漳泽水库水环境因子变化特征及营养状况评价

杨孟科

（山西省水产科学研究所，山西 太原 030006）

漳泽水库位于长治市北郊浊漳河南源干流上，是一座以工业、城市供水、灌溉、防洪为主，兼顾养殖和旅游等综合利用的大（二）型水库。总库容4.27亿m3，控制流域面积3176km2。作为长治市重要的水源基地，漳泽水库在工农业生产和经济发展方面发挥了很大作用。但是近年来，水库水质受到污染而不断恶化，库中鱼类的死亡事件时有发生，2007年夏季就曾因细菌性烂鳃病而导致大批鲢鳙鱼死亡，使渔业生产遭受较大损失。为深入了解漳泽水库的污染机理和水体环境因子的变化特征，2010年夏季（6月）和秋季（9月），对漳泽水库理化及浮游植物叶绿素进行了测定与分析，并采用综合营养状态指数对水库水体的环境质量进行了评价，查明其富营养化水平，以期为有关部门治理和维护漳泽水库的生态环境提供技术依据。

1 调查方法

1.1 采样点设置

根据漳泽水库的地形特征，分别选择浊漳南源及石子河入口区（Ⅰ）、绛河入口区（Ⅱ）、库心区（Ⅲ）、下游坝前区（Ⅳ）等4个有代表性的点位作为采样点采集水样（见图1）。

图1 采样点分布示意图

1.2 调查的主要环境因子

本次对水库调查的主要环境因素包括：水温、pH值、透明度（SD）、氨氮（NH4-N）、亚硝酸盐氮（NO2-N）、总氮（TN）、总磷（TP）、高锰酸盐指数（CODMn）以及叶绿素 a（Chla）。

1.3 水样采集与分析

根据每个测点处的水深，采用采水器按上层、中层、下层共采集5～15L水样，等量混合后，灌装于1个500mL塑料瓶和1个500mL玻璃瓶中，其中塑料瓶加2mL氯仿，用于氨氮、亚硝酸盐氮和总氮分析；玻璃瓶加1mL1∶3硫酸进行酸化处理，用于高锰酸盐指数和总磷测定。另再灌装一个500mL玻璃瓶，加入1%碳酸镁悬浮液1mL，用于叶绿素a测定。

水温、透明度及pH值分别用表层水温计、透明度盘和便携式pH计在现场测定，其余项目均按照《渔业生态环境监测规范淡水》规定的测定方法在实验室内测定。

1.4 数据处理

本次对漳泽水库的调查选用透明度、总氮、总磷、高锰酸钾指数和叶绿素a等5个参数，运用综合营养状态指数（TLI）法[1]，对水库水体的营养程度进行分析评价。

2 结果与分析

2.1 水体环境特征

2010年夏季（6月3日）和秋季（9月11日），两次对漳泽水库水体的主要环境因子进行了测试与分析，其结果见表1。

表1 2010年漳泽水库主要水环境因子的分析结果

从表1可以看出，漳泽水库的水质主要表现出以下特性：

第一，水体的透明度较低，尤其是夏季（6月），全库平均不足0.5m，秋季（9月）也只有0.65m。其水平分布规律是上游（测点Ⅰ，Ⅱ）透明度小于中、下游（测点Ⅲ，Ⅳ）。

第二，水体的pH值较高，尤其是夏季各测点的pH值均超过《GB11607-1989渔业水质标准》，达到9或9以上，这可能与水中的浮游植物的生化作用有很大关系[2]。夏季高温下，浮游植物新陈代谢和光合作用加强而消耗水中大量的CO2，从而导致pH值升高。这种现象夏季在肥水池塘中也会常常出现。

第三，夏、秋两季水体中的亚硝酸盐氮含量低于0.1mg/L，对水产养殖构不成危害。但是，夏季水体在高pH值和高温共同作用下，通过推算[3]，各测点的非离子氨（NH3）平均达到 0.06mg/L（范围 0.043～0.075mg/L），超过《GB11607-1989渔业水质标准》限值（0.02mg/L）的2倍，这对鱼类的生存构成威胁，严重时将会引起鱼类中毒和死亡，应当引起注意。

第四，漳泽水库总氮、总磷和高锰酸盐指数的水平分布和季节变化均不大。从《地面水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ类水质标准来看，各测点的总氮和总磷超标较为严重，其中夏季总氮平均超标87%（范围42%～115%），总磷平均超标225%（范围180%～380%）；秋季总氮平均超标88%（范围75%～100%），总磷平均超标255%（范围180%～260%）。水库的高锰酸盐指数虽然在夏季超过《地面水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ类水质标准（6mg/L）12%，但秋季已降至Ⅲ类标准，说明水库有机质含量较低。

第五，叶绿素a是表征水体浮游植物生物量的一个重要指标，也是反映水体污染程度的一个重要指标。由表1可知，漳泽水库的叶绿素a含量在夏季和秋季都比较大，季节变化也明显，说明在高水温（20℃以上）、高氮磷的情况下，浮游植物增殖较为旺盛。

水体出现上述各种情况，与漳泽水库水质受污染有很大关系。通过现场调查和查阅有关资料，漳泽水库的污染源大体可分为两类，一类是外源性污染源，另一类是内源性污染源。

外源性污染源：漳泽水库位于长治市北郊，入库河流共有浊漳南源、绛河、石子河等3条，其中石子河经由长治市区后在水库的库尾与浊漳南源汇合。近年来，长治市的城镇化发展很快，水库上游及周边建起了许多工业企业，加之污水处理配套设施建设落后或污水处理能力不足，致使大量的工业废水和生活污水未经处理排入河道，进入水库。据调查，这种废水和生活污水来自于长治市、郊两区及长治县、长子县，而且主要是长治市区的生活污水和工业废水排入石子河所致。有资料显示[4]，长治市区现在仍每日有约7万t未经处理的污水直接排入库区，其年度入库量在2500万～3600万t之间，相当于兴利库容的近1/5。

另外，水库下游东岸附近的电厂罗非鱼养殖场排放的养殖水和库区周围随意堆放的生活垃圾也会对库水造成一定污染。

内源性污染源：主要是库内库底淤泥中营养物质的释放。漳泽水库已运行了40多年，库底沉积了大量的营养物质，而且随着目前污染的加重，这种情况还会不断积累。即使上游污染进行了治理，入库污染得到了消除，但库底的营养物质还会不断地缓慢释放，对水库的污染还将存在。

从上述两类污染源的污染程度来看，外源性的工业废水和城市生活污水排放量大、污染速度快，应当是目前漳泽水库受污染的主要根源。

2.2 水体营养状态评价

有关水库、湖泊水质营养状况评价方法，有特征法、参数法、生物指标评价法、磷收支模型法、Carlson营养状态指数和生物多样性指数进行评价等多种[5]。刘瑞祥等[6]曾于2004—2005年对漳泽水库进行过富营养化调查，用Carlson营养状态指数（用了2个评价参数）和多样性指数对水质的评价结果为中—富营养型。通过采用综合营养状态指数法进行评价，其评价结果见表2。

从表2可以看出，在夏季，除了测点I的综合营养状态指数超过70，属于重度富营养型水质以外，其他各测点均介于60～70之间，属中度富营养型水质。在秋季，虽然各测点的营养值有所降低，水体处于轻—中度富营养状态，但是测点Ⅱ和测点Ⅲ的测值非常接近60，已趋于中度富营养化发展。因此，根据分析结果可以判断，漳泽水库的水质已达到中—重度富营养状态，污染较为严重。

通过调查分析，认为形成漳泽水库富营养化的原因有以下三点：

第一，长治市工业废水和生活污水的大量排放，致使氮、总磷等营养物质大幅上升，引起藻类过度增殖，这是造成富营养化的主要原因。从表2可以看出，在5个评价参数中，总氮、总磷、叶绿素a和透明度的营养状态指数相对较高，而透明度除了上游主要由有机质和藻类决定外，其他各点的透明度主要由藻类决定，而藻类的增殖又与水中的氮磷关系密切，因此，可以说漳泽水库的营养状态主要由总氮、总磷控制。

第二，水温的影响。漳泽水库是电厂余热水影响较大的水库，漳泽电厂投入运行后，循环用水量达35m3/s，全库水温平均提高2℃，水库中下游区已经全年不封冰[7]。在氮、磷充足的情况下，水温对富营养化的形成起了推波助澜的作用。

第三，漳泽水库的年库水交换量较小，只有2次～2.5次[7]，水流动缓慢，导致氮、磷等营养物质在库内积累，从而为富营养化的形成提供了温床。

3 结论与建议

3.1 结论

调查显示，由于工业废水和生活污水的大量进入，漳泽水库水体总氮和总磷超标（《GB3838-2002地面水环境质量标准》Ⅲ类水质标准）较为严重，其中夏季分别超标87%和225%，秋季分别超标88%和255%。另外，夏季水体的非离子氨也平均超过渔业水质标准的限值（0.02mg/L）的2倍。根据综合营养状态指数分析，漳泽水库的水质已处于中—重度富营养化状态，污染较为严重，应当引起有关部门的密切注意。

3.2 建议

为了有效地治理漳泽水库的富营养化，要遵循“标本兼治”的原则，通过行政手段和技术手段进行综合治理，故提出以下建议：

一是政府部门应当加大监管力度，对污染源企业进行彻底治理，确保污染源达标排放。对于限期不达标的企业将依法实行关停，以控制非达标的外源性污染物进入水库。

二是加强《环境保护法》《水污染防治法》等法律知识的宣传力度，提高周边居民的环保意识和生态意识，使其养成良好的生活和卫生习惯，做到生活垃圾及污水不向水库倾倒，减少水库的污染负荷。

三是通过人工干预，加大滤食性鱼类、尤其是鲢鱼的投放量，一方面可以有效地控制浮游植物过度增殖，另一方面还可以将水体中的氮、磷等营养物质通过浮游生物饵料转化为鱼肉，使水体得以净化，从而达到以鱼养水的目的。

表2 2009年漳泽水库的营养状况评价结果

四是加强水库水生植物资源的保护和利用。调查发现，在水库的中、上游及库岸的浅水地带长有大面积的水生植物，主要由芦苇、荆三棱、菱、眼子菜和荇菜等植物群落组成。水生植物的存在不仅可以吸收水中的氮、磷等营养物质，在某种程度上还可以抑制藻类的生长[8]，对防治水体富营养化具有重要意义。

[1] 王明翠，刘雪芹，张建辉.湖泊富营养化评价方法及分级标准[J].中国环境监测，2002，18（5）：47-49.

[2] 湛江水产专科学校主编.淡水养殖水化学[M].北京:农业出版社，1979：43-46.

[3] 叶伟玉.利用计算器换算非离子氨浓度[J].广州环境科学，1998（4）：48-49.

[4] 盖四方.漳泽水库水质污染状况与治理对策 [J].山西水利科技，2005（3）：43，46-47.

[5] 金相灿，屠清瑛.湖泊富营养化调查规范（第二版）[M].北京：中国环境科学出版社，1990：291-302.

[6] 刘瑞祥，金山，常惠丽.漳泽水库浮游植物及水体富营养化研究[J].长治学院学报，2005，22（5）：11-13.

[7] 漳泽水库志编纂委员会.漳泽水库志[M].北京：中国水利水电出版社，1999.

[8] 吴振斌，邱东茹，贺锋，等.水生植物对富营养水体水质净化作用研究[J].武汉植物学研究，2001，19（4）：299-303.