福清市东张水库水环境质量现状调查及控制对策

翁玉兰

（福清市环境监测站，福建福清 350300）

东张水库于1958年建成，属大型蓄水水库，库容2.06亿立方米。建库初期，东张水库以蓄水灌溉为主，兼发电、防洪和水产养殖等功能。随着改革开放和福清市社会经济的快速发展，工农业生产和城镇生活用水需求日益增大，为保证城市供水，1997年将东张水库作为集中式饮用水源一级保护区列入规划，按《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中Ⅱ类标准管理。受水库周边生活和农业污染源及库区不适度的开放活动影响，东张水库曾发生过较严重的富营养和蓝藻爆发事件。近年来，东张水库水质再次呈现污染苗头，通过研究2014—2018年水质监测数据，对福清市东张水库水质进行分析并提出控制对策，为东张水库污染整治和科学管理提供科学依据。

1 评价标准与方法

1.1 评价标准

1997年在《福建省福清市地表水域功能区划》中，将福清市东张水库作为饮用水源一级保护区列入规划，按《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中Ⅱ类标准管理，标准具体情况详见表1。

1.2 评价方法[1]

1.2.1 等标污染指数法

水质评价方法采用等标单项污染指数法。

表1 地表水环境质量标准（GB3838-2002）部分项目标准限值

（1）污染指数法，计算公式如式1所示。

式中，Pi为i污染物的单项污染指数；Ci为i污染物浓度的平均值；Csi为i污染物浓度的评价标准值。

（2）综合污染指数，计算公式如式2所示。

式中，P为综合污染指数；n为参加评价污染物项数。

（3）污染负荷比，计算公式如式3所示。

式中，Ki为i项污染物的污染负荷比。

1.2.2 综合营养状态指数法[2]

湖泊水库富营养化程度评价按照环境保护部制定的《地表水环境质量评价办法》（试行）中规定的综合营养状态指数法进行评价。评价参数为叶绿素a（chla）、总磷（TP）、总氮（TN）、透明度（SD）、高锰酸盐指数（CODMn）。计算公式如式4所示。

式中，TLI（∑）为综合营养状态指数；Wj为第j种参数的营养状态指数的相关权重；TLI（j）代表第j种参数的营养状态指数；以chla作为基准参数，则第j种参数的归一化相关权重计算公式为如式5所示。

式中，rij为第j种参数与基准参数的相关系数；m为评价参数的个数。

中国湖泊（水库）的chla与其他参数之间的相关关系rij及rij2见表2。

表2 中国湖泊（水库）部分参数与chla的相关关系rij及rij2值

各参数的营养状态指数计算公式如式6～10所示。

式中，chla单位为mg/m3，透明度SD单位为m，其他指标单位均为mg/L。

采用0～100的一系列连续数字对湖泊（水库）营养状态进行分级，详见表3。同一营养状态下，指数值越高，其营养程度越高。

表3 湖泊（水库）营养状态分级

2 2014—2018年东张水库水质分析

2.1 断面、频次和评价因子

东张水库共设有进口、中心和出口3个监测断面，每个断面均采上层、中层、下层水样。分别在3月、7月、11月采样。根据2014—2018年福清市环境监测站的监测数据，考虑到项目的完整性和污染特点，选取高锰酸盐指数、五日生化需氧量（BOD5）、氨氮、总磷、氟化物和总氮6个因子进行评价。

2.2 主要污染物分析

福清市环境监测站2014—2018年对高锰酸盐指数、五日生化需氧量、氨氮、总磷、氟化物和总氮6个主要污染物的监测数据见表4～8。参加评价的6个因子中，污染负荷比排在前两位的是TP和TN。这2个因子在参评的6个因子中污染负荷比之和占了60%左右，其他4个因子的污染负荷比之和仅占40%左右。从指标的污染负荷看，总磷和总氮的污染负荷较高，是最主要的污染源。因此，东张水库下游的主要超标项目为总磷和总氮。2014—2018年，东张水库的总磷年均浓度在0.02～0.05 mg/L，在Ⅱ类标准值0.025 mg/L左右波动；总氮年均浓度在0.56～1.06 mg/L，均高于Ⅱ类标准值0.5 mg/L。从表9可见东张水库水质大多呈中营养状态。

表4 2014年东张水库水质评价结果表

表5 2015年东张水库水质评价结果表

表6 2016年东张水库水质评价结果表

表7 2017年东张水库水质评价结果表

表8 2018年东张水库水质评价结果表

表9 2014—2018年东张水库富营养指数评价结果表

2.3 水质污染趋势分析

图1为各断面6个主要污染物的水污染综合指数年际变化图。由图1可知，东张水库进口和中心水质污染综合指数变化趋势基本相似，2015年进口与中心水质相对较差，2015—2017年污染物综合指数均有明显下降趋势，说明水体污染得到有效控制，2017—2018年水质状况接近；东张水库出口水质相对进口与中心水质属较好，2014—2016年出口指数变化不大，略有上升，2017年水质最好，2018年水质有所反弹，与2016年水质相近；2014—2017年出口水质均比进口水质好，说明东张水库水体在这期间尚有自净能力。

图1 东张水库各监测断面主要污染物综合指数年际变化图

图2为2014—2018年东张水库富营养化程度变化趋势。由图2可知，2014—2018年，水质富营养状态指数在34.6～52.0波动，大多呈中营养状态，其中水库进口富营养状态指数相对较大，中心和出口相当。

图2 2014—2018年东张水库富营养化程度变化趋势

3 东张水库污染成因分析

东张水库主要污染因子是总氮和总磷，氮、磷等营养物质是造成富营养化的主要元素，因此，总氮和总磷的超标对东张水库潜在的富营养化存在一定威胁。影响东张水库水质的主要环境因素有6方面。（1）水体交换不够。福清市是一个资源性缺水地区，东张水库在承担福清市生活用水、工业用水和农业用水供应方面有着举足轻重的地位，为保障经济社会发展，水体的交换量是相当有限的。（2）汇水区内受到一定生活污水和生活垃圾影响，水库上游部分居民生活污水随意排放和生活垃圾随意堆放现象较严重。（3）汇水区内种植业发展迅速，枇杷等果林种植面积较广，人为施用的化肥、农药随着地表径流汇入水库，从而影响水库的水质。（4）畜禽养殖污染源。尽管饮用水源地保护区内畜禽养殖场得到较好的控制，但上游部分隐藏的畜禽养殖污染仍不容忽视，畜禽养殖行业污水污染物浓度高，排放总量大，对水质影响较大。（5）水库内氮、磷的内源贡献也是造成水库富营养物质浓度升高的重要原因之一。内源贡献途径主要是水库底泥及沉积物的再悬浮或在一定环境条件下营养物质的释放，以及鱼类排泄物。（6）跨县域污染问题。

4 东张水库污染控制对策

（1）要加强执法监管，增强各部门的有效联动，定期对汇水区沿线进行现场执法检查，及时制止汇水区范围内违法排污行为。（2）开展集中式饮用水水源环境保护规范化建设，依法清理饮用水水源保护区内违法建筑、排污口和网箱养殖。（3）完善东张水库截污支管建设，建立长效监管机制。（4）健全饮用水源安全预警制度和应急机制，强化水污染事故预防和水源突发事件应急处理的能力。（5）继续做好水库上游小流域的治理，做好水质的跟踪监测，并建立畜禽养殖污染治理的长效监管机制。（6）要积极引导农业生产者科学、合理地施用化肥和农药，控制化肥和农药的过量使用，并积极推广汇水区的生态农业，扩大有机肥的使用面积。（7）禁止在水源保护区内种植速生林，并有计划地对水库周边5个村庄实施退耕还林、退果还林，做好水土保持工作。（8）要加强环保宣传力度，发挥各类新闻媒体舆论宣传和监督作用，宣传典型，曝光问题；发挥社会各界团体作用，创新宣传载体和形式推进全民环境教育，增强公众环境意识，弘扬和建设生态文明，使保护环境成为每位公民的自觉行为。