浙江省主要大型水库富营养化分析及预防.doc

浙江省主要大型水库富营养化分析及预防蔡临明（浙江省水文局， 杭州 310009）摘 要 本文对浙江省主要大型水库水体富营养化状况进行分析评价，近五年的水质监测资料分析评价结果表明，参与评价的24座主要大型水库富营养化状况明显加重的占55%。水库一旦富营养，治理就十分困难，应引起高度重视。研究水库水质、分析其富营养状况，为水库水质的安全预警及今后治理水库、修复水库生态环境提供依据。关键词 水库 水质 富营养化 分析 评价 预防1.前言浙江省水库星罗棋布，大多数水库建于上世纪90年代以前，建库时主要以防洪、农灌为主，兼发电、水产养殖等多功能。随着水资源日益紧缺，优水优用已得到共识。一些主要大型水库已由建库初期以农灌功能为主逐渐转变成目前以生活饮用为主导功能。同时随着环境的变迁，水库水质、水生态及水库上游周边地区工、农、种、养殖业的发展和人类活动，使水库水质、营养水平和水库内水生态系统发生了很大变化，主要表现为水库总氮、总磷含量的普遍增高。水库水功能的转变和水体营养水平的好坏，将直接影响人民生活水平的提高和社会经济的发展。研究水库水质、分析其富营养状况，对掌握水库水质的安全预警情况及今后修复水库生态环境显得更加重要。2.水库的生态特征水库是个半河、半湖的人工水体。其特征是：水位不稳定、浑浊度大，以致生产力往往低于天然湖泊；库水交换频率高于湖水，使水质状况接近河水；淹没区的植被沉入湖底，腐败分解，土壤的浸渍作用，岩石溶蚀作用，使库水矿化度，溶解气体和营养物质逐渐接近湖水。一些水库由于是拦截河流而成，水库的汇水区比较长窄，往往有一条主要的入水口，其泥沙、营养盐负荷也主要由此入水口输入。由于水库的上述特征，水库的沉积物和营养盐的含量往往沿水库径向呈现梯度变化，并伴随着生产力和水质的空间梯度变化。水库的上游多为河流状，水流较快、泥沙和营养盐含量较高、水混浊，初级生产力较低。水库中下游一般水面较宽，水流速慢、泥沙含量较低、透明度高，初级生产力受营养盐含量的限制或高或低。3浙江省主要大型水库水质状况3.1水库水质现状本文选用2000-2004年监测资料，对新安江、青山、赋石、老石坎、对河口、铜山源、湖南镇、碗窑、白水坑、汤浦、横锦、金兰、杨溪、长诏、陈蔡、石壁、长潭、里石门、牛头山、紧水滩、珊溪、泽雅、桥墩、赵山渡等24座主要大型水库进行水质评价。水质评价标准采用地表水环境质量标准（GB38382002）；评价项目选用溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、挥发酚、砷、五日生化需氧量、氟化物、氰化物、汞、铬（六价）、总铜、总锌、总镉、总铅、石油类、总磷、总氮、pH值；评价方法采用单指标评价法。水库的富营养化评价采用百分制；富营养化评价项目为总磷、总氮、叶绿素、透明度和高锰酸盐指数5项；评价标准参照中国水资源公报（湖泊、水库富营养化评分与分类方法，见表1）；评价方法，首先根据各测点项目的实测值的平均值（有多测点分层取样的水库，评价年度代表值采用垂线多点平均值），对照评价标准，求得各单项的评分值；然后依据下列公式计算各水库的评分值。最后，根据评分值的大小，对照评价标准，确定该水库的营养状况。营养化程度按贫营养、中营养和富营养三级评价。表2湖泊、水库富营养化评分与分类方法营养程度评分值叶绿素（mg/L）总磷（mg/L）总氮（mg/L）高锰酸盐指数（mg/L）透明度（m）贫营养10200.00050.0010.0010.0040.020.050.150.410.05.0中营养3040500.0020.0040.010.010.0250.050.10.30.51.02.04.03.01.51.0富营养607080901000.0260.0640.160.41.00.10.20.60.91.31.02.06.09.016.08.010.025.040.060.00.50.40.30.20.12 1 n M Mi n i=1式中：M湖泊、水库营养状态的评价值； Mii项项目的评分值； n评价项目的个数。以2004年为现状基准年，评价的24座主要大型水库，青山、对河口、铜山源水库水质劣于类，其余21座水库水质均为类水。营养化状况：紧水滩水库为贫营养，铜山源、青山水库为富营养外，其余均为中营养。见表2。6表2 2004年浙江省大型水库水质概况评价表水库名称正常库容（亿m3）全年水质类别（主要超标项目）49月营养化评价2000年2001年2002年2003年2004年2000年2001年2002年2003年2004年评分值营养化程度评分值营养化程度评分值营养化程度评分值营养化程度评分值营养化程度青山0.385057.0中营养54.0中营养66.6富营养60.4富营养60.3富营养赋石0.824041.0中营养41.0中营养45.7中营养41.4中营养对河口0.318043.0中营养48.0中营养43.2中营养45.0中营养老石坎0.425043.0中营养43.0中营养41.5中营养41.9中营养新安江178.6000I37.0中营养28.0贫营养44.0中营养36.7中营养35.0中营养湖南镇15.8200I38.0中营养65.0富营养60.0富营养35.4中营养45.0中营养碗窑3.0850I35.0中营养50.0中营养50.0中营养42.7中营养55.0中营养铜山源2.1744IV35.0中营养35.0中营养70.0富营养60.0富营养60.0富营养白水坑4.000050.0中营养横锦1.703050.0中营养40.0中营养金兰0.680040.0中营养35.0中营养杨溪0.533848.0中营养50.0中营养长诏1.780054.6中营养40.3中营养40.2中营养39.0中营养陈蔡1.164056.2中营养40.5中营养40.0中营养39.0中营养石壁1.103052.8中营养40.5中营养40.3中营养40.0中营养汤浦2.350046.0中营养40.0中营养40.2中营养39.5中营养32.5中营养长潭0.890039.0中营养36.6中营养34.0中营养44.0中营养49.4中营养牛头山0.640040.0中营养35.8中营养36.0中营养37.6中营养43.1中营养里石门0.500038.0中营养45.7中营养49.0中营养46.4中营养42.3中营养珊溪12.9100I35.0中营养45.0中营养55.0中营养43.0中营养38.0中营养泽雅0.497445.0中营养44.8中营养45.0中营养43.0中营养43.0中营养桥墩0.512150.0中营养50.3中营养49.6中营养50.0中营养45.0中营养赵山渡0.330045.0中营养40.0中营养紧水滩10.3500II28.2贫营养28.0贫营养28.5贫营养29.0贫营养29.3贫营养由此可见，浙江省主要大型水库现状水质特点是水体呈中-富营养化。大部分水库由建库初期的贫营养水体、生物量很低转变为现在生物量较高的中、富营养水体。主要营养物质为总氮，总磷。参与评价的24座主要大型水库富营养化状况明显加重的约占55%。4浙江省水库富营养化成因分析根据利贝格最小值定律，植物生长取决于外界提供给它的所需养料中数量最小的一种。藻类化学成分的“经验分子式”为C106H236O110N16P，由此可见，在藻类分子式中所占的重量百分比最小的两种元素氮和磷，特别是磷是控制水体藻类生长的主要因素。水库营养化的实质是由于营养物质（主要是氮、磷）输入输出的失衡，而造成水体生态系统中物种分布的平衡被打破，导致单一物种（如浮游藻类）的疯长，致使水体透明度、溶解氧降低，从而进一步破坏了生态系统，严重时可使整个水生态系统走向消亡。4.1氮、磷对水体富营养化影响分析日本湖泊科学家在研究氮、磷物质与水质富营养化过程中发现氮、磷浓度的比值与藻类增殖有密切关系，指出：当湖水的总氮和总磷浓度的比值在101151的范围时，藻类生长与氮、磷浓度存在直线相关关系。湖水的总氮和总磷浓度的比值在121131时最适宜于藻类增殖。同样，当水库水体中总氮和总磷浓度达到一定比值时，水库也将出现藻类爆发，破坏水库水生态系统。对2003-2004年呈富营养状态的铜山源、青山水库的总氮、总磷浓度比值进行分析（见表3），结果表明，氮、磷浓度比值50%在101151的范围内。我省水库水体的总氮、总磷浓度的比值在什么范围内最适宜于藻类增殖，还需要进行专项研究。表3 铜山源、青山水库总氮和总磷浓度的比值表时间水库总氮（mg/L）总磷（mg/L）总氮和总磷浓度的比值营养程度2003年4-9月铜山源0.810.5913.7富营养青山2.010.1216.8富营养2004年4-9月铜山源0.970.0910.7富营养青山3.180.0653.0富营养4.2水库富营盐来源1996年，省水文局完成了“全省大中型水库水质调查分析”课题。当时水库水体总氮、总磷含量普遍低于现状。这说明浙江省水库水体中营养盐主要是外源性氮、磷输入。输入水库的总磷、总氮量主要由于过度的人为活动（如旅游、土地开发、库区畜禽养殖等），使生活、工业、农业污水中的大量营养物质排入水体，造成水体中的磷、氮负荷增加。这些分别来自水库汇水区内的种植业、网箱养殖业、生活、工业、农业污水的磷、氮营养物是浙江省水库外源营养物主要来源。5水库富营养化预防水库水体富营养化与营养物质、气候条件、水库水化学性质和生物性质、水库调度方式、气候条件等各种因素有密切联系。在进一步开展对大中型水库富营养化的机理和状态的分析研究的同时，应建立一套水库水质保护体系，以便有效防止水质污染和水体富营养化的发生，保护好水库的水质。5.1 走生态经济型环境水利模式在水库集雨面积内植树造林涵养水源，保存生物多样性，维护生态平衡，保护环境资源，构筑水库周围绿色生态屏障，限制富营养物质输入水库。5.2提高水体自净能力，改善水库水质一方面，充分发挥水利工程调度优势，增加水库进水量，加快水库换水周期，加快库水净化速度。破坏水库水体自身富营养物质的富集。另一方面，利用生物措施，对已呈富营养化的水库，科学投放鱼苗，富营养化水体大量繁殖各种藻类，根据生态平衡食物链中Fltonian金字塔给高一层次的轮虫（类）创造一个繁殖生长的地方和吃掉藻类的时间，并且自己又被更高一层次生物吃掉的良性循环。最终达到去除藻类，降低DOD5、CODMn含量，增加水中DO含量，改善富营养化水体水质。5.3加强水库水质监测、管理健全水库监测网络，加强现场测试能力与快速反应能力，在有条件的大型水库建设自动测报与预警系统，对跨省、市界饮用水水库实行动态监测，积极开展跨省、市的污染联防，及时掌握水库水体水质状况，定期向社会公布。6.结论水库水质的好坏，直接影响其水资源的利用。水库的富营养化，是供水水库