水源地水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化演變及防治對(duì)策

摘要：基于長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化演變規(guī)律和影響因子，為制定防治對(duì)策提供依據(jù)。以浙江湖州老虎潭水庫(kù)為例，收集2009-2021年歷史數(shù)據(jù)，并于2022年3月-2023年2月開展為期1年的監(jiān)測(cè)，分析水庫(kù)及入庫(kù)支流水質(zhì)時(shí)空變化特征。結(jié)果表明，2009-2022年，老虎潭總體呈中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，總氮長(zhǎng)期處于IV～劣V類水平，總磷多為III類，氨氮呈顯著下降趨勢(shì)（Plt;0.01），庫(kù)區(qū)不同臨測(cè)點(diǎn)水質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)差異較小。入庫(kù)支流水質(zhì)明顯劣于庫(kù)區(qū)，是庫(kù)區(qū)氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽的主要來源；支流總氮、總磷分別以劣V類和IV類為主，2014-2022年僅硝酸鹽氮濃度顯著下降，2022年以來支流總磷濃度有所升高。氮主要來自農(nóng)業(yè)面源污染，磷的來源較為復(fù)雜，包括農(nóng)業(yè)、生活污水等多種途徑?？偟⒖偭?、氨氮三者顯著正相關(guān)，且與葉綠素a密切相關(guān)，反映出氮、磷輸入促進(jìn)了藻類的生長(zhǎng)。老虎潭水庫(kù)目前尚未見大面積藻華，但極端天氣或全球變暖可能加劇其富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)。建議采取流域面源污染控制、河口濕地修復(fù)、水庫(kù)生態(tài)調(diào)控等措施加以防控。

關(guān)鍵詞：水源地；富營(yíng)養(yǎng)化；長(zhǎng)時(shí)間序列；入庫(kù)支流；老虎潭水庫(kù)

中圖分類號(hào)：Q142" " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " 文章編號(hào)：1674-3075（2024）05-0133-09

河湖水庫(kù)水質(zhì)與城市供水安全及經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展密切相關(guān)（Ma et al，2020；朱廣偉等，2024）。然而，近年來全球湖泊富營(yíng)養(yǎng)化問題日趨嚴(yán)重：1982-2019年，248 243個(gè)研究湖泊中有21 878個(gè)湖泊（占8.8%）發(fā)生過藍(lán)藻水華（Hou et al，2022）。全球71個(gè)大型湖泊中68%的研究湖泊夏季淺層富營(yíng)養(yǎng)化強(qiáng)度增加（Ho et al，2019），反映出全球湖泊富營(yíng)養(yǎng)化加劇的總體態(tài)勢(shì)。我國(guó)湖庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化問題同樣嚴(yán)峻。朱廣偉等（2024）對(duì)22個(gè)代表性城市水庫(kù)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)水庫(kù)總氮已達(dá)到IV類水平，總磷多為III類水平。解鑫等（2023）指出，雖然我國(guó)湖庫(kù)氨氮、高錳酸鹽指數(shù)有所下降，但總氮、總磷仍是主要制約性指標(biāo)，營(yíng)養(yǎng)鹽超標(biāo)會(huì)加重水體富營(yíng)養(yǎng)化程度。我國(guó)60.2%的大型湖泊（103個(gè)）曾發(fā)生過藍(lán)藻水華，其中92%的湖泊藍(lán)藻暴發(fā)頻率呈上升趨勢(shì)，（Wang et al，2023）。值得注意的是，藍(lán)藻水華不僅存在于富營(yíng)養(yǎng)化水體，即便在貧營(yíng)養(yǎng)湖泊和低溫環(huán)境下也有可能暴發(fā)（Reinl et al，2021），一旦藍(lán)藻大規(guī)模暴發(fā)，將嚴(yán)重威脅供水安全。

入庫(kù)支流水質(zhì)對(duì)下游水庫(kù)產(chǎn)生直接影響（Baldwin et al，2008；Feng et al，2022）。盡管大型河流在營(yíng)養(yǎng)鹽輸入方面占據(jù)較大比重，然而小支流具備以可溶性無機(jī)態(tài)為主、濃度較高以及更易在近岸區(qū)域富集等特性（Mooney et al，2020）。Chen等（2021）在三峽水庫(kù)的研究也發(fā)現(xiàn)，雖然大河流占據(jù)了大部分營(yíng)養(yǎng)鹽的輸入量，但小支流輸入的無機(jī)態(tài)營(yíng)養(yǎng)鹽更易被水生生物利用，因此小支流對(duì)近岸區(qū)域富營(yíng)養(yǎng)化影響顯著（Chen et al，2021）。系統(tǒng)研究水庫(kù)及入庫(kù)支流水質(zhì)長(zhǎng)期變化，分析水質(zhì)影響因子，掌握水體污染來源和程度，對(duì)于控制入庫(kù)污染負(fù)荷、預(yù)防富營(yíng)養(yǎng)化和水華、保障供水安全具有重要意義。

近年來極端天氣事件頻發(fā)，藍(lán)藻水華等問題加劇，即使是貧-中營(yíng)養(yǎng)型水庫(kù)，也存在著偶發(fā)性的藍(lán)藻水華風(fēng)險(xiǎn)，會(huì)給供水安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅（陳文權(quán)等，2022）。老虎潭水庫(kù)作為湖州市主要飲用水源地，其水質(zhì)狀況直接關(guān)系到公眾飲水安全。已有研究對(duì)老虎潭水庫(kù)周邊養(yǎng)殖污染（丁新新等，2012）、氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽和富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)（金樹權(quán)，2008；金培堅(jiān)，2009；蔡臨明，2014；沈繼濤和郁聰，2015；李丹等，2018）、藻毒素與浮游生物（張愛菊等，2016；王奕棉等，2017；殷燕等，2022）等方面進(jìn)行過調(diào)查。但對(duì)于老虎潭水庫(kù)水質(zhì)和生物群落缺乏長(zhǎng)時(shí)間尺度的系統(tǒng)研究。本文以老虎潭水庫(kù)及其支流為研究對(duì)象，分析2009-2023年水庫(kù)及支流水質(zhì)變化趨勢(shì)，掌握流域水質(zhì)空間特征，分析其影響因素，以期為老虎潭水庫(kù)水質(zhì)安全管理提供科學(xué)依據(jù)。

1" "材料與方法

1.1" "研究區(qū)域概況

老虎潭水庫(kù)位于浙江省湖州市，是一座以防洪為主，結(jié)合供水，兼顧灌溉等綜合利用的水庫(kù)。壩址在東苕溪支流埭溪上游、吳興區(qū)埭溪鎮(zhèn)張村附近。水庫(kù)集水面積110 km2，總庫(kù)容9 966萬m3，正常蓄水量7 207萬m3，相應(yīng)水面面積5.3 km2，調(diào)節(jié)庫(kù)容 6 813萬m3，防洪庫(kù)容3 503萬m3，屬于中型水庫(kù)。水庫(kù)日供水能力22萬m3，年供水量7 716萬m3，是湖州市中心城區(qū)的主要飲用水源。老虎潭水庫(kù)集水區(qū)內(nèi)有莊上溪、大陳溪、小溪3條主要入庫(kù)支流，水庫(kù)目標(biāo)水質(zhì)為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）II類。

1.2" "調(diào)查與測(cè)定方法

2022年3月-2023年2月在老虎潭水庫(kù)庫(kù)區(qū)布設(shè)5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分別為小溪入庫(kù)庫(kù)灣（L1）、大陳溪入庫(kù)庫(kù)灣（L2）、莊上溪入庫(kù)庫(kù)灣（L3）、庫(kù)中心（L4）、取水口（L5），在3條入庫(kù)支流上、下游布設(shè)8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)（圖1），開展每月1次的水質(zhì)采樣監(jiān)測(cè)，調(diào)查時(shí)間為每月下旬。2022年11月和12月受新冠疫情影響，未開展野外監(jiān)測(cè)。

水質(zhì)樣品采集、處理和分析參照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》（第4版），樣品采集于500 mL聚乙烯塑料瓶，加酸后于0～4℃保存，隨即運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室測(cè)試分析。使用YSI水質(zhì)參數(shù)儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定pH、溶解氧（DO）、電導(dǎo)率，用塞氏盤法測(cè)定透明度，在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定高錳酸鹽指數(shù)、總磷、氨氮、硝氮、總氮、葉綠素a。

2009-2021年老虎潭水庫(kù)長(zhǎng)序列水質(zhì)數(shù)據(jù)收集于老虎潭水庫(kù)水源地管理委員會(huì)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于取水口附近，2014-2021年3條入庫(kù)河流水質(zhì)數(shù)據(jù)收集于湖州市中環(huán)原水有限公司。

1.3" "評(píng)價(jià)與統(tǒng)計(jì)分析方法

富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)采用中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站《關(guān)于印發(fā)湖泊（水庫(kù)）富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)方法及分級(jí)技術(shù)規(guī)定的通知》（總站生字[2001]090號(hào)）中推薦的綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法。選擇葉綠素a、總磷、總氮、透明度、高錳酸鹽指數(shù)作為老虎潭水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)指標(biāo)。采用0～100的一系列連續(xù)數(shù)字對(duì)水庫(kù)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)進(jìn)行分級(jí)，同一營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)下，指數(shù)值越高，營(yíng)養(yǎng)程度越重。

水質(zhì)長(zhǎng)期變化趨勢(shì)分析選擇Mann-Kendall趨勢(shì)分析法（趙健等，2019），屬于非參數(shù)檢驗(yàn)，零假設(shè)為數(shù)據(jù)不存在趨勢(shì)，備擇假設(shè)為數(shù)據(jù)具有趨勢(shì)（可能是向上或者向下），如果Plt;0.05，說明時(shí)間序列數(shù)據(jù)具有趨勢(shì)，采用Sen’s斜率估計(jì)法計(jì)算水質(zhì)變化趨勢(shì)的斜率β（Sen，1968；Gocic amp; Trajkovic，2013）。采用Pearson相關(guān)系數(shù)進(jìn)行水質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)性分析，當(dāng)Plt;0.05時(shí)，水質(zhì)指標(biāo)具有顯著相關(guān)性。

統(tǒng)計(jì)分析在軟件SPSS Statistics 23中進(jìn)行，監(jiān)測(cè)點(diǎn)空間分布圖使用軟件ArcGIS 10.3制作，數(shù)據(jù)制圖使用軟件Origin 2021完成。

2" "結(jié)果與分析

2.1" "入庫(kù)支流水質(zhì)時(shí)空變化

2.1.1" "入庫(kù)支流歷年水質(zhì)變化" "老虎潭水庫(kù)入庫(kù)支流歷年水質(zhì)變化趨勢(shì)見圖2。2014年-2023年2月，入庫(kù)支流高錳酸鹽指數(shù)和氨氮維持較低水平，總體不超過Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值（高錳酸鹽指數(shù)：4 mg/L，氨氮：0.5 mg/L）?？偟恢碧幱谳^高水平，大部分時(shí)段高于2 mg/L，硝酸鹽氮呈現(xiàn)相似的變化。2014-2020年，總磷在年內(nèi)有波動(dòng)，但年間變化較穩(wěn)定，2021年有所降低，總體在Ⅱ類水平。2022年開始總磷逐步升高，2022年8月超過Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值（0.1 mg/L）。Mann-Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)結(jié)果表明，2014-2022年，水庫(kù)入庫(kù)支流僅硝酸鹽氮濃度呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)（Plt;0.01），年平均下降率為-0.1466 mg/L，高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總氮、總磷均無顯著的變化趨勢(shì)。

2.1.2" "入庫(kù)支流水質(zhì)空間分布" "2022年3月-2023年2月入庫(kù)支流上下游水質(zhì)空間分布見圖3。高錳酸鹽指數(shù)在入庫(kù)支流上下游之間無明顯差異，均值不超于Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（4.0 mg/L）。與高錳酸鹽指數(shù)變化規(guī)律一致，氨氮在入庫(kù)支流上下游之間無明顯差異，均值不高于0.1 mg/L，遠(yuǎn)低于Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（4.0 mg/L）。硝酸鹽氮在入庫(kù)支流上下游存在較大差異，莊上溪上游較高，為（3.23±1.19）mg/L?？偟谌霂?kù)支流上下游之間沒有明顯差異，總磷在入庫(kù)支流上下游存在較大的差異，大陳溪下游較高，為（0.124±0.051）mg/L，超過Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（0.1 mg/L），大陳溪上游較低，為（0.029±0.010）mg/L。葉綠素a在入庫(kù)支流上下游之間無明顯的差異。

2.2" "庫(kù)區(qū)水質(zhì)時(shí)空變化

2.2.1" "庫(kù)區(qū)歷年水質(zhì)變化" "老虎潭水庫(kù)2009年-2023年2月水質(zhì)變化見圖4。水庫(kù)高錳酸鹽指數(shù)和氨氮總體維持較低水平，長(zhǎng)期低于Ⅱ類（高錳酸鹽指數(shù)：4 mg/L，氨氮：0.5 mg/L）。硝酸鹽氮和總氮先升高后下降，呈現(xiàn)出較為相似的變化規(guī)律。2009-2016年硝酸鹽和總氮先上升，且波動(dòng)性較大，2017年逐漸下降，2019年后下降較明顯，但是總氮一直處于較高水平，按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）為IV～劣V類?？偭自?015年10月和2020年6月出現(xiàn)最高值（0.092 mg/L），2017年9月也較高（0.078 mg/L）。從總體上看，2016年前，總磷大多在Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)波動(dòng)，2016年之后，總磷波動(dòng)較大，超標(biāo)頻率變高，由2009-2016年的17.0%上升至2017-2022年的48.0%。葉綠素a濃度2012年5月出現(xiàn)最高值（72.85 μg/L），2013年5月（40.67 μg/L）和2022年4-5月（平均44.17 μg/L）也較高，其余時(shí)段較低。

Mann-Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)分析結(jié)果（表1）表明：2009-2022年，老虎潭水庫(kù)僅氨氮濃度呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)（Plt;0.05），年平均下降率為-0.0095 mg/L。高錳酸鹽指數(shù)、硝酸鹽氮、總氮、總磷、葉綠素a均無顯著變化趨勢(shì)。

2.2.2" "庫(kù)區(qū)水質(zhì)空間特征" "2022年3月-2023年2月，老虎潭水庫(kù)水質(zhì)空間特征見圖5。高錳酸鹽指數(shù)在空間上波動(dòng)不大，平均值為（2.37±0.75）mg/L，不超過Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（4.00 mg/L）。氨氮、硝酸鹽氮、總氮在水庫(kù)空間分布上均無明顯差異，但總氮處于V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（2.0 mg/L）?？偭诐舛仍谛∠霂?kù)庫(kù)灣處L3較高，平均值為（0.032±0.009）mg/L，在其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)沒有明顯的差異。與總磷變化相似，葉綠素a在L3較高，其余點(diǎn)位變化不大，平均值為（16.63±16.25）μg/L。

2.3" "老虎潭水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化狀況

2022年3月-2023年2月老虎潭水庫(kù)不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)見圖6。水庫(kù)綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)平均值為42.74，表明水庫(kù)總體處于中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，尚未達(dá)到富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。由各指標(biāo)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計(jì)算結(jié)果可知，高錳酸鹽指數(shù)指標(biāo)表征為貧營(yíng)養(yǎng)化，透明度、總磷和葉綠素a均表征為中營(yíng)養(yǎng)化，總氮指標(biāo)表征為中度富營(yíng)養(yǎng)化。

老虎潭水庫(kù)水質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)性分析見圖7。葉綠素a與溶解氧（DO）總氮、總磷和氨氮呈現(xiàn)出顯著正相關(guān)，與透明度和水溫呈現(xiàn)出顯著負(fù)相關(guān)，與水深、pH、高錳酸鹽指數(shù)無顯著性相關(guān)?？偟⒖偭?、氨氮三者之間總是存在顯著性正相關(guān)，與高錳酸鹽指數(shù)無顯著相關(guān)關(guān)系，硝酸鹽與總氮顯著相關(guān)。

2.4" "水庫(kù)與入庫(kù)支流水質(zhì)比較

2022年3月-2023年2月監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖8。水庫(kù)及入庫(kù)支流高錳酸鹽指數(shù)和氨氮大多數(shù)時(shí)段滿足II類地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。水庫(kù)葉綠素a、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮濃度高于入庫(kù)支流，3條入庫(kù)支流總氮、總磷明顯高于水庫(kù)，水庫(kù)總氮和總磷大多為V類和III類，而入庫(kù)支流總氮和總磷大多為劣V類和IV類。

3" "討論

3.1" "老虎潭水庫(kù)水質(zhì)變化關(guān)鍵因素解析

朱廣偉等（2024）對(duì)我國(guó)22個(gè)重要城市水源水庫(kù)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)水庫(kù)總氮處于IV類，總磷處于III類，與老虎潭水庫(kù)情況類似。解鑫等（2023）的研究表明，我國(guó)湖庫(kù)高錳酸鹽指數(shù)、氨氮整體呈下降趨勢(shì)，總氮、總磷依然是主要的制約性指標(biāo)，這一結(jié)論與本研究基本一致。這表明老虎潭水庫(kù)面臨的氮磷污染問題具有典型性，需要重點(diǎn)關(guān)注支流輸入的氮磷負(fù)荷及其對(duì)水庫(kù)水質(zhì)的影響。

3.1.1" "庫(kù)區(qū)高錳酸鹽指數(shù)、氨氮變化原因" "本研究中葉綠素a與高錳酸鹽指數(shù)無顯著相關(guān)性，可能由于老虎潭屬于中營(yíng)養(yǎng)水平，浮游植物生物量對(duì)高錳酸鹽指數(shù)的影響不明顯。外源輸入的有機(jī)污染物，以及亞鐵離子等無機(jī)還原性物質(zhì)也可能影響高錳酸鹽指數(shù)（Lv et al，2022；楊鍵，2023）。水庫(kù)氨氮高于入庫(kù)河流可能源于鰱鳙等魚類的排泄、底泥氨氮釋放以及內(nèi)源有機(jī)氮分解等。雖然近年來湖州市加大了流域污染防治力度，但入庫(kù)河流總磷濃度仍有升高趨勢(shì)，表明需進(jìn)一步控制外源性磷的輸入，并考慮開展內(nèi)源磷治理，以穩(wěn)定庫(kù)區(qū)水質(zhì)。

3.1.2" "入庫(kù)支流氮磷來源分析" "農(nóng)業(yè)面源是老虎潭入庫(kù)支流氮磷的主要來源。老虎潭上游養(yǎng)殖業(yè)年排放氮磷分別約為156 t和98 t（蔡臨明，2014）；種植業(yè)因過量施肥造成的氮磷排放量分別約為312 t和24 t（沈繼濤和郁聰，2015）。此外，丁新新等（2012）估算生活污水年排放氮磷分別約為176 t和9.8 t。農(nóng)業(yè)種植業(yè)污染對(duì)老虎潭庫(kù)區(qū)總氮（TN）、總磷（TP）入庫(kù)量的貢獻(xiàn)率分別達(dá)40.32%和56.80%（浙江環(huán)科環(huán)境研究院有限公司，2021）。這些面源污染物通過地表徑流匯入支流，最終進(jìn)入水庫(kù)沉積富集。

本研究發(fā)現(xiàn)，老虎潭水庫(kù)入庫(kù)小支流的總磷濃度較大支流高。這與Chen等（2021）在三峽水庫(kù)區(qū)的研究結(jié)果和Mooney等（2020）在密歇根湖的研究結(jié)果類似，小支流由于流程短、水土過程時(shí)間短暫等原因，污染物尤其是無機(jī)氮磷更易進(jìn)入水體并保持較高濃度。因此老虎潭水庫(kù)入庫(kù)小支流對(duì)庫(kù)區(qū)富營(yíng)養(yǎng)化影響不容忽視。

3.1.3" "入庫(kù)支流與湖庫(kù)氮、磷協(xié)同控制" "我國(guó)現(xiàn)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）中對(duì)河流、湖庫(kù)水體的總氮（TN）、總磷（TP）標(biāo)準(zhǔn)限值的規(guī)定差異較大。以地表水Ⅲ類為例：河流TP≤0.2 mg/L，TN未作要求；湖庫(kù)TP≤0.05 mg/L，TN≤1.0 mg/L。如果以Ⅲ類水質(zhì)為入湖河流和湖庫(kù)水體控制標(biāo)準(zhǔn)，不同湖庫(kù)的入湖庫(kù)河流TN、TP協(xié)同控制限值均需低于河流Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)（高可偉等，2021）。美國(guó)對(duì)流入靜態(tài)水體（湖泊）的河流執(zhí)行更嚴(yán)格的營(yíng)養(yǎng)物標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于受損湖泊還要制定總最大日負(fù)荷削減計(jì)劃，針對(duì)上游河流實(shí)施嚴(yán)格控制（高可偉等，2021）。顯然，如果僅以現(xiàn)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）中Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)為湖庫(kù)及其入湖庫(kù)河流水質(zhì)控制目標(biāo)，河流的氮、磷控制標(biāo)準(zhǔn)可能難以滿足湖庫(kù)氮、磷控制需求，這對(duì)于有效控制富營(yíng)養(yǎng)化湖庫(kù)外源氮、磷的輸入十分不利。我國(guó)也應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，開展“一湖一策”差異化管控（高可偉等，2021），這對(duì)于水源地水庫(kù)的水質(zhì)管理同樣具有借鑒意義。

與入湖河流TN相比，入湖河流TP輸入對(duì)湖庫(kù)水體富營(yíng)養(yǎng)化程度的影響更顯著。以太湖為例，太湖水體中通過反硝化等途徑去除的TN約為太湖入湖河流輸入的50%左右（秦伯強(qiáng)等，2006）。相比之下，入湖庫(kù)河流輸入的磷，僅少部分通過出湖庫(kù)水體流出，被湖庫(kù)截留的磷均可能成為水體潛在內(nèi)源磷。因此，從長(zhǎng)期及湖庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化控制角度，為了有效防止磷在湖庫(kù)內(nèi)的長(zhǎng)期累積，開展入湖河流及其對(duì)應(yīng)湖庫(kù)中磷的協(xié)同控制可能尤為重要。因此，入湖庫(kù)河流氮磷控制應(yīng)該充分考慮下游湖庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化控制和生態(tài)保護(hù)需求，并執(zhí)行比一般河流更為嚴(yán)格的限值。建議結(jié)合老虎潭水庫(kù)的特點(diǎn)和保護(hù)要求，開展入庫(kù)河流與水庫(kù)的氮磷協(xié)同控制研究，為制定科學(xué)合理的水質(zhì)控制目標(biāo)和措施提供支撐。

3.1.4" "水庫(kù)葉綠素季節(jié)變化的特殊性及其原因" "值得注意的是，老虎潭水庫(kù)葉綠素有春季高峰，無夏秋季高峰，所以導(dǎo)致葉綠素與水溫呈顯著負(fù)相關(guān)。這可能是由于老虎潭水庫(kù)水體葉綠素與總磷正相關(guān)，而總磷與水溫負(fù)相關(guān)，高溫季節(jié)磷濃度低，水體可能受磷限制而導(dǎo)致水體葉綠素與溫度呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。此外由于鰱鳙放養(yǎng)使夏秋季鰱鳙對(duì)藻類的牧食壓力大而使藻類無夏秋季高峰，同時(shí)由于鰱鳙放養(yǎng)導(dǎo)致春季缺乏浮游動(dòng)物無法形成高峰，降低了浮游動(dòng)物對(duì)小型藻類的牧食壓力，導(dǎo)致小型藻類形成了春季高峰。所以流域內(nèi)磷的控制和庫(kù)區(qū)鰱鳙放養(yǎng)策略在老虎潭水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化防控中需重點(diǎn)關(guān)注（王洪鑄等，2020；Chen et al，2023）。

3.2" "老虎潭水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)

盡管綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)顯示老虎潭尚未達(dá)到富營(yíng)養(yǎng)化水平，但不能忽視其偶發(fā)性藍(lán)藻水華的風(fēng)險(xiǎn)。Li等（2022）基于遙感反演的研究發(fā)現(xiàn)，近30年來氣溫升高是導(dǎo)致千島湖透明度下降、藻類生物量增加的重要因素。未來進(jìn)一步增溫將加劇千島湖溫躍層變淺，藻類生長(zhǎng)區(qū)將更集中于表層，通過“濃縮效應(yīng)”將增大水華風(fēng)險(xiǎn)。極端天氣事件如暴雨、高溫?zé)崂?、極端干旱等，能夠在短期內(nèi)劇烈改變水庫(kù)的溫度場(chǎng)、光場(chǎng)、營(yíng)養(yǎng)鹽和種源條件，從而為藍(lán)藻水華暴發(fā)創(chuàng)造有利契機(jī)（朱廣偉等，2024）。例如，夏季暴雨往往能帶來外源磷的大量輸入，刺激表層藻類生長(zhǎng)；而高溫晴好天氣下強(qiáng)光和持續(xù)靜風(fēng)，也有利于藍(lán)藻異常增殖。極端干旱更會(huì)導(dǎo)致水庫(kù)水位劇降，生態(tài)緩沖能力降低，常引發(fā)各類水華藍(lán)藻的大量增殖。陳文權(quán)等（2022）研究發(fā)現(xiàn)中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的水庫(kù)也可能發(fā)生嚴(yán)重的藍(lán)藻水華。值得注意的是，老虎潭集雨區(qū)內(nèi)莊上溪上游的錢塢山塘和大陳溪上的紅旗水庫(kù)夏季都曾暴發(fā)藍(lán)藻水華。因此，未來隨著氣候變化和富營(yíng)養(yǎng)化加劇，老虎潭水庫(kù)發(fā)生偶發(fā)性藍(lán)藻水華的風(fēng)險(xiǎn)也將與日俱增，這就要求開展水華監(jiān)測(cè)，加強(qiáng)富營(yíng)養(yǎng)化防控，完善應(yīng)急預(yù)案，確保供水安全。

3.3" "老虎潭水庫(kù)水質(zhì)改善對(duì)策建議

（1）流域面源污染防控。控制流域開發(fā)強(qiáng)度，優(yōu)化土地利用，特別是減少經(jīng)濟(jì)林的開發(fā)，加強(qiáng)生活污水的深度處理，提升脫氮除磷能力，實(shí)施精準(zhǔn)施肥和構(gòu)建濕地斑塊，以攔截營(yíng)養(yǎng)鹽。

（2）生態(tài)調(diào)控措施。運(yùn)用魚類調(diào)控和生態(tài)浮島技術(shù)，通過科學(xué)投放鰱、鳙等濾食性魚類控制藻類過度繁殖，同時(shí)利用生態(tài)浮島技術(shù)進(jìn)行人工脫氮除磷，增強(qiáng)水庫(kù)生物調(diào)節(jié)和自凈能力。

（3）加強(qiáng)監(jiān)測(cè)與預(yù)警。開展水華監(jiān)測(cè)，完善富營(yíng)養(yǎng)化防控預(yù)案，確保供水安全。

目前老虎潭水庫(kù)尚未出現(xiàn)大面積藻華，但極端氣候事件和全球變暖可能加劇其富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)。因此，建議采取流域面源污染控制、河口濕地修復(fù)、水庫(kù)生態(tài)調(diào)控等措施加以防控。

參考文獻(xiàn)

蔡臨明，2014.老虎潭水庫(kù)水源地水質(zhì)安全評(píng)價(jià)與隱患分析[J].中國(guó)水利，17：28-30.

陳文權(quán)，孟洋洋，單延功，等，2022. 寡-中營(yíng)養(yǎng)型水體偶發(fā)性藍(lán)藻水華的驅(qū)動(dòng)因素分析：以南京方便水庫(kù)為例[J].湖泊科學(xué)，34（5），1452-1460.

丁新新，俞曉云，裴來順，等，2012. 老虎潭水庫(kù)畜禽養(yǎng)殖污染現(xiàn)狀及防治對(duì)策[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，3：413-416.

高可偉，朱元榮，孫福紅，等，2021. 我國(guó)典型湖泊及其入湖河流氮磷水質(zhì)協(xié)同控制探討[J].湖泊科學(xué)，33（5）：1400-1414.

解鑫，尤佳藝，李文攀，等，2023. 2011-2021年全國(guó)地表水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)與變化分析[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，39（4）：23-32.

金培堅(jiān)，2009. 水庫(kù)水源地水環(huán)境容量分析與水質(zhì)控制研究[D].杭州：浙江大學(xué).

金樹權(quán)，2008. 水庫(kù)水源地水質(zhì)模擬預(yù)測(cè)與不確定性分析[D].杭州：浙江大學(xué).

李丹，梁新強(qiáng)，吳嘉平，2018. 水庫(kù)型飲用水源地水環(huán)境模擬與預(yù)測(cè)[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)：農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版，44（1）：75-88.

秦伯強(qiáng)，楊柳燕，陳非洲，等，2006. 湖泊富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)生機(jī)制與控制技術(shù)及其應(yīng)用[J].科學(xué)通報(bào)，16：1857-1866.

沈繼濤，郁聰，2015. 老虎潭水庫(kù)水源地保障措施研究與探討[J].浙江水利科技，43（4）：30-33.

王洪鑄，王海軍，李艷，等，2020. 湖泊富營(yíng)養(yǎng)化治理：集中控磷，或氮磷皆控？[J].水生生物學(xué)報(bào)，44（5）：938-960.

王奕棉，吳湘，徐磊鑫，等，2017. 湖州市飲用水源地藻毒素污染特征調(diào)查研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，40（4）：107-111.

楊鍵，2023. 高錳酸鹽指數(shù)測(cè)定的影響因素分析[J].地質(zhì)研究與環(huán)境保護(hù)，1（5）：98-101.

殷燕，蔡娟，朱哲欣，等，2022. 老虎潭水庫(kù)浮游植物群落特征及水生態(tài)健康評(píng)價(jià)[J].環(huán)境生態(tài)學(xué)，4（8）：31-39.

張愛菊，丁新新，劉金殿，等，2016. 浙江老虎潭水庫(kù)后生浮游動(dòng)物群落組成及其環(huán)境影響因子[J].水生態(tài)學(xué)雜志，37（1）：62-69.

趙健，代丹，王瑞，等，2019. 太湖流域降雨和湖水酸根陰離子長(zhǎng)期變化及其環(huán)境意義[J].湖泊科學(xué)，31（1）：88-98.

浙江環(huán)科環(huán)境研究院有限公司，2021. 老虎潭水源地污染現(xiàn)狀分析報(bào)告[R].杭州：浙江環(huán)科環(huán)境研究院有限公司.

朱廣偉，許海，朱夢(mèng)圓，等，2024. 我國(guó)城市水源水庫(kù)水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)成因及對(duì)策[J].湖泊科學(xué)，36（1）：1-16.

Baldwin D S， Gigney H， Wilson J S， et al， 2008. Drivers of water quality in a large water storage reservoir during a period of extreme drawdown[J]. Water research， 42（19）： 4711-4724.

Chen J， Liu J， Han S， et al， 2023. Nontraditional biomanipulation： a powerful ecotechnology to combat cyanobacterial blooms in eutrophic freshwaters[J]. Innov Life 1 （3）： 100038.

Chen S， Chen L， Gao Y， et al， 2021. Larger phosphorus flux triggered by smaller tributary watersheds in a river reservoir system after dam construction[J]. Journal of Hydrology， 601： 126819.

Feng L， Zhang J， Fan J， et al， 2022. Tracing dissolved organic matter in inflowing rivers of Nansi Lake as a storage reservoir： implications for water-quality control[J]. Chemosphere， 286： 131624.

Gocic M， Trajkovic S， 2013. Analysis of changes in meteorological variables using Mann-Kendall and Sen's slope estimator statistical tests in Serbia[J]. Global and planetary change， 100： 172-182.

Ho J C， Michalak A M， Pahlevan N， 2019. Widespread global increase in intense lake phytoplankton blooms since the 1980s[J]. Nature， 574（7780）： 667-670.

Hou X J， Feng L， Dai Y H， et al， 2022. Global mapping reveals increase in lacustrine algal blooms over the past decade[J]. Nature Geoscience， 15（2）： 130-134.

Li H， Lan J， Qin B， et al， 2022. Effects of the long-term climate change and selective discharge schemes on the thermal stratification of a large deep reservoir， Xin’anjiang Reservoir， China[J]. Water， 14（20）： 3279.

Lv Y， Guo H W， Jin S G， et al， 2022. Permanganate index variations and factors in Hongze Lake from landsat-8 images based on machine learning[J]. Photogrammetric Engineering amp; Remote Sensing， 88（12）： 791-802.

Ma T， Zhao N， Ni Y， et al， 2020. China’s improving inland surface water quality since 2003[J]. Science advances， 6（1）： eaau3798.

Mooney R J， Stanley E H， Rosenthal W C， et al， 2020. Outsized nutrient contributions from small tributaries to a Great Lake[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences， 117（45）： 28175-28182.

Reinl K L， Brookes J D， Carey C C， et al， 2021. Cyanobacterial blooms in oligotrophic lakes： Shifting the high-nutrient paradigm[J]. Freshwater Biology 66（9）： 1846-1859.

Sen P K， 1968. On a class of aligned rank order tests in two-way layouts[J]. The Annals of Mathematical Statistics， 39（4）： 1115-1124.

Wang Y， Feng L， Hou X J， 2023. Algal blooms in lakes in China over the past two decades： Patterns， trends， and drivers[J]. Water Resources Research， 59（10）： e2022WR033340.

（責(zé)任編輯" "鄭金秀）

Evolution and Control Strategies of Eutrophication in Water Source Reservoirs：

A Case Study of Laohutan Reservoir in Zhejiang Province

PENG Ru‐chu1， ZHANG Ming1， LOU Jing‐yuan1， LI Si‐xin2， ZHAO Wen‐tong2， 3，

HOU Yi‐hang4， HU Ju‐xiang2， ZHAO Xian‐fu2

（1. General water of Chinalt;Huzhougt; Co.， Ltd， Huzhou" "313000， P.R. China;

2. Key Laboratory of Ecological Impacts of Hydraulic-projects and Restoration of Aquatic Ecosystem

of Ministry of Water Resources， Institute of Hydroecology， Ministry of Water Resources and

Chinese Academy of Sciences， Wuhan" "430079， P.R. China;

3. College of Water Conservancy and Hydropower Engineering， Hohai University， Nanjing" "210098， P.R. China;

4. College of Fisheries and Life Science， Shanghai Ocean University， Shanghai" "200090， P.R. China）

Abstract：Eutrophication of drinking water reservoirs is a global environmental issue and threatens drinking water safety. Analyzing the evolution of reservoir eutrophication based on long-term data provides a basis for formulating prevention and control strategies. In this study， Laohutan reservoir in Huzhou， Zhejiang Province was selected for case study， and we analyzed the spatiotemporal variation of water quality and associated driving factors in the reservoir and its primary tributaries. The analysis was based on historical data collected from 2009 to 2021， and monitoring conducted monthly from March 2022 to February 2023. Our primary goal was to provide scientific data for managing water quality in Laohutan reservoir. Chlorophyll-a， total phosphorus， total nitrogen， transparency and the permanganate index were selected as eutrophication indicators. Results show that Laohutan reservoir was in a mesotrophic state during 2009-2022. Total nitrogen （TN） met the Class IV-V surface water quality standard， total phosphorus （TP） was mainly at Class III， and ammonia nitrogen （NH3-N） decreased significantly （Plt;0.01）. Water quality and nutrient levels varied little with location in the reservoir， while water quality in the tributaries was significantly lower and the primary source of nutrients to Laohutan reservoir. Total nitrogen in reservoir tributaries was mostly below Class V and total phosphorus remained mostly at Class IV. From 2014 to 2022， the concentration of nitrate nitrogen decreased significantly， but total phosphorus has increased since 2022. Nitrogen in the reservoir and tributaries came primarily from agricultural non-point source pollution， while phosphorus sources were more varied. Analysis indicated that TN， TP， and NH3-N were significantly correlated and closely related to chlorophyll-a， reflecting the positive effect of nitrogen and phosphorus on algal growth. Although Laohutan reservoir has not experienced large-scale algal blooms to date， extreme climate events and global warming increase the risk of eutrophication. Therefore， we recommend adopting the following strategies： control watershed non-point source pollution， restore estuary wetlands， and strengthen reservoir biomanipulation. This study supports water quality management in Laohutan reservoir and also provides a valuable reference for managing other drinking water reservoirs in China.

Key words： drinking water reservoir; eutrophication; long-term data series; tributary inflows; Laohutan reservoir