泉州山美水库水质富营养化评价分析与防治对策

林志杰

（福建省泉州市环境监测站，福建泉州，362000）

福建省山美水库位于泉州市晋江支流东溪中游，为该省唯一的国家一级水利工程管理单位，是泉州市一座以供水为主，兼灌溉、防洪、发电、生态调节、养殖等综合利用的大Ⅱ型水利枢纽工程。山美水库是维系下游南安、晋江、石狮、惠安、泉港、鲤城、丰泽和洛江等八个市、县、区五百多万人生产和生活的主要供水源地，为泉州市社会经济发展提供了防洪安全和水资源供给保障，被誉为“泉州人民的生命库”、“泉州的生态调节器”。

根据近年山美水库水环境监测结果，探讨了水库的水质特征及富营养化程度和变化趋势、富营养化的成因分析以及相关的防治对策。研究结果为进一步防止山美水库环境污染提供科学依据，对水库水资源管理与保护工作具有一定的指导意义。

1 水库现状监测

1.1 监测点位、因子、时间及频次

（1）监测点位：泉州市环境监测站每年持续对山美水库水质开展监测，监测点位分别布设在水库的入口（A）、库中（B）、出口（C）。根据水深情况，在部分监测点位垂线上分三层取样。

（2）监测因子：pH、溶解氧、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、氨氮、总磷、总氮、铜、锌、氟化物、硒、砷、汞、镉、铬（六价）、铅、氰化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂、硫化物、粪大肠菌群、透明度、叶绿素a。

（3）时间及频次：2008-2011年期间，每年3月，7月和11月份对水库入口（A）、库中（B）、出口（C）水体进行监测。

1.2 相关标准

采样及分析方法按国家GB3838-2002《水和废水监测规范》和《地表水环境质量标准》中的有关规定执行。

监测结果按照GB3838-2002《地表水环境质量标准》中的相应标准进行评价。

富营养化程度采用中国环境监测总站《关于湖泊（水库）富营养化评价方法及分级技术规定的通知》（总站生字〔2001〕090号）中规定的综合营养状态指数进行评价。

2 富营养化评价分析

根据2008-2011年的监测数据：总磷浓度较高，基本上处于0.02 mg/L左右，部分不能达到Ⅱ类水质标准，尤其在2010年7月和11月，只能达到Ⅲ类水质标准；总氮超标最为严重，基本上都处于劣Ⅴ类水质标准，只有2008年11月与2009年3月处于Ⅴ类水质标准；其他监测因子均能满足GB3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅱ类水质标准。

2.1 评价标准

评价方法：综合营养状态指数法（卡尔森指数法）。

评价因子：叶绿素a（Chla）、总磷（TP）、总氮（TN）、透明度（SD）和CODMn（高锰酸盐指数）。

状态分级：采用0～100的一系列连续数字对水库营养状态进行分级。在同一营养状态下，指数值越高，其营养程度越重。

表1 营养状态分级与评分值对应表Table 1 Relation between grades of trophic status and evalua⁃tion value

2.2 历年水库水体富营养化评价结论

2008-2011年，山美水库设置三个点位并在每年的三个不同时期（3月、7月、11月）采样监测，采用“卡尔森指数法”计算评分，得出各个年、月、点位的综合营养指标，其评价结果如图1所示。

由图1可知，山美水库水体综合营养状态指数在2009年3月水库出口评分值为29.6，属于贫营养（接近中营养）状态。其他时期的评分值在34.7～45之间，属于中营养状态。总体分析可知，2010年的水库水体综合营养状态指数相对较高，2011年有所下降，但相对2008年的数据对比还是有所增加的。各单项指标中，总氮各时期的评分值在64.9～71.3之间，均为中度（已接近重度）富营养状态，必须引起警惕。

图1 水库历年营养状态指数Fig.1 Trophic status indicators of different years

3 富营养化的趋势分析

3.1 水库TN、TP的变化特征分析

图2 水库历年总氮变化情况图Fig.2 Nitrogen contents of different years

图3 水库历年总磷变化情况图Fig.3 Phosphorus contents of different years

对山美水库A、B、C三个监测点位水体近4年的TN、TP的变化特征进行分析，结果如图1、图2所示。根据图2、图3显示，山美水库A、B、C三个监测点位的水体，TN和TP除极个别异常值外，总体上是略呈上升的趋势。如不加以控制，预计未来几年也将会呈现上升趋势。因此，必须对水库水体水质加以保护。

3.2 营养盐评价分析

水体营养盐是指营养盐的相对组成。用总氮与总磷的浓度比率来计算总氮/总磷比值是决定水体藻类生物量的主要因子之一，它对藻类的暴发性生长具有重要指示作用。当TN/TP＜7时，氮是限制性营养盐；TN/TP在8～30之间为适宜藻类生长范围；TN/TP＞30，则磷将成为藻类生长的限制因子。山美水库3个监测断面3个不同时期的TN/TP见表2。

表2 水库断面TN/TPTable 2 TN/TP values of the reservoir section

由表2可以看出，TN/TP在2011年3月的出库口比值（242.2）最大、2009年3月比值（56.9）最小，所有断面包括全库总氮/总磷均大于30，可见山美水库氮营养来源充足。因此，山美水库属于磷控制型营养盐水库，生态系统对磷浓度的改变反应明显。所以在山美水库流域采取禁磷措施，对于保护水库水质具有重要的意义。

4 富营养化成因分析

山美水库库区的总磷、总氮浓度主要来自库区上游永春县城和沿线乡镇的工业、农业以及生活污染源。

4.1 工业污染

根据相关资料，流域内的个别企业虽设有简易处理设施，但仍未做到废水稳定达标排放。因此，未达标排放的废水很可能引起下游山美水库水质中总磷、总氮以及COD含量的增加，影响水库水质。

4.2 农业污染

桃溪、湖洋溪沿岸和山美水库周边乡镇的耕地面积为10494.8 ha。农田化肥、农药流失会随着农田径流进入水库造成水体N、P污染，从而对水质产生污染影响。山美水库流域内养殖畜禽产生的粪便在禁养区内如未经妥善处理也将会影响到水库水质。

4.3 生活污染

永春县污水处理厂由于相应配套污水管网尚未完善，县城生活污水未能全部纳入污水处理厂集中处理，很大一部分生活污水直接排入山美水库上游的晋江东溪。水库上游及周边的乡镇农村生活污水未能得到有效处理，最终排入山美水库。

桃溪和山美水库沿岸固体废弃物收集仍采用混合收集的方法。居民生活垃圾倾倒的随意性较大。工业垃圾由于管理不严、操作不规范等，在库边附近集中丢弃，并进行焚烧，恶臭熏人、滤出液横流，环境污染严重。

5 防治对策和建议

5.1 控制工业污染源

山美水库流域内的工业企业主要集中在上游的桃溪流域，因此，一是对流域内不符合环保要求的企业，必须尽快关停；二是加强流域内监控能力，严禁违法排污行为；三是推行工业企业污染集中控制；四是提高管理水平，加强总量控制。

5.2 控制农业污染源

首先要治理农业面源污染，积极推广普及高效、低毒、低残留农药以及平衡配方施肥技术。其次要扶持和鼓励群众发展种植经济绿肥、作物专用肥，以减少化肥的使用量。

5.3 控制养殖业污染源

对畜禽养殖业的污染治理，必须严格执行流域范围内各县（市、区）已划定的畜禽养殖场禁养区、禁建区的规定，从而有效控制畜禽养殖污染。

5.4 控制生活污染源

一是要加快污水集中处理厂、垃圾无害化处理厂建设；二是要完善污水配套管网及垃圾转运体系的建设，积极推行环保设施运营社会化。

6 结语

（1）山美水库2008-2011年水质情况：总磷浓度较高，部分不能达到Ⅱ类水质标准；总氮超标最为严重，基本上处于劣Ⅴ类水质标准；其他监测因子均能满足GB3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅱ类水质标准。

（2）2008-2011年期间，除了2009年3月水库出口为贫营养（接近中营养）状态之外，其他点位的不同时期，其营养状态差别不大，综合指数均为中营养状态。各单项指标中，总氮在各时期均为中度（已接近重度）富营养状态。

（3）山美水库A、B、C三个监测点位的水体，TN和TP除极个别异常值外，总体上略呈上升的趋势。

（4）山美水库各年、各断面的总氮/总磷均大于30，氮营养来源充足，属于磷控制型营养盐水库，生态系统对磷浓度的改变反应明显。因此，需在山美水库流域采取禁磷措施。■

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