，有機(jī)污染指標(biāo)水質(zhì)較好。有研究發(fā)現(xiàn)[21]，支流匯入?yún)^(qū)的TN高于良德以及石骨庫區(qū)，與本文結(jié)果一致。

4.1.2水質(zhì)空間變化

根據(jù)式（3） 可以得到良德水庫入出庫斷面S2到S1、S3到S1水質(zhì)與污染因子的年際空間變化率，并分別用k1和k2表示，如圖3所示。從圖3（a）可以看出：k1、k2的變化趨勢相同且均為正，說明水庫水質(zhì)總體趨于好轉(zhuǎn);通過線性擬合后k2的斜率大于k1，表明流經(jīng)良德水庫南部庫區(qū)的水質(zhì)優(yōu)于北部庫區(qū)，這可能與北部庫區(qū)所在的東岸鎮(zhèn)是高州市2個特大鎮(zhèn)之一有關(guān)，其人口密集且近年來大力發(fā)展工業(yè)，GDP在全市28個鎮(zhèn)（街）中排名第3。2012～2014年水質(zhì)有所下降，2015年開始逐步趨于好轉(zhuǎn)并在2017年空間變化幅度達(dá)到最大，這與2017年各鄉(xiāng)鎮(zhèn)在水庫集水區(qū)積極推進(jìn)“三清三拆三整治”有關(guān)，根據(jù)高州市年鑒相關(guān)記載，各鎮(zhèn)共拆違章建筑、危舊房屋、廢棄散養(yǎng)殖場、露天排污等，清拆面積達(dá)135 984 m2，并清理積存垃圾、雜草廢物、塘溪淤泥及漂浮物，整治生活垃圾、生活污水及水體污染，其效果顯著。

由于石骨水庫的入庫河流僅有一條，即用k3表示入出庫斷面S7到S4水質(zhì)的年際空間變化率。由圖3（b）可以看到：k3在2014年水質(zhì)空間變化率為負(fù)值，表明流經(jīng)石骨庫區(qū)的水質(zhì)發(fā)生了惡化，這可能與集水區(qū)所在的長坡鎮(zhèn)當(dāng)年經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、人口增長、城鎮(zhèn)化建設(shè)和土地利用類型的改變等一系列因素有關(guān)。據(jù)相關(guān)資料記載，2014年長坡鎮(zhèn)為轉(zhuǎn)變政府職能，通過加大招商引資力度，全鎮(zhèn)新增企業(yè)9家，完成工業(yè)總值14.12億元;其次，為加大投入，2014年全鎮(zhèn)新增人口占比11.43%;另外，為大力促進(jìn)城鎮(zhèn)發(fā)展，在入庫河流上游修建集娛樂、文化、健身為一體的多功能文化廣場和亮燈工程等項(xiàng)目建設(shè);最后長坡鎮(zhèn)為創(chuàng)建“林業(yè)生態(tài)鎮(zhèn)”，新增綠化面積71.67 hm2（1 075 畝），建立了生態(tài)示范村、森林圩鎮(zhèn)、森林小區(qū)等，這一系列社會發(fā)展因素導(dǎo)致2014年水質(zhì)發(fā)生惡化。其余年份的水質(zhì)均有好轉(zhuǎn)，2017年和2018年空間變化幅度最大，這可能與這2 a長坡鎮(zhèn)積極引導(dǎo)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、加大城鄉(xiāng)清潔、圩街整治和推行河長制等政策實(shí)施有關(guān)。通過線性擬合說明流經(jīng)石骨庫區(qū)的水質(zhì)也呈好轉(zhuǎn)趨勢，其線性擬合的斜率大于k1、k2，表明其水質(zhì)總體優(yōu)于良德庫區(qū)，這與周靜[22]在對廣東省水源水庫的研究中指出良德庫區(qū)水體富營養(yǎng)化程度嚴(yán)重于石骨庫區(qū)相一致。

4.1.3主要污染指標(biāo)的空間變化

入出庫水質(zhì)指標(biāo)的年際空間變化率如圖4所示。分析可以得到：

（1） 對于良德水庫入出庫點(diǎn)S2到S1的年際空間變化率k1而言，CODMn的空間變化率在2012年和2013年分別下降了-15.4%和-11.1%;TP的空間變化率在2014年和2015年分別下降了-45.0%和-22.2%;NH3-N的空間變化率在2019年下降了-9.1%，說明北部庫區(qū)水質(zhì)各指標(biāo)在空間上均有不同程度的惡化，并以TP惡化最為明顯。

（2） 對于良德水庫入出庫點(diǎn)S3到S1的年際空間變化率k2而言，TP的空間變化率在2014，2015年和2018年分別下降了-90.2%，-76.0%和-60.0%，其余指標(biāo)變幅均為正，說明k2 各指標(biāo)中TP惡化也最為嚴(yán)重。

（3） 對于石骨水庫入出庫點(diǎn)S7到S4水質(zhì)的年際空間變化率k3而言，TP的空間變化率在2012～2015年為負(fù)，2014年最大達(dá)到了-100.0%，說明石骨庫區(qū)TP污染較重，而2016～2019年各水質(zhì)指標(biāo)逐漸趨于好轉(zhuǎn)?？傮w而言，由入庫斷面至出庫斷面兩庫區(qū)TP空間上呈不同程度的惡化，說明由入庫河流帶來的磷營養(yǎng)鹽加重了水庫的內(nèi)源負(fù)荷，并在徑流、水動力作用等水環(huán)境條件下，遷移至出庫區(qū)的磷素通過底泥吸收、浮游植物間的相互轉(zhuǎn)化和釋放等方式不斷累積，這可能是導(dǎo)致入出庫斷面空間變幅較大的原因。

4.2TN、TP、NH3-N、CODMn濃度變化趨勢檢驗(yàn)

4.2.1Kendall趨勢檢驗(yàn)

文中采用季節(jié)性Kendall檢驗(yàn)法計算各斷面污染物的濃度變化率統(tǒng)計值t，以t值表示趨勢變化的情況，以α表示顯著性趨勢，計算結(jié)果如表1所列。

從水質(zhì)變化的濃度來看，3條入庫河流S2、S3與S7監(jiān)測站點(diǎn)的TN、TP、NH3-N、CODMn濃度均高于庫區(qū)的S1、S4、S5與S6，一方面與水質(zhì)年際間的整體趨勢變化相一致，另一方面說明入庫河流是庫區(qū)營養(yǎng)鹽的主要輸送者，而有研究發(fā)現(xiàn)庫區(qū)沉積物中TN、TP含量高于入庫河口[21]，可進(jìn)一步說明在上游來水與泥沙沉降等作用下通過沉積與富集后減少了庫區(qū)營養(yǎng)鹽的含量。

從各指標(biāo)的變化趨勢來看，對于TN而言，其濃度在S1～S6監(jiān)測點(diǎn)均無明顯升降，但在石骨庫區(qū)的入庫河流S7監(jiān)測點(diǎn)呈顯著上升，這可能與上游鄉(xiāng)鎮(zhèn)的人口密度、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值和土地利用方式等有關(guān)，支流所在的大坡鎮(zhèn)屬于高州市中心城鎮(zhèn)，人口密集，且林地面積最大;近年來為積極貫徹國家精準(zhǔn)扶貧任務(wù)，所在大坡鎮(zhèn)大力發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地，其中百香果種植面積達(dá)100多公頃，生產(chǎn)總值同比增長8.2%。對于TP而言，其濃度在S2與S7監(jiān)測點(diǎn)即入庫河流無明顯升降趨勢，而在S1、S4、S5、S6與S3監(jiān)測點(diǎn)則呈高度顯著下降，說明在沒有外源輸入情況下水庫內(nèi)部通過水力交換與自我調(diào)節(jié)等方式將磷源進(jìn)行了釋放。對于NH3-N而言，2條入庫河流在S3、S7測點(diǎn)與石骨庫區(qū)S4、S6測點(diǎn)呈顯著下降，陳仕奇等[23]在三峽庫區(qū)的研究中發(fā)現(xiàn)，銨態(tài)氮隨徑流遷移能力較強(qiáng)，說明銨態(tài)氮含量在降雨、徑流作用下顯著降低。對于CODMn而言，3條入庫河流S2、S3 與S7均呈顯著上升，庫區(qū)無明顯升降，說明入庫河流的有機(jī)污染負(fù)荷含量較高，有研究對高州水庫集水區(qū)污染源分布特征研究發(fā)現(xiàn)[24]，COD、NH3-N、 TN、TP污染物輸出量中以COD最高，達(dá)到8 192.83 t/a，其中非點(diǎn)源污染COD占總輸出量的87%。

4.2.24項(xiàng)污染物通量變化

采用Webb提出的方法，利用污染物瞬時濃度與各時段平均流量之積來估算斷面污染物通量，進(jìn)而判斷污染物總量的增減變化[25-27]。由于文中僅有S1、S4、S7斷面與水文斷面相結(jié)合，因此根據(jù)流量監(jiān)測資料對3個斷面污染物輸送率進(jìn)行Kendall趨勢分析，進(jìn)而判斷良德庫區(qū)、石骨庫區(qū)及石骨入庫河流的污染負(fù)荷的定量變化及趨勢，結(jié)果如表2所列。

對于S1所代表的良德庫區(qū)，TN、TP、NH3-N、CODMn污染通量均呈顯著下降，說明S1所受納的點(diǎn)源與面源污染中氮磷和有機(jī)污染負(fù)荷在降低，這與近年來通過對庫區(qū)集水區(qū)域附近的重要城鎮(zhèn)進(jìn)行垃圾處理、關(guān)閉散養(yǎng)的畜禽養(yǎng)殖、建立污水處理廠等生態(tài)保護(hù)措施的實(shí)施有關(guān)，且效果明顯。對于S4代表的石骨庫區(qū)，TP、NH3-N污染能量呈顯著下降，TN、CODMn污染能量無明顯升降，說明相比氮污染負(fù)荷，磷污染負(fù)荷下降較為明顯;而對于S7代表的入庫河流，NH3-N污染能量也呈高度顯著下降，其余指標(biāo)的污染通量無明顯變化。有研究發(fā)現(xiàn)[24]：2012年之前農(nóng)村生活污染是NH3-N的主要污染源，貢獻(xiàn)率為63%，且集水區(qū)內(nèi)不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)單位面積NH3-N負(fù)荷強(qiáng)度為2.43～5.24 kg/hm2;而近年來，石骨庫區(qū)所在的大坡鎮(zhèn)通過引導(dǎo)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，打造環(huán)境友好型、勞動密集型的工業(yè)園區(qū)，加強(qiáng)城鄉(xiāng)清潔及圩街整治，并加強(qiáng)新農(nóng)村建設(shè)及推行河長制等手段，不斷改善集水區(qū)的生態(tài)環(huán)境，NH3-N的污染貢獻(xiàn)率及負(fù)荷強(qiáng)度已大大降低。

4.3水文氣象指標(biāo)趨勢變化

由圖5可看到：研究期內(nèi)降水量主要集中在4～9月豐水期，占年均降水量的80%，2013年和2018年8月，受強(qiáng)臺風(fēng)“白鹿”和“貝碧嘉”的影響，降水量分別累計達(dá)659.3 mm和586.6 mm。水位的年際變化與降水量相反，表現(xiàn)為先下降后上升、枯水期高于豐水期的特征，平均水位為83.16 mm。入庫流量年際間變化趨勢與水位相反，豐水期高于枯水期，除2013年波動幅度較大外，其余年份變化相差不大。水溫與降水量的變化趨勢相同，平均水溫為24.0 ℃，表現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化，夏季（5～9月）水溫高于其他季節(jié)。

總體而言，研究期內(nèi)降水量分配不均，豐水期和枯水期年際變差大，強(qiáng)臺風(fēng)往往伴隨著強(qiáng)降雨，并在洪水期削減洪峰，以增加枯水期的流量，使得水位的變化趨勢與降雨量、入庫流量相反，水溫則表現(xiàn)出明顯的季節(jié)差異。

5討 論

5.1水質(zhì)變化原因分析

TN和TP是浮游植物生長所必須的營養(yǎng)元素，是水體富營養(yǎng)化的根本原因[28]，NH3-N和CODMn是水體有機(jī)物污染的重要指標(biāo)[29]。有研究發(fā)現(xiàn)[30]，營養(yǎng)鹽的濃度可以通過水文過程控制，氣候的年際波動和極端氣候事件都可能會影響水庫的水質(zhì)變化。通過Pearson相關(guān)性分析（見表3～4），枯水期間，水庫降水量與TN、TP均呈正相關(guān)，但與TN相關(guān)性較強(qiáng)，尤其是2016年枯水期降水量明顯高于其他年份，主要是由于：① 地表長期積累的高濃度污染物經(jīng)長時間降雨后隨地表徑流進(jìn)入庫區(qū);② 短時強(qiáng)降雨能夠?qū)Φ乇碓斐蓮?qiáng)有力沖刷，特別是山區(qū)坡地等原本脆弱的地質(zhì)條件更易受其影響[31-33]，導(dǎo)致大量的水土流失及氮磷營養(yǎng)鹽、農(nóng)藥等污染物質(zhì)進(jìn)入水體，使污染物濃度升高，引起水體質(zhì)量下降。相比氮磷營養(yǎng)鹽，水庫受有機(jī)污染影響程度較小，枯水期水文氣象因子與NH3-N均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，水位與CODMn呈顯著正相關(guān)，說明枯水季節(jié)受人類活動影響大，NH3-N隨支流直接匯入庫區(qū)造成污染負(fù)荷有所增加;CODMn污染負(fù)荷隨庫區(qū)水位的高低而同步變化。

豐水期期間，降水量、流量和水溫均與TP呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明由于降水量增加，水體沖刷率高，水位波動較大，增加了水體之間的交換能力[34]，對水體中各離子的濃度起到一定稀釋作用;其次，表層水溫增加，水體分層加劇，一部分磷進(jìn)入水庫沉積物中，導(dǎo)致磷營養(yǎng)鹽含量大幅降低，而其他指標(biāo)也有不同程度的下降。另外，水溫是氣候變化最直接的響應(yīng)，溫度上升會引起水庫中含氧量的減少，尤其是底部同溫缺氧層深度的加大，易使水庫底部沉積物發(fā)生一系列微生物厭氧反應(yīng)，促使底泥中N、P等營養(yǎng)元素的溶出，并會隨著水庫季節(jié)性的對流循環(huán)運(yùn)動，轉(zhuǎn)移到水庫表層水體[35]。豐水期降水量、流量、水溫與有機(jī)污染因子也均呈負(fù)相關(guān)，說明降雨強(qiáng)度對水體的有機(jī)污染負(fù)荷具有一定稀釋作用;流量與NH3-N呈顯著負(fù)相關(guān)，是由于入庫流量越大對入庫水體的沖刷率越強(qiáng)，NH3-N負(fù)荷含量越低。

5.2污染防治對策分析

高州水庫所在的飲用水水源保護(hù)區(qū)為國家重點(diǎn)飲用水水源地，自2012年生態(tài)保護(hù)方案實(shí)施以來，水庫水質(zhì)長期穩(wěn)定并達(dá)到國家地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，而功能區(qū)定位是Ⅱ類水質(zhì)目標(biāo)，離目標(biāo)水質(zhì)還有一定差距。近年來，水源地的保護(hù)逐步受到各相關(guān)部門的重視，并逐步建立國控一期、二期水質(zhì)自動監(jiān)測站，以實(shí)時追蹤、了解各水源地水質(zhì)狀況，因此水庫的生態(tài)保護(hù)措施逐步趨于常態(tài)化，水質(zhì)雖趨于好轉(zhuǎn)，但完全達(dá)到Ⅱ類卻有所困難，尤其是氮營養(yǎng)鹽的含量。原因如下：① 高州水庫屬于大型水庫，水力滯留時間較長，內(nèi)部水體交換能力弱，氮磷含量的升高為水庫中的浮游植物和大型水生植物等提供了充足的營養(yǎng)鹽，而且隨著水庫年齡的增長，有機(jī)體的初級生產(chǎn)力越來越大。② 高州水庫集水區(qū)各鎮(zhèn)沿河而布，雖制定了具體的生態(tài)保護(hù)措施，但長期采樣調(diào)查發(fā)現(xiàn)點(diǎn)源污染與農(nóng)業(yè)面源污染的情況并不能完全收治，甚至居民為了提高經(jīng)濟(jì)收入，許多養(yǎng)殖、小工廠悄然出現(xiàn)，防不勝防，致使水庫營養(yǎng)鹽含量只能保持至中營養(yǎng)狀態(tài)。③ 入庫河道的底泥疏浚雖可在短期內(nèi)降低河口處底泥的內(nèi)源釋放量，但在降雨、徑流等驅(qū)動作用下，又會出現(xiàn)新的污染物[36]，同時疏浚區(qū)的水生植物大量消亡，導(dǎo)致了水體逐漸發(fā)展為以浮游植物為主的藻型水體，而入庫河流又是庫區(qū)營養(yǎng)鹽的主要來源，必須從水庫上游流域經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境關(guān)系出發(fā)，并與水庫水環(huán)境保護(hù)目標(biāo)相匹配，從而達(dá)到社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和諧發(fā)展。

因此，要從便于控制、集中處理的角度，對水庫流域內(nèi)的產(chǎn)業(yè)布局進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，形成低污染、循環(huán)發(fā)展的生態(tài)經(jīng)濟(jì)模式，從源頭上減少污染物排放量;在結(jié)構(gòu)調(diào)整減排的基礎(chǔ)上，開展農(nóng)村生活治理、農(nóng)田面源控制、農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖污染控制、水土流失污染控制，并結(jié)合流域監(jiān)管體系，進(jìn)一步強(qiáng)化宣傳教育、生態(tài)文明觀念建設(shè)，確保流域水環(huán)境得到有效保護(hù)，污染治理得到有效控制。

6結(jié) 論

（1） 2012～2019年間，高州水庫TN水質(zhì)類別為Ⅲ類，2條入庫河流為Ⅳ類水質(zhì)河流，最大值均出現(xiàn)在2016年;TP濃度變化不明顯，在Ⅱ～Ⅲ類之間;NH3-N、CODMn的波動各有差異，但水質(zhì)均在Ⅰ～Ⅱ之間;入庫河流氮營養(yǎng)鹽明顯高于庫區(qū)，磷營養(yǎng)鹽變化不明顯，有機(jī)污染指標(biāo)水質(zhì)較好。從空間變化上看，水庫水質(zhì)總體趨于好轉(zhuǎn)，經(jīng)線性擬合后發(fā)現(xiàn)流經(jīng)良德水庫南部庫區(qū)的水質(zhì)優(yōu)于北部庫區(qū)，而石骨庫區(qū)的水質(zhì)整體優(yōu)于良德庫區(qū);水質(zhì)指標(biāo)中兩庫區(qū)TP由入庫斷面至出庫斷面均有不同程度的惡化。

（2） Kendall趨勢檢驗(yàn)結(jié)果說明，3條入庫河流S2、S3與S7的TN、TP、NH3-N、CODMn濃度均高于庫區(qū)的S1、S4、S5與S6，一方面與水質(zhì)年際間的整體趨勢變化相一致，另一方面說明入庫河流是庫區(qū)營養(yǎng)鹽的主要輸送者。從各指標(biāo)的變化趨勢來看，對于TN而言，S1～S6均無明顯升降，而石骨庫區(qū)的入庫河流S7呈顯著上升，這可能與上游鄉(xiāng)鎮(zhèn)的人口密度、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值和土地利用方式等有關(guān);對于TP而言，S2與S7即入庫河流無明顯升降趨勢，而S1、S4、S5、S6與S3呈高度顯著下降，說明在沒有外源輸入情況下水庫內(nèi)部通過水力交換與自我調(diào)節(jié)等方式將磷源進(jìn)行了釋放;對于NH3-N而言，2條入庫河流S3、S7與石骨庫區(qū)S4、S6呈顯著下降，說明銨態(tài)氮在降雨、徑流作用下濃度顯著降低;對于CODMn而言，3條入庫河流S2、S3 與S7均呈顯著上升，庫區(qū)無明顯升降，說明入庫河流的有機(jī)污染負(fù)荷含量較高。

（3） 污染物通量結(jié)果說明，良德庫區(qū)的TN、TP、NH3-N、CODMn污染通量均呈顯著下降，說明集水區(qū)所受納的點(diǎn)源與面源污染中氮磷和有機(jī)污染負(fù)荷在降低，這與近年來通過對庫區(qū)集水區(qū)域附近的重要城鎮(zhèn)進(jìn)行垃圾處理、關(guān)閉散養(yǎng)的畜禽養(yǎng)殖、建立污水處理廠等生態(tài)保護(hù)措施的實(shí)施有關(guān)，且效果顯著。石骨庫區(qū)的TP、NH3-N污染通量呈顯著下降，TN、CODMn污染通量無明顯升降，說明相比氮污染負(fù)荷，磷污染負(fù)荷下降較為明顯;對于入庫河流，NH3-N污染通量也呈高度顯著下降，其余指標(biāo)的污染通量無明顯變化。

（4） 水文氣象指標(biāo)與污染因子的相關(guān)關(guān)系說明，枯水期間，水庫降水量與TN、TP呈正相關(guān)，但與TN相關(guān)性較強(qiáng)，各水文氣象因子與NH3-N均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，水位與CODMn呈顯著正相關(guān)。豐水期期間，降水量、流量和水溫均與TP、有機(jī)污染因子呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，且流量與NH3-N呈顯著負(fù)相關(guān)。

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（編輯：劉 媛）

Abstract：Affected by the tropical monsoon season，the solar radiation is strong and the temperature is high in coastal areas of South China，resulting in significant specificity of bio-geochemical cycling processes within the reservoirs.In order to investigate the temporal and spatial changes and influencing factors of water quality，this article takes the Gaozhou Reservoir as an example，which was an important drinking water source in the western coast of Guangdong Province.Based on the long-term monitoring data of major water quality sections from 2012 to 2019，the spatial and temporal changes of reservoir water quality and the causes of pollution were analyzed.In addition，the changes of pollutant concentrations at each section and the quantitative changes of pollution load were analyzed by using Kendall trend test and pollutant flux calculation.The results show that：①? In terms of temporal changes，the water quality of Gaozhou reservoir ranged from Class Ⅱ to Class Ⅲ，and the two inlet rivers was Class Ⅳ，with the maximum value occurring in 2016.This was due to the influence of hydro-meteorological factors and the significantly higher precipitation during the dry period in 2016.②? In terms of spatial variation，the water quality in the southern of Liangde Reservoir was better than that in the northern，and the water quality in the Shigu Reservoir area was better than that in Liangde Reservoir area as a whole.While the TP deteriorated at different degrees from the inlet section to the outlet section，which indicated that under the action of runoff and hydrodynamics the phosphorus migrating to the outlet section accumulated through absorption in the bottom sediment，mutual transformation and release among phytoplankton，resulting in the most serious deterioration of TP.③? In the Kendall trend test，TN was related to the population density，gross industrial and agricultural products and land use patterns of the upstream townships，and TP was released from the reservoir through hydraulic exchange and self-regulation in the absence of exogenous input.The concentration of NH3-N decreased significantly under the effect of rainfall and runoff;the CODMn content in the reservoir rivers was high.④? In terms of pollutant flux，the load of nitrogen，phosphorus and organic pollution from the point source and non-point source pollution received by the Liangde reservoir area was decreasing.The phosphorus pollution load of the Shigu Reservoir area has dropped significantly，and NH3-N in the inlet river of reservoir was showing a highly significant decreasing trend.

Key words：water quality variation;influence factors;pollution causes;Kendall trend test;pollutants flux calculation;Gaozhou Reservoir;drinking water reservoir