摘要：根據(jù)近年水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果，著重研究山美水庫庫區(qū)及進(jìn)水水質(zhì)分布特征，評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)庫區(qū)富營(yíng)養(yǎng)化程度及變化趨勢(shì)。結(jié)果表明：從入庫、庫區(qū)至出庫的表層水體，除pH之外，DO、CODMn和BOD5濃度呈遞減趨勢(shì)，入庫前后濃度降低尤其顯著；而TN、NO32--N 和TP濃度除入庫前后有所降低之外，其他呈遞增趨勢(shì)。現(xiàn)狀水體富營(yíng)養(yǎng)化水平為中營(yíng)養(yǎng)；預(yù)測(cè)2010至2015年，水體富營(yíng)養(yǎng)水平由中營(yíng)養(yǎng)向中富營(yíng)養(yǎng)狀況過渡。

關(guān)鍵詞：山美水庫 水質(zhì) 富營(yíng)養(yǎng)化

山美水庫是泉州市一座以供水為主，兼灌溉、防洪、發(fā)電等綜合功能的大型水利樞紐工程。山美水庫是維系下游南安、晉江、石獅、惠安、泉港、鯉城、豐澤、和洛江等八個(gè)市、縣、區(qū)450萬人口生存的主要供水源地。為了深入了解區(qū)域人為活動(dòng)對(duì)庫區(qū)水環(huán)境質(zhì)量的影響，本文根據(jù)近年山美水庫水環(huán)境監(jiān)測(cè)結(jié)果，著重研究庫區(qū)及進(jìn)出水體的水質(zhì)分布特征和影響因素；探討水體富營(yíng)養(yǎng)化程度及變化趨勢(shì)。研究結(jié)果為進(jìn)一步防止山美水庫環(huán)境污染提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)水庫水資源管理與保護(hù)工作具有一定的指導(dǎo)意義。

1 水庫概況與調(diào)查方法

1.1 水庫概況

山美水庫位于泉州市晉江東溪中游的南安碼頭鎮(zhèn)山美村，地理位置見圖1。流域面積1023km2，正常蓄水位99m，相應(yīng)庫容4.72×108m3。水庫來水主要是東溪上游永春縣的桃溪、湖洋溪兩大支流和德化縣大樟溪龍門灘水庫跨流域調(diào)水。東溪年平均入庫徑流量為9.69×108m3，龍門灘水庫年均引水量4.0×108m3，山美水庫年平均出庫水量為8.97×108m3。

山美水庫主要污染源來自桃溪中游約9km永春縣城的工業(yè)和生活廢水以及庫區(qū)網(wǎng)箱養(yǎng)殖的污染物。據(jù)調(diào)查，2000年永春縣城排放廢水量960×4 t、CODcr 2628t、NH4+-N 366t；庫區(qū)水域有500個(gè)網(wǎng)箱養(yǎng)魚，估計(jì)每年過剩餌料約2700t（不含魚類排泄物）。

1.2 采樣站位及監(jiān)測(cè)方法[1]

根據(jù)水庫地理環(huán)境特征，分別在入庫河段、庫區(qū)、出庫河段布設(shè)6個(gè)采樣站位，其中庫區(qū)站位取0.5、10、20m層水樣，站位分布見圖1。

水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括pH、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、氨氮、硝酸鹽氮、總氮和總磷。測(cè)定方法列于表1。

采樣時(shí)間為2002年1月、6月、8月和12月。

2 結(jié)果與討論

2.1水質(zhì)指標(biāo)濃度分布特征

1)表層水質(zhì)指標(biāo)濃度變化

表層水水質(zhì)監(jiān)測(cè)均值統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2和圖2。

作者簡(jiǎn)介：陳婉卿（1949-）女，工程師

圖1 山美水庫地理位置及采樣站位圖

Fig.1 The Map and Sampling Station of Shanmei Reservoir

表1 水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及分析方法

Tab.1 The Water Quality Measuring Items and The Analysis Methods

監(jiān)測(cè)項(xiàng)目 分析方法 測(cè)定下限 方法來源

pH 玻璃電極法 GB6920-86

溶解氧（DO） 碘量法0.2mg/L GB7489-89

高錳酸鹽指數(shù)（CODMn） 高錳酸鹽法0.5 mg/L GB11892-89

生化需氧量（BOD5） 稀釋與接種法 2 mg/L GB7488-87

氨氮（NH4+-N） 納氏試劑比色法 0.05 mg/L GB7479-87

硝酸鹽氮（NO32--N） 酚二磺酸分光光度法 0.02 mg/L GB7480-87

總氮（TN） 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法 0.05 mg/L GB11894-89

總磷（TP） 鉬酸銨分光光度法 0.01 mg/L GB11893-89

由圖2可見，首先，從入庫河流A、B站位至庫區(qū)C站位表層水質(zhì)中的DO、CODMn、BOD5和TP濃度均有顯著下降，而NO32--N、TN僅略有降低。其次，在庫區(qū)從C、D到E，直至出庫河段F站位，表層水的DO、CODMn和BOD5濃度均繼續(xù)逐漸降低，其中DO降低較為明顯，但出庫河段又略有回升；相反地，TN、NO32--N和TP逐漸增加，其中TN增加較明顯。前者說明入庫河水中較高濃度的CODMn、BOD5和TP因庫區(qū)水體的稀釋作用而降低，并且?guī)靺^(qū)水體DO濃度由于污染物的生化降解耗氧作用而明顯低于河水。后者表明庫區(qū)的污染物依賴生化降解而逐漸降低，同時(shí)養(yǎng)殖過剩餌料及魚類代謝物的輸入，使水體的TN、NO32--N和TP逐漸增加。

根據(jù)GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，由表2可知，山美水庫入庫水中DO、CODMn、 BOD5、TN和TP的超標(biāo)率分別為33%、33%、33%、和100%，而庫區(qū)水中DO、TN和TP的超標(biāo)率分別為33%、100%和33%。因此，入庫桃溪水和庫區(qū)水均達(dá)不到水質(zhì)功能區(qū)應(yīng)執(zhí)行的GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)要求[3]。

表2 山美水庫內(nèi)外水質(zhì)監(jiān)測(cè)均值統(tǒng)計(jì)結(jié)果

Tab.2 The Measured and Statistic Results of water quality index in Shanmei Reservoir’s Inside and Outside

項(xiàng)目 站 pH DO CODMn BOD5 NH4+-N NO32--N TN TP 位 無量綱 mg/L 入庫桃溪站 A 7.3 7.2 5.4 4.0 0.46 0.72 2.27 0.10 入庫湖洋溪站 B 7.3 8.6 2.2 1.4 0.12 0.52 1.14 0.04 出庫東溪站 F 7.2 5.5 1.4 0.4 0.05 0.69 2.02 0.03 庫區(qū)西北站 C0 7.4 6.7 1.5 0.8 ＜0.05 0.51 1.54 0.02 庫區(qū)東北站 D0 7.6 6.7 1.4 1.2 ＜0.05 0.61 1.45 0.02 庫區(qū)南站 E0 7.4 5.8 1.4 0.5 ＜0.05 0.66 2.08 0.03 庫區(qū)外評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) - 6~9 ≥6 ≤4 ≤3 ≤0.5 - ≤0.5 ≤0.025 庫區(qū)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) - 6~9 ≥6 ≤4 ≤3 ≤0.5 10 ≤0.5 ≤0.025 庫區(qū)外超標(biāo)率 - 0 33 33 33 0 - 100 100 庫區(qū)超標(biāo)率 - 0 33 0 0 0 0 100 33

項(xiàng)目

站

pH

DO

CODMn

BOD5

NH4+-N

NO32--N

TN

TP

位

無量綱

mg/L

入庫桃溪站

A

7.3

7.2

5.4

4.0

0.46

0.72

2.27

0.10

入庫湖洋溪站

B

7.3

8.6

2.2

1.4

0.12

0.52

1.14

0.04

出庫東溪站

F

7.2

5.5

1.4

0.4

0.05

0.69

2.02

0.03

庫區(qū)西北站

C0

7.4

6.7

1.5

0.8

＜0.05

0.51

1.54

0.02

庫區(qū)東北站

D0

7.6

6.7

1.4

1.2

＜0.05

0.61

1.45

0.02

庫區(qū)南站

E0

7.4

5.8

1.4

0.5

＜0.05

0.66

2.08

0.03

庫區(qū)外評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

-

6~9

≥6

≤4

≤3

≤0.5

-

≤0.5

≤0.025

庫區(qū)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

-

6~9

≥6

≤4

≤3

≤0.5

10

≤0.5

≤0.025

庫區(qū)外超標(biāo)率

-

0

33

33

33

0

-

100

100

庫區(qū)超標(biāo)率

-

0

33

0

0

0

0

100

33

注：a）庫區(qū)外和庫區(qū)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)均為GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的Ⅱ類 b）C0、 D0和E0指庫區(qū)站位表層水

圖2 水庫內(nèi)外表層水水質(zhì)指標(biāo)濃度的平面分布

Fig.2 The plane Distribution of water quality index in Shanmei Reservoir’s Inside and Outside surface water

2)水庫水質(zhì)指標(biāo)濃度的垂直分布狀況

水質(zhì)垂直分布如圖3所示，由圖可見，庫區(qū)各站位水，除COD外，DO和BOD5濃度呈現(xiàn)隨深度的增加而明顯地遞減的趨勢(shì)；NO32--N、TN和TP除C站位表層至10m層的TN、TP之外，其濃度隨深度的增加則呈遞增趨勢(shì)。在庫區(qū)滯留水體中，微生物的生物化學(xué)作用是污染物降解的主要過程，因此，溶解氧濃度隨深度的遞減規(guī)律與BOD及富含N、P的過剩餌料的降解耗氧，以及浮游植物的光合作用降低有著密切的關(guān)系。

圖3 山美水庫水質(zhì)指標(biāo)濃度垂直分布圖

Fig.3 Profiles of water quality index in Shanmei Reservoir

2.2水庫的富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)

1)水庫水質(zhì)營(yíng)養(yǎng)程度評(píng)價(jià)

水體營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)項(xiàng)目選取CODMn、TP、TN、Chl-a和SD（透明度）。評(píng)價(jià)方法采用百分評(píng)分法，根據(jù)公式（1）計(jì)算評(píng)分值，對(duì)照表3的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，確定山美水庫的營(yíng)養(yǎng)情況。

（1）

其中：M為湖泊水庫營(yíng)養(yǎng)狀況的評(píng)價(jià)值，Mi為i項(xiàng)目的評(píng)分值，n為評(píng)價(jià)項(xiàng)目的個(gè)數(shù)。山美水庫營(yíng)養(yǎng)化程度水質(zhì)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)結(jié)果見表4。由表可以看出，枯水期TN和Chl-a二項(xiàng)指標(biāo)為中—富營(yíng)養(yǎng)，其余指標(biāo)為中營(yíng)養(yǎng)程度，總的營(yíng)養(yǎng)程度為中營(yíng)養(yǎng)；豐水期TN、TP和Chl-a三項(xiàng)指標(biāo)為—富營(yíng)養(yǎng)，其余指標(biāo)為中營(yíng)養(yǎng)程度，總的營(yíng)養(yǎng)程度也為中營(yíng)養(yǎng)，從兩個(gè)水期比較說明，豐水期的評(píng)分值與枯水期相當(dāng)。

表3我國(guó)湖泊水庫富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)分與分類標(biāo)準(zhǔn)

Tab.3 The Eutrophication Grade and Sort Standard for Chinese Lakes and Reservoirs

營(yíng)養(yǎng) 程度

評(píng)分值

Ch1-a mg/m3

TP mg/m3

TN mg/m3

CODMn mg/L

SD m

貧營(yíng)養(yǎng)

10

0.5

1.0

20

0.15

10.0

20

1.0

4.0

50

0.4

5.0

中營(yíng)養(yǎng)

30

2.0

10

100

1.0

3.0

40

4.0

25

300

2.0

1.5

50

10.0

50

500

4.0

1.0

富營(yíng)養(yǎng)

60

26.0

100

1000

8.0

0.5

70

64.0

200

2000

10.0

0.4

80

160.0

600

6000

25.0

0.3

90

400.0

900

9000

40.0

0.2

100

1000.0

1300

16000

60.0

0.12

表4 山美水庫營(yíng)養(yǎng)化指標(biāo)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)結(jié)果

Tab.4 The measured and assessed results of nutritionalization index in Shanmei Reservoir’s Water Body

水期

項(xiàng)目

Ch1-a mg/m3

TP mg/m3

TN mg/m3

CODMn mg/L

SD m

評(píng)分均值

營(yíng)養(yǎng)程度

枯水期

測(cè)定值

13.1

22

1899

1.6

1.6

-

中營(yíng)養(yǎng)

評(píng)分值

52

38

69

36

31

45

豐水期

測(cè)定值

13.2

28

1590

1.7

-

-

中營(yíng)養(yǎng)

評(píng)分值

52

48

66

37

-

46

2)水庫水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化程度預(yù)測(cè)

總磷是反映營(yíng)養(yǎng)化程度的重要指標(biāo)之一，下面以庫區(qū)各監(jiān)測(cè)站位枯水期TP的均值作為代表值。根據(jù)山美水庫上游區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃，擬定三種不同狀況，即A、總磷負(fù)荷維持在2002年水平；B、總磷負(fù)荷比2002年平均值增加10%；C、總磷負(fù)荷在2002年水平的基礎(chǔ)上每年遞增2%。應(yīng)用迪隆模型[2]，分別預(yù)測(cè)在正常蓄水水位下2010年和2015年總磷的濃度，預(yù)測(cè)結(jié)果見表5。

(2)

式中，C為預(yù)測(cè)磷的濃度（mg/L）；L為磷的負(fù)荷量（g/m2.a）； Z為水庫水深（m）；Q/V為水力沖刷系數(shù)（1/a）；Rp為滯留作用系數(shù)。從表5可見，當(dāng)庫區(qū)總磷負(fù)荷比2002年平均值增加10%，水庫仍保持在中營(yíng)養(yǎng)狀況；當(dāng)總磷負(fù)荷在2002年基礎(chǔ)上每年遞增2%，2010年呈中營(yíng)養(yǎng)狀況；2015年由中營(yíng)養(yǎng)狀況向中富營(yíng)養(yǎng)狀況過渡。

根據(jù)以上的預(yù)測(cè)結(jié)果和2.1節(jié)庫區(qū)水質(zhì)分布特征，可以看出水體的富營(yíng)養(yǎng)化是山美水庫潛在的主要環(huán)境問題，必須引起當(dāng)?shù)卣嘘P(guān)部門的重視。

表5 不同負(fù)荷條件下庫區(qū)TP濃度及各水平年的營(yíng)養(yǎng)狀況

Tab.5 Concentrations of TP and each standard year’s nutrition status in the reservoir’s water under different load conditions

負(fù)荷條件

2010年

2015年

磷負(fù)荷 g/m3.a

預(yù)測(cè)濃度mg/L

營(yíng)養(yǎng) 狀況

磷負(fù)荷 g/m3.a

預(yù)測(cè)濃度mg/L

營(yíng)養(yǎng) 狀況

A

0.6020

0.025

中營(yíng)養(yǎng)

0.6020

0.025

中營(yíng)養(yǎng)

B

0.6622

0.0275

中營(yíng)養(yǎng)

0.6622

0.0275

中營(yíng)養(yǎng)

C

0.7053

0.0293

中營(yíng)養(yǎng)

0.7788

0.03235

中富營(yíng)養(yǎng)

3 結(jié)論

1)泉州山美水庫從入庫、庫區(qū)至出庫，表層水體的DO、CODMn和BOD5濃度呈遞減趨勢(shì)，入庫前后濃度降低尤其顯著；而TN、NO32--N 和TP濃度除入庫前后有所降低外，其他均呈遞增趨勢(shì)，其中TN增加明顯。

2)在庫區(qū)各站垂直水體中，DO和BOD5濃度呈現(xiàn)隨深度的增加而明顯遞減；相反地，NO32--N 、TN和TP除C站之外，其濃度隨深度增加而遞增。

3)入庫前后表層水體水質(zhì)指標(biāo)濃度的變化與庫區(qū)水體對(duì)河水的稀釋作用有關(guān)，而庫區(qū)水體水質(zhì)指標(biāo)濃度的平面與垂直變化趨勢(shì)主要取決于微生物的生化降解過程。

4)預(yù)測(cè)結(jié)果表明，富營(yíng)養(yǎng)化是山美水庫潛在的主要環(huán)境問題。主要的保護(hù)對(duì)策是綜合防治永春縣城污水對(duì)入庫河流的污染和嚴(yán)禁水庫網(wǎng)箱養(yǎng)殖。

參考文獻(xiàn):

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[1]葉守澤，夏軍，郭生練，陳小紅. 水庫水環(huán)境模擬預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià). 北京：中國(guó)水利水電出版社，1998.

[3]李青山，馮明祥，王福慶. 水功能區(qū)劃分實(shí)用手冊(cè). 長(zhǎng)春：東北師范大學(xué)出版社，1999.

Distribution Characters of Water Quality Index and Trend of Eutrophication

in Quanzhou Shanmei Reservoir’s Water

Abstract: According to the results of water quality measured in these years， the distributing characters of water quality in Shanmei Reservoir and its input stream were studied， and the degree and change trend of eutrophication in Shanmei Reservoir’s water also were assessed and forecasted. The results showed that the concentrations of DO， CODMn and BOD5 but pH in surface water from input stream to the reservoir to output stream decreased， especially between input stream and the reservoir. The concentrations of TN， NO32--N and TP decreased， but increased before and after the water flows into the reservoir. The results also showed that the degree of eutrophication in current water body is middling nutrition， and will be changed from middling nutrition to rich nutrition from 2010 to 2015.

Key words: Shanmei Reservoir; Water Quality; Eutrophication