老虎潭水库富营养化状况及原因分析.doc

老虎潭水库富营养化状况及原因分析杨晓红，常艳春，林琳，缪丽娜，顾少俊（湖州市环境保护监测中心站，浙江，湖州313000）Xiao-hong Yang,Yan-chun Chang,Linlin,Li-na Miao,Shao-jun Gu(Huzhou Environmental Monitoring Center，Zhejiang Huzhou 313000)摘要：在对浙江省湖州市老虎潭水库富营养状况调查评价的基础上，深入分析了老虎潭水库富营养化的成因。结果表明是由于集水区内的畜禽养殖、水土流失、大气湿沉降等综合因素导致大量氮磷营养物质进入水库所致。关键词：老虎潭水库 富营养化 畜禽养殖 大气湿沉降 水土流失Abstract: Based on the investigation and assessment of the Laohutan Reservoir which is located in the Huzhou city of Zhejiang Province,this paper dealed with the caused of eutrophication. The results showed that eutrophication is related with the nutrients consist of nitrogen and phosphorus from livestock cultivation,water and soil loss and atmospheric wet deposition.Keywords: the Laohutan Reservoir eutrophication livestock cultivation atmospheric wet deposition water and soil loss老虎潭水库位于湖州市吴兴区埭溪镇境内，是一座兼有防洪、供水、灌溉等功能的水库。水库集水区面积110 km2，涉及莫干山镇和埭溪镇2个乡镇15个村庄。日供水能力达到22万吨，总库容9966万立方米。老虎潭水库自2008年5月下闸蓄水以来，在蓄水初期暴发过蓝藻水华王新伟，姜翠玲，朱立琴.水库蓄水初期水质变化与富营养化成因分析.水电能源科学.2010（01）:38-40，2010年2月正式供水后，每年春季都会暴发不同规模的硅藻水华，严重时细胞密度高达7000104cells/L以上。藻类水华发生是水库生态系统对富营养化的响应，氮、磷等营养物质的输入和富集，是水库发生富营养化的最主要原因。因此必须摸清营养物质来源和比重，然后有针对性的采取措施防治富营养化。本课题在进行各类污染源调查的同时，还开展了大气湿沉降的氮素监测和水土流失的调查研究。1.材料与方法1.1 调查区域为了了解老虎潭水库富营养状况，于2011年在老虎潭水库大坝位置开展为期一年与富营养化相关指标的监测，同期对水库集水区的工业、农业、生活、畜禽养殖、农家乐等污染源进行调查。大气湿沉降监测采用湖州市降水中的NO3-和NH4+监测数据，在此基础上加测总氮指标。1.2 调查和分析方法富营养状况监测项目包括叶绿素a（chla）、总磷（TP）、总氮（TN）、透明度（SD）、高锰酸盐指数（CODMn），水质监测和分析方法依据水和废水监测分析方法（第四版）。污染源排污负荷依据第一次全国污染源普查排污系数手册计算。1.3 富营养化状况评价方法采用综合营养状态指数法： TLI（）=WjTLI（j）分级标准：TLI（）30 贫营养；30TLI（）50中营养； TLI（）50富营养。1.4 大气湿沉降计算方法大气氮沉降年通量计算公式为：（kg/km2）=C*V式中，C为总氮的浓度（mg/L）,V为降水量（mm）。2结果与分析2.1富营养状况评价结果表1 老虎潭水库富营养状况评价结果Tab.1 Evalution result of eutrophication of the Laohutan Reservoir月份CODTPTNChl.aSDTLI（）营养级别1月1.760.022.056.221.5040中营养2月2.360.011.354.242.0034中营养3月1.750.021.637.311.9039中营养4月2.170.011.543.071.4037中营养5月2.890.021.3227.61.3046中营养6月2.320.011.1214.11.1042中营养7月2.990.022.2012.91.3045中营养8月3.060.022.0416.21.3047中营养9月2.780.021.7110.42.0042中营养10月2.230.011.9115.11.9542中营养11月1.940.011.726.372.3035中营养12月1.900.012.786.371.5040中营养除TLI（）外，单位均为mg/L。2011年各月老虎潭水库富营养指数范围在34-47之间（见表1），季节差异不大，总体呈中营养状态。2.2原因分析2.2.1畜禽养殖是氮磷污染物的主要来源通过对集水区内各类污染源的调查发现，畜禽养殖是造成老虎潭水库富营养化的主要污染源，总氮和总磷的入库量分别占总量的64.6%和96.2%（见表2），总氮入库量居第二的是农业面源，占25.9%，工业、第三产业、农村生活污染源的氮磷贡献率很低。集水区内畜禽养殖类型主要是猪、鸡、鸭这三类传统畜禽，其中猪的排污量是各类畜禽中最高的，其养殖污水也是最难治理的，集水区猪存栏100头以上的规模养殖场共有27家，占生猪养殖量的80%，仅部分规模养殖场配套了污水处理设施，大部分养殖场处于直排状态，部分养殖场即使配备了沼气池和沉淀池，也由于缺乏有效管理，治理装置形同虚设。当地的鸭类大部分沿小河道放养，所有排泄物直接进入水体，对水质影响极大。当地鸡的养殖方式是放养式的，大部分鸡粪尿留在了田间地头，遇到雨季随地表径流进入水库中。表2 老虎潭水库集水区各污染源氮磷入库总量一览表Tab.2 Amount of nitrogen and phosphorus from all kinds of pollution soures inwatershed of the Laohutan Reservoir 污染源类别TNTP入库量 (t/a)比例 (%)入库量 (t/a)比例 (%)农村生活污染28.949.22.533.2畜禽养殖污染203.8964.676.0496.2农业面源污染81.7025.90.400.5第三产业污染0.910.30.080.1合计315.4410079.061002.2.2水土流失导致大量营养物质入库老虎潭集水区内总土地面积133844亩，土地利用以竹林地为主，占总面积的89%，属于易发生水土流失的土地类型。根据浙江省第四次遥感技术普查水土流失报告，老虎潭集水区轻度和中度水土流失面积分别占80%和15%。老虎潭水库库区水土流失有自然因素和人为因素。（一）自然原因老虎潭库区属亚热带季风气候区，雨量丰富，地表径流大，为土壤侵蚀提供了原动力，加上库区为山地丘陵地形，山高坡陡，从而加剧了径流对地表土壤的冲刷侵蚀作用。而库区植被针叶林多，阔叶林少，纯林多、混交林少，而水土保持能力为阔叶林好于针叶林，阔叶混交林好于阔叶纯林，针叶混交林好于针叶纯林，因此从地貌、气候、植被角度看老虎潭库区水土保持能力“先天不足”。（二）农业林业生产活动老虎潭库区以林地为主，早园笋是当地特色农产品，农户将大片陡坡地无序开垦种植早园竹，仅莫干山镇就有早园竹林1652亩，早园笋要高产，必须常年保持质地疏松、排水良好，全年要开垦两次，削地松土不少于三次，每年还要施肥4次，如此的耕作施肥方式势必导致水土流失和肥料流失相当严重。白茶是当地另一特色农产品，近几年高额的附加值使农户积极性空前高涨，出现毁林、高坡陡开垦茶园的现象，新建茶园普遍存在机械开挖建园,超坡度开垦,一开到顶、四面光的现象。由于许多茶园采用清耕作业, 园面裸露, 易受到径流的冲刷, 导致园内的梯田、道路、沟道受到不同程度的损坏，肥力和水土流失也十分严重。此外，紧邻库岸路段的部分路堑边坡仍存在裸露现象，部分路堤边坡零星分布杂草，植被覆盖率低，遇降雨时边坡上方汇水将直接冲刷坡面。由于其紧邻库岸，携带泥沙的坡面径流将直接汇入水库，影响水质，并在一定程度上加速水库淤积。2.2.3大气湿沉降的贡献不容忽视在对湖库进行富营养化原因分析时，降水的影响往往被人们忽视，实际上降水不仅影响水库水位，降水中所含的化学成分、特别是氮化合物对于水库及库区水生态系统中氮的平衡都有一定影响，从而对水库富营养化产生重大影响。2011年降水中总氮监测结果显示：降水总氮全年变幅在0.81-13.5mg/L,平均浓度3.88 mg/L，若按地表水环境质量标准湖库总氮标准评价，全年91%以上的雨天总氮含量为类和劣类。表3 老虎潭水库氮沉降通量Tab.3 Amount of nitrogen input to the Laohutan Reservoir 监测时段降雨量mmTNkg/km2NH4+-Nkg/km2NO3Nkg/km2TINkg/km2TONkg/km2TIN/TN%1月-12月1271.23416.41950.11076.23026.3390.188.6大气氮沉降计算结果显示（表3），沉降到老虎潭库区的氮通量为34.16kg/hm2a，形式以无机氮（TIN）为主，占88.6%，无机氮由铵态氮和硝态氮组成，无机氮可被植物直接利用，能快速提供浮游藻类生长繁殖所需的氮，量值的大小受当地的经济发展水平和农业生产活动的影响。Krupa SV提出：“5-10 kg/hm2a的总氮沉降对陆地生态系统非常有利，10-20 kg/hm2a对森林生态系统非常有利” Krupa S.V. Effects of atomospheric ammonia on terrestrial vegetation:a review. Envionmental Pollution,2003,124(2):179-221作者简介：杨晓红，女，1968年出生，高级工程师，主要从事环境监测研究。电13819205766 邮箱：地址：浙江省湖州市长兴路128号 邮编：313000。沉降到老虎潭库区的氮通量为34.16kg/hm2a，远大于陆地生态系统和森林生态系统的临界负荷，无论是对于老虎潭水库集水区的陆地和森林生态系统，还是对水库水体本身都产生一定影响。由此可见，大气湿沉降输送的氮营养元素对老虎潭水库生态系统富营养化的影响不容忽视。3结论3.1畜禽养殖是各类污染源中对氮磷等营养物质贡献率最大的污染源，因此，要本着集约化、无害化、资源化的原则，将畜禽的养殖区域划分为禁养区、限养区、一般控制区，对畜禽养殖场实行统一规划、管理，促进规模化养殖，逐步整合、减少散户数量。考虑到老虎潭水库饮用水源安全问题，必须保证上游流域内污水不得直接排入水体，建议采用沉砂池+厌氧沼气池+好氧处理系统（SBR、氧化沟）+自