水庫pH值異常偏高成因分析及治理與保護探析

楊海毅

（凱里生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站 貴州凱里 556000）

引言

水庫的水生態(tài)系統(tǒng)中，pH 值是反映其水體品質的重要參數(shù)，由于水庫是天然的水體，其水體往往受到生態(tài)環(huán)境的影響而出現(xiàn)復雜的變化，導致pH 值出現(xiàn)異常偏高。一旦水庫pH 值異常偏高，勢必對水體生物以及周邊環(huán)境造成不利的影響，甚至可能導致水庫生態(tài)發(fā)生紊亂，這和國家生態(tài)項目建設以及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施產(chǎn)生了違背，為了響應國家可持續(xù)發(fā)展的號召，保護水庫的生態(tài)環(huán)境，相關部門需要做好水庫pH 值異常偏高成因分析，并積極采取有效的治理與保護措施，實現(xiàn)對水庫良好生態(tài)環(huán)境的維護。

1 案例水庫概況

里禾水庫位于貴州省黔東南自治州凱里市舟溪鎮(zhèn)里禾村，是凱里市唯一建成并運行的一座中型水庫，也是凱里市重要集中式飲用水源地之一，距凱里城區(qū)23 公里，大壩高55.5 米，水庫集雨面積35.3 平方公里，總庫容1798 萬立方米，壩頂高程816m，正常蓄水位810 m。

自里禾水庫水質在線自動監(jiān)測站建成投運以來，里禾水庫每年春季及春夏之交，在雨季及高溫天氣情況下，pH 均時有出現(xiàn)異常偏高情況，特別是2019 年出現(xiàn)的時間持續(xù)長從部分時段出現(xiàn)溶解氧、總磷等污染物指標超標情形[1]。當?shù)卣块T高度重視水庫水資源的環(huán)保工作，為了弄清出現(xiàn)這種情況的成因，凱里市環(huán)境監(jiān)測站連續(xù)三年對其開展針對污染調查、水質現(xiàn)狀監(jiān)測。

2 水庫pH 值異常升高的可能因素分析

保護環(huán)境是國家的基本國策，《中華人民共和國環(huán)境保護法》對我國保護和改善環(huán)境、防治污染和其他公害、信息公開和公眾參與以及監(jiān)督管理和法律責任均作出規(guī)定。

為了保護湖泊生態(tài)的良好環(huán)境，避免出現(xiàn)水資源“先污染與后治理”情況，國家和地方也是出臺了一系列的生態(tài)環(huán)保政策，其中《貴州省生態(tài)環(huán)境保護督察實施辦法》 政策的實施有效促進地區(qū)內環(huán)保工作的開展。

基于此，里禾水庫水資源環(huán)境保護治理工作是一項系統(tǒng)化工程，需要做好其水庫pH 值異常升高的可能因素全面分析，進而針對性采取措施，避免造成不良影響的繼續(xù)惡化。通過分析得知水庫pH 值異常升高的可能因素主要分為外因和內因，外因可能是水庫上游的河段和水庫的周邊區(qū)域由于經(jīng)濟迅速發(fā)展，上游的生活污水、工礦企業(yè)的生產(chǎn)廢水和農(nóng)作物的化肥污染等都可能會對水庫的水質產(chǎn)生影響，進而導致水庫的水體pH 值升高；由于水庫水體內營養(yǎng)鹽的含量逐漸增加，對水生藻類的生長提供了良好的條件，使它們大量繁殖，因水中浮游植物比較多，白天通過光合作用會對二氧化碳大量消耗，從而使水體出現(xiàn)PH 值的升高。內因方面主要是在于水庫本身，由于受到環(huán)境因素影響，尤其是豐水期的水位上漲、夏天季節(jié)的高溫天氣等，導致水庫水體內所含各種物質發(fā)生變化而導致pH 值異常升高[2]。

3 水庫pH 值異常偏高成因分析

3.1 水體pH值和藻類關系

水體內的藻類發(fā)生光合作用的過程，會使水體環(huán)境內的物質發(fā)生變化，進而影響水體pH 值，同樣水體pH 值的變化也會影響藻類的生長狀態(tài)。當水體內的pH 值發(fā)生變化，會造成藻類細胞膜的電荷出現(xiàn)變化，對其營養(yǎng)鹽吸收產(chǎn)生影響[3]。

在天然水體內，且pH 值受到游離的CO2、碳酸鹽平衡狀態(tài)影響，而CO2又受到藻類和水生生物的生命活動等影響，其中藻類通過光合作用會將水體內CO2實現(xiàn)C6H12O6、O2的轉化，水生的生物通過呼吸作用以有機物實現(xiàn)CO2的產(chǎn)生。水體內的CO2主要以濃度從高到低進行擴散，速度比較緩慢，但藻類在光合作用過程中會使CO2迅速減少，打破水體內的平衡狀態(tài)，易導致水體pH 值的升高。

另外，由于受到藻、菌活動的影響，水體pH 值呈現(xiàn)出晝夜變化、季節(jié)變化、生物分布情況而變化等特點[4]。藻類生長期間對水體pH 值要求一般為6.5-7.5范圍，而水體pH 值為堿性促進藻類發(fā)生光合作用，影響了藻類生長、繁殖以及種群演替。因此，想要實現(xiàn)對水體pH 值異常情況的解決，切實落實水庫水生態(tài)保護的政策及工作，就需要相關人員明確水體pH值和藻類關系，基于此對水庫pH 值異常偏高具體原因實現(xiàn)根本性分析。

3.2 水庫pH值異常偏高具體原因分析

通過調查得知里禾水庫附近不存在工業(yè)、企業(yè)，對工業(yè)企業(yè)的排污因素實現(xiàn)了排除；庫區(qū)內有一些村寨，通過對水庫附近補給水源和生活可能污染源等采取采樣監(jiān)測、分析，得知所有點位的監(jiān)測結果都是正常的，對生活廢水和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污染等因素實現(xiàn)排除。為了進一步對庫區(qū)內水體pH 值異常偏高原因明確，又分別庫區(qū)壩前（2m、5m、8m）、水質自動站取水點（庫區(qū)中部2m、5m、8m）、兩條主要補給水源交匯處、烏東橋下（主要補給水源1）、養(yǎng)街（主要補給水源2）設置5 個監(jiān)測垂線，并對監(jiān)測結果嚴格評價[5]。結合壩區(qū)內所設監(jiān)測垂線結果與分析，發(fā)現(xiàn)表層水體的pH 值偏高，在水體深度不斷增加下pH 值也逐漸正常，達到8 米及以下都表現(xiàn)正常。

通過上述調查，水庫水體pH 值的異常升高初步判斷是因為藻類光合作用過程對水體內CO2大量消耗，對水體環(huán)境酸堿平衡狀態(tài)產(chǎn)生的影響，水體內大量CO32-和OH-的積累，造成其pH 值的異常升高。具體原因可以判斷得知：水庫內的表層藻類通過充足陽光的獲取發(fā)生光合作用現(xiàn)象，并釋放出氧氣；大量的藻類導致陽光很難透過表層到水體的深層，則水深增加藻類呈現(xiàn)減少的狀態(tài)，藻類死后會朝水體的底部區(qū)域發(fā)生沉積，此類有機體在腐化、分解過程也要對氧氣消耗，進而生成二氧化碳，此時水體內的氨氮和磷等元素也會增加，水體的底部區(qū)域呈現(xiàn)出缺氧甚至無氧的狀態(tài)；后厭氧生物在大量繁殖后形成了還原生物化學環(huán)境，此時大量的鐵、錳、氨、磷及二氧化碳等元素溶于水體內，導致水體發(fā)生惡化；同時水體內氮和磷等元素的增加還會為表層的藻類提供充足的營養(yǎng)，促進水體內的藻類迅速生長，從而形成了營養(yǎng)化惡性循環(huán)結構，而這也導致水庫水體的上表層出現(xiàn)pH 值的異常偏高，而水體深層卻是正常的狀態(tài)[6]。

4 水庫pH 值異常偏高的治理策略

4.1 有效控制內源污染

在水庫pH 治理中，需要做好水庫底泥的疏浚工作，對水體沉積物內所含污染物有效去除，以對污染水體內源清除實現(xiàn)底泥內營養(yǎng)鹽含量減少；日常要加強水庫底泥檢測和分析，為底泥處理提供科學的依據(jù)。

因為水庫在夏季期間常出現(xiàn)水體分層的情況，使水體的底部區(qū)域出現(xiàn)厭氧的狀態(tài)，而厭氧環(huán)境條件會使水體內沉積物釋放出營養(yǎng)鹽，導致下層的水體出現(xiàn)嚴重的富營養(yǎng)化情況。面對這種情況，就可以采取虹吸裝置對水庫底部區(qū)域的厭氧以及富含氮磷水進行排出，而此類泄水可以用來發(fā)電。在此治理過程，不要對溫躍層產(chǎn)生破壞，也不能對水位造成太大影響，防止水庫下部的水體和上部的水體發(fā)生替換和擾動，避免污染物質出現(xiàn)擴散現(xiàn)象。

在水庫內，溶解氧含量往往隨著水深增加而出現(xiàn)降低，如果出現(xiàn)氧平衡的失調情況，勢必會導致水庫的生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)變化，進而呈現(xiàn)物質循環(huán)的失衡；且水體內溶解氧含量和底泥內的磷釋放有著密切關系，若水體處在厭氧的狀態(tài)，底泥磷釋放的現(xiàn)象就會十分強烈，而水體若是有氧的狀態(tài)，底泥磷釋放的現(xiàn)象就十分微弱甚至沒有磷釋放。面對此種情況，可以對水庫采取深水曝氣處理，不對水體分層造成影響情況下實現(xiàn)溶解氧含量的提升，且對厭氧環(huán)境實現(xiàn)好氧環(huán)境的轉變能夠緩解內源性磷影響程度，并有效實現(xiàn)鐵、氨氮和錳等離子濃度的控制。

4.2 發(fā)展生態(tài)水產(chǎn)養(yǎng)殖

在水庫運行中，藻類的大量繁殖是導致其水體pH 值異常升高的重要原因，而想要實現(xiàn)其水生態(tài)環(huán)境的有效保護，就可以通過發(fā)展生產(chǎn)水產(chǎn)養(yǎng)殖，來對水體內的藻類實現(xiàn)控制，進而達到水體pH 值異常升高的治理，且還能夠促進水生態(tài)環(huán)境生物多樣性的增加，實現(xiàn)水生態(tài)的環(huán)保功能。水庫內具有相應的食物鏈，食物鏈內的生物互相影響和約束，從而促進了穩(wěn)定的水庫生態(tài)系統(tǒng)形成，水庫水體pH 值異常升高和水庫生態(tài)系統(tǒng)失衡有著密切關系，因此在對此情況治理中就可以通過生態(tài)水產(chǎn)養(yǎng)殖實現(xiàn)控制。在水庫環(huán)境內，要做好庫內魚類種類、數(shù)量的嚴格控制，以合理魚類構成與規(guī)模維護水體良好生態(tài)。在對水庫水體pH 值異常升高治理中，由于浮游動物以浮游植物為食，想要減少浮游植物的數(shù)量，要對水體上層區(qū)域內的浮游動物做好保護；因為底棲動物對水庫底部生態(tài)具有調節(jié)功能，還要做好水體中下層底棲動物的保護工作[7]。

基于此，對水庫可以放養(yǎng)一些食用浮游植物的魚類，且還要減少食用浮游動物、底棲動物類的魚，以保護浮游動物和底棲動物達到對藻類的控制，避免水庫內的有機物消耗而導致水體富營養(yǎng)化情況的發(fā)生。

4.3 合理種植水生植物

在水生態(tài)中，水生植物占據(jù)著重要的地位，大部分都具有著生態(tài)環(huán)保功能，除了一部分對水體產(chǎn)生危害外，很多水生植物還能夠實現(xiàn)水環(huán)境的有效修復，出于水生態(tài)保護的原則，就可以合理選擇和種植水生植物，對水體pH 值異常升高實現(xiàn)治理。此方法的主要機制是：以水生植物種植和藻類生長競爭，從而避免藻類過度繁殖。通過水生植物合理種植，可以一定程度控制風浪，便于懸浮顆粒能夠有效沉降，避免底泥出現(xiàn)再懸浮，從而實現(xiàn)底泥污染控制；同時水生植物還能夠對氮和磷等營養(yǎng)鹽吸收，和藻類進行營養(yǎng)的搶奪，實現(xiàn)藻類生長的抑制；水生植物通過光合作用還可以產(chǎn)生氧氣，實現(xiàn)水體內溶解氧含量的增加，促進水體內生態(tài)環(huán)境的改善，抑制水體內異氧菌活動；另外水生植物的根部還分泌的物質還可以對藻類生長、繁殖產(chǎn)生抑制。

通過相關研究表明，不同的水生植物對藻類抑制的效果不同，其中浮游植物中的水浮蓮、浮萍和紫萍等，能夠對雷氏衣藻和柵藻等實現(xiàn)抑制；沉水植物中的水遁藻、輪藻和金魚藻等，能夠對魚腥藻、微囊藻和小席藻等產(chǎn)生抑制；挺水植物中的石菖蒲、蘆葦和兩棲蓼等，能夠對柵藻、銅綠微囊藻等產(chǎn)生抑制；陸生植物中的大麥秸稈能夠對藍藻產(chǎn)生抑制。在對水庫水體pH 異常升高治理時，可以分析水庫內具體的藻類情況，結合水體pH 異常升高的原理合理種植水生植物來實現(xiàn)。

4.4 構建人工濕地系統(tǒng)

在水庫的入庫河道位置可以進行人工濕地系統(tǒng)的建立，借助此系統(tǒng)的物化、生物等作用，以吸附、過濾、沉淀、吸收、離子的交換、微生物的分解等手段達到有效凈化污水的目的，從而實現(xiàn)水庫水體pH 異常升高的治理。

此系統(tǒng)的功能有很多，以植物的根系吸收、降解、轉化以及生物的合成，以細菌以及真菌等各種微生物的轉化、降解以及生物固定，以無機和有機膠體及復合體的絡合、沉淀與吸收，實現(xiàn)水庫水體的凈化效果。在人工濕地內，通過水生植物種植，以其莖葉、根系能夠實現(xiàn)污水內懸浮物的過濾、截留，還能夠從廢水內實現(xiàn)營養(yǎng)物質的吸收，實現(xiàn)污染物的綜合去除，降低水體營養(yǎng)鹽的含量。

5 水庫水資源的保護和管理策略

5.1 做好外源污染的預防

相關部門要積極響應和落實生態(tài)保護戰(zhàn)略，深入貫徹落實科學發(fā)展觀，樹立尊重自然、順應自然、保護自然的生態(tài)文明理念，以保護和改善湖泊水質、維持湖泊生態(tài)健康為目標，做好水庫環(huán)境的整治工作，對水庫表面的漂浮物及時打撈和清運，避免它們對水體產(chǎn)生污染；做好水庫區(qū)域內生活污水、生活垃圾的嚴格管控，對庫區(qū)內較為密集的一些村莊可以進行生活污水的收集管網(wǎng)建立，同時加強庫區(qū)內生活垃圾的管理，涉及到庫區(qū)村民、旅游人群向水庫內傾倒垃圾的監(jiān)督與管控；可以對庫區(qū)內飲用水的水源保護做好區(qū)域規(guī)劃，對保護區(qū)排污口取消，并針對水源地的保護進行應急預案的制定，實現(xiàn)水污染的事故預防以及應急處理；另外，還要加強對農(nóng)業(yè)面源的污染控制，做好庫區(qū)內的農(nóng)田管理工作，對農(nóng)業(yè)用地進行合理規(guī)劃，結合土壤肥力的檢測情況對化肥合理使用，以水肥結構的優(yōu)化措施避免對水庫產(chǎn)生污染。

5.2 做好水庫使用和運行控制

相關部門在水庫的調度中，要對季節(jié)因素綜合考慮，結合夏秋季實際情況進行水庫蓄水量的適當提升，促進水體自凈能力的增強，保證水量調度逐漸轉變?yōu)樗亢退|的統(tǒng)一調度；在水庫的使用中要做好綠色生產(chǎn)的推廣，做好水土流失的有效防治，實現(xiàn)水庫現(xiàn)有庫容的保護；同時，還需要做好漁業(yè)管理，以保持良好水環(huán)境為基礎，來對庫區(qū)的漁業(yè)結構實現(xiàn)合理調整，在魚類放養(yǎng)中要盡可能選擇土著魚類，避免外來魚種的盲目引進，且還要對水體上層區(qū)域浮游動物和水體中下層的水生植物保護；另外，還要加強水源地的水量、水質監(jiān)管工作，在水量方面要對地表水的水源定期開展水文觀測和評價預報，在水質方面要做好水源污染的調查、評估和判斷，全面和及時了解水體污染的情況以及各類污染物信息，便于對污染情況有效防治。

結語

綜上所述，pH 值是評判水庫生態(tài)的重要參數(shù)，其可以直接反映出水庫生態(tài)系統(tǒng)的均衡情況，為了確保水庫具有良好的水環(huán)境，面對水庫pH 值異常偏高的情況，就需要做好其成因的分析，并結合實際情況采取科學有效的治理措施，為了保證水庫長期具有穩(wěn)定的水環(huán)境狀態(tài)，還需要制定和采取水庫水資源的保護和管理策略，實現(xiàn)對水庫危情的及時掌控和處理。