2011—2021年溧水區(qū)中型水庫水質(zhì)狀況及富營養(yǎng)化趨勢

龔 暢，陳 霞，芮 峰，李香華，張 青

（1.江蘇省水文水資源勘測局宿遷分局，江蘇 宿遷 223899；2.江蘇省水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測總站，江蘇 南京 210012；3.江蘇省水文水資源勘測局南京分局，江蘇 南京 210008）

水庫中氮、磷等營養(yǎng)鹽過多會造成水體富營養(yǎng)化［1-5］，本文根據(jù)溧水區(qū)6座中型水庫2011—2021年的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，全面了解水庫水質(zhì)狀況和富營養(yǎng)化程度，通過對水庫富營養(yǎng)化進行分析和評價，為溧水區(qū)水庫水質(zhì)安全和富營養(yǎng)化防治提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究方法

1.1 水質(zhì)類別評價方法

根據(jù)溧水區(qū)中型水庫的特點及主要功能，確定參評項目為：pH、DO、CODMn、NH3-N、TN、TP共6項。

評價標準采用《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838—2002），水質(zhì)類別評價方法采用《地表水資源質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)程》（SL395—2007）中水質(zhì)評價方法，即根據(jù)各評價指標單項評價結(jié)果，取最差水質(zhì)類別作為評價水體水質(zhì)綜合評價類別。

1.2 水庫富營養(yǎng)化評價方法

采用SL395—2007 中湖庫營養(yǎng)狀態(tài)評價方法。評價參數(shù)為：CODMn、TP、TN、Chl-a、SD。湖庫營養(yǎng)狀態(tài)評價標準及分級方法見表1。

評價方法為水庫營養(yǎng)狀態(tài)評價應(yīng)采用指數(shù)法。根據(jù)表1 采用指數(shù)法進行湖庫營養(yǎng)狀態(tài)評價，包括以下幾個步驟：（1）采用線性插值法將水質(zhì)項目質(zhì)量濃度值轉(zhuǎn)換為賦分值；（2）按式（1）計算營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)IE；（3）參照表1，根據(jù)營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)確定營養(yǎng)狀態(tài)分級。

表1 湖泊（水庫）營養(yǎng)狀態(tài)評價標準及分級方法

式中：IE為營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；En為評價項目賦分值；N為評價項目個數(shù)。

2 研究區(qū)域概況

溧水區(qū)域主要分屬石臼湖水系和秦淮河水系，區(qū)域境內(nèi)有6座中型水庫，分別為方便水庫、中山水庫、姚家水庫、赭山頭水庫、臥龍水庫、老鴉壩水庫，除臥龍水庫外其他5座水庫均為飲用水源區(qū)，其中方便水庫、中山水庫為省級飲用水源地，這些水庫為溧水區(qū)的氣候調(diào)節(jié)、維持生態(tài)平衡、城鄉(xiāng)供水、農(nóng)業(yè)灌溉、休閑旅游提供了豐富的資源。6座中型水庫基本情況見表2。

表2 溧水區(qū)各水庫基本情況

3 水質(zhì)評價

本文選用2011年1月—2021年12月每月資料進行統(tǒng)計和評價。根據(jù)常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測資料進行評價，在TP、TN 不參評情況下，各水庫水質(zhì)綜合評價結(jié)果均為Ⅱ~Ⅲ類，達標率為100%；在TP、TN 參評情況下，水質(zhì)綜合評價結(jié)果為Ⅱ~劣Ⅴ類，2011—2021年水庫水質(zhì)類別評價統(tǒng)計見表3。

表3 2011—2021年水庫水質(zhì)類別（TP、TN參評）綜合評價統(tǒng)計結(jié)果

根據(jù)表3 統(tǒng)計結(jié)果，在TP、TN 參評情況下，2011—2021年間除臥龍水庫外其他水庫Ⅲ類水占比均達50%以上。出現(xiàn)劣于Ⅲ類（不達標）的時段，方便水庫比例達到17.5%，中山水庫比例達到9.8%，姚家水庫比例達到25.0%，赭山頭水庫比例達到31.1%，臥龍水庫比例達到43.1%，老鴉壩水庫達到18.2%，主要超標項目為TN、TP。其中方便水庫、中山水庫、老鴉壩水庫水質(zhì)相對較好，10年間達Ⅲ類比例均在80%以上，所有水庫2016年以后均未出現(xiàn)Ⅴ~劣Ⅴ類水質(zhì)。

表3 沂北地區(qū)水庫群3月和9月Shannon-Wiener指數(shù)（H′）與水化學(xué)指標相關(guān)分析

4 富營養(yǎng)化評價

本文選用2011年1月—2021年12月資料進行統(tǒng)計和評價。為更直觀地表示各水庫營養(yǎng)狀態(tài)變化趨勢，按照月度對營養(yǎng)化狀態(tài)指數(shù)（IE）均值進行統(tǒng)計比較，見圖1。由圖1可以看出，方便、中山、姚家、赭山頭、老鴉壩、臥龍水庫大部分時段營養(yǎng)化狀態(tài)指數(shù)為40~50之間，處于中營養(yǎng)水平，僅少數(shù)時段為輕度富營養(yǎng)化，年度差異并不顯著。

圖1 2011—2021年各水庫營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)變化趨勢

5 主要污染指標變化趨勢及與降雨量、水位關(guān)系

5.1 主要污染指標變化趨勢

以中山水庫為例，分析溧水區(qū)中型水庫10年間主要污染指標變化趨勢（圖2）。從圖2看出，中山水庫TP、TN 有緩慢下降趨勢；NH3-N 呈跳躍式變化，2011—2017年間月度差異較大，2018年以后NH3-N質(zhì)量濃度明顯下降，未出現(xiàn)反彈；CODMn變化趨勢比較平穩(wěn)，無明顯上升或下降趨勢。

圖2 中山水庫2011—2021年主要污染指標變化趨勢

5.2 氮磷質(zhì)量濃度與降水量及水位關(guān)系

以中山水庫為例，分析水庫氮磷質(zhì)量濃度與降水量及水位的關(guān)系（圖3~4）。從圖3~4可以看出，水質(zhì)氮磷質(zhì)量濃度與降水量及水庫水位無顯著相關(guān)性，降水量增大，水位增高，按常理氮磷質(zhì)量濃度應(yīng)降低，但中山水庫氮磷質(zhì)量濃度有時隨降水量的增加反而升高。

圖3 TP、TN質(zhì)量濃度與降水量關(guān)系

圖4 TP、TN質(zhì)量濃度與水庫水位關(guān)系

6 結(jié) 語

溧水區(qū)中型水庫水質(zhì)絕大部分處于Ⅱ~Ⅳ類，2011—2015年部分時段水庫水質(zhì)欠佳，超標項目主要為TN、TP，2016年以后水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn)。

富營養(yǎng)化評價結(jié)果表明，各供水水庫基本處于中營養(yǎng)水平，且變化趨勢平穩(wěn)，在現(xiàn)有條件不改變的情況下，能維持中營養(yǎng)化水平。

主要污染指標變化趨勢顯示水庫氮磷質(zhì)量濃度有緩慢的下降趨勢；NH3-N則存在階段性變化趨勢，2018年以前呈跳躍式變化，說明流域范圍內(nèi)可能有生活污染物進入水庫，2018年以后NH3-N質(zhì)量濃度明顯下降，說明2018年以后通過水環(huán)境整體治理，水庫流域范圍內(nèi)進入水庫的農(nóng)村生活污染物有明顯減少，但農(nóng)藥等農(nóng)田徑流污染變化較小。水庫主要污染指標與降水量及水位無顯著相關(guān)關(guān)系，這與降雨徑流可能帶來流域范圍內(nèi)農(nóng)田徑流污染及農(nóng)村環(huán)境污染有關(guān)，大的降雨還有可能擾動底泥，加大底泥中溶解性物質(zhì)的釋放。

7 建 議

溧水區(qū)的6座中型水庫為溧水區(qū)提供城市供水、景觀等功能，水質(zhì)的好壞直接影響著全區(qū)水環(huán)境質(zhì)量的好壞和水生態(tài)文明建設(shè)的成果，關(guān)系著區(qū)域內(nèi)人民的生活質(zhì)量和身體健康。防止水質(zhì)污染和水庫富營養(yǎng)化是保證提供優(yōu)質(zhì)水源、優(yōu)良水生態(tài)環(huán)境的根本途徑，目前水庫水質(zhì)及富營養(yǎng)化水平總體上較好，但不排除水庫有偶發(fā)性藍藻水華的出現(xiàn)。建議主要從以下幾個方面采取保護措施：

（1）內(nèi)控內(nèi)源污染，破壞水庫水體自身富營養(yǎng)物質(zhì)的富集，通過人為措施來干預(yù)富營養(yǎng)物質(zhì)的富集。如，可以利用冬季浮游植物的培養(yǎng)和引入掠奪性魚類，以達到控制浮游生物生長的目的。

（2）外控外源輸入，限制富營養(yǎng)物質(zhì)輸入水庫，主要是限制在水庫集雨面積內(nèi)釋放富營養(yǎng)物質(zhì)。包括禁止向水庫排放廢水，對現(xiàn)有環(huán)境進行整治；控制集雨面積內(nèi)化肥的使用；在水庫內(nèi)禁止使用含極易溶于水的多磷酸鹽的洗滌劑；禁止在庫中人工盲目養(yǎng)殖；保護生態(tài)，多植樹造林，營造良性的生態(tài)系統(tǒng)。

（3）水庫周邊沿岸帶及入庫河流河口區(qū)域是污染物入庫和生境改善的重要區(qū)域。因此要擴大庫區(qū)岸帶濕地建設(shè)，優(yōu)化水庫水位，促進春季水生植被萌發(fā)，實施凈水漁業(yè)，調(diào)控食物網(wǎng)，加快推進庫區(qū)生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)，提升庫區(qū)生態(tài)系統(tǒng)凈化能力與環(huán)境容量。

（4）水庫的富營養(yǎng)化跟水體自凈能力關(guān)系較大，水質(zhì)監(jiān)測是及時掌握水體水質(zhì)狀況的最有效和最科學(xué)的辦法，管理部門只有依據(jù)監(jiān)測的信息采取措施才會起到事半功倍的效果。

（5）目前6 個水庫已開展逐月的水質(zhì)常規(guī)監(jiān)測工作，但是此監(jiān)測頻度尚不能達到預(yù)測預(yù)警藍藻水

華的目的。因此，建議在雨季，特別是大雨過后，增加水體氮磷等營養(yǎng)鹽要素的監(jiān)測工作，以輔助對藍藻水華發(fā)生概率的研判工作。

（6）加強宣傳。通過積極的宣傳，使群眾意識到水資源和水環(huán)境的重要，提高認識，自覺保護和珍惜水資源。