老鴉河水庫(kù)水質(zhì)的時(shí)空變化趨勢(shì)與富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)

吳坤杰

摘 要：為了明確老鴉河水庫(kù)水質(zhì)的時(shí)空變化趨勢(shì)及其富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，測(cè)定了老鴉河水庫(kù)的總氮、總磷、葉綠素、高錳酸鹽指數(shù)、透明度等水質(zhì)指標(biāo)，分析了老鴉河水庫(kù)水質(zhì)的時(shí)空變化趨勢(shì)，并應(yīng)用綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法評(píng)價(jià)了水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)狀。結(jié)果表明：（1）老鴉河水庫(kù)氮磷分布呈夏季高，秋季次之，春季較低，冬季最低的季節(jié)變化趨勢(shì)；空間分布變化規(guī)律不明顯。（2）老鴉河水庫(kù)全年?duì)I養(yǎng)狀態(tài)為中度富營(yíng)養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：老鴉河水庫(kù)；水質(zhì)；變化趨勢(shì)；富營(yíng)養(yǎng)化；綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)

淡水湖泊、河流以及水庫(kù)是人類生存以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最重要的場(chǎng)所和水源地。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)大部分水庫(kù)已發(fā)生不同程度的富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象，且多處于富營(yíng)養(yǎng)化水平[1]。為了保證人類的飲用水安全、水產(chǎn)品質(zhì)量安全及湖泊水庫(kù)的合理開(kāi)發(fā)利用，對(duì)湖泊水庫(kù)的富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)及防治政策的研究是十分必要的。流域內(nèi)工業(yè)化與城市化的快速發(fā)展導(dǎo)致大量的氮磷等營(yíng)養(yǎng)鹽流失到地表水體中[2]，加速水體的老化，并阻礙了水體生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)功能。由此所引出的水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象已成為當(dāng)今世界重要的環(huán)境問(wèn)題之一。盡管國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者已經(jīng)對(duì)各大湖泊水庫(kù)的富營(yíng)養(yǎng)化機(jī)理及防治政策做了較為深入的研究[3-5]。但由于各地方湖泊水庫(kù)的富營(yíng)養(yǎng)化程度不同、污染源和水文條件也不同，其富營(yíng)養(yǎng)化防治政策也不盡相同，因此，對(duì)各地方湖泊水庫(kù)的富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)、污染源及防治政策進(jìn)行研究，為地方水資源安全防護(hù)政策提供重要的理論依據(jù)是當(dāng)務(wù)之急。

老鴉河水庫(kù)位于淮河左岸一級(jí)支流老鴉河上游，信陽(yáng)市平橋區(qū)平昌關(guān)鎮(zhèn)古城村，是一座以防洪、灌溉為主，結(jié)合水產(chǎn)養(yǎng)殖的中型水庫(kù)。近幾年，由于庫(kù)區(qū)周圍農(nóng)業(yè)面源污染、工業(yè)污染及生活污染等原因，水庫(kù)的水質(zhì)逐年下降。所以為了老鴉河水庫(kù)的水資源保護(hù)和合理開(kāi)發(fā)利用，本文用中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站推薦的綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)（TLI）法來(lái)評(píng)價(jià)老鴉河水庫(kù)的富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，并分析老鴉河水庫(kù)氮磷等水質(zhì)指標(biāo)的時(shí)空變化趨勢(shì)，為老鴉河水庫(kù)的水資源保護(hù)和合理開(kāi)發(fā)利用提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

在老鴉河水庫(kù)設(shè)置5個(gè)采樣點(diǎn)，于2015年5月至2016年5月，在春季（5月）、夏季（8月）、秋季（10月）、冬季（12月）四次采樣，采樣分布如圖1所示。按《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》[6]（第4 版）的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行采樣。

1.2 理化性質(zhì)的測(cè)定

葉綠素a （Chl.a）、總磷（TP）、總氮（TN）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）和透明度（SD）等指標(biāo)均按照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》（第4版）的方法進(jìn)行測(cè)定[6]。TN采用過(guò)硫酸鉀氧化-紫外分光光度法；TP采用過(guò)硫酸鉀氧化-鉬酸銨分光光度法；Chl.a采用0.45 μm濾膜過(guò)濾后，用丙酮萃取分光光度法測(cè)定；SD采用塞氏盤法測(cè)定；CODMn采用酸性高錳酸鉀法測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 老鴉河水庫(kù)TN、TP、Chl.a和CODMn的時(shí)空變化趨勢(shì)

2.1.1 老鴉河水庫(kù)TP、TN、Chl.a和CODMn的季節(jié)變化趨勢(shì) 由圖2可見(jiàn)，老鴉河水庫(kù)TN的季節(jié)變化趨勢(shì)為：夏季>秋季>春季>冬季。

老鴉河水庫(kù)夏季5個(gè)采樣點(diǎn)的TN都高于其他季節(jié)；秋季所有采樣點(diǎn)的TN 都高于春季和冬季；冬季最低。夏季、秋季、春季和冬季TN的均值分別為10.43、9.49、8.04、7.54 mg/L。

由圖3可見(jiàn)，夏季與秋季老鴉河水庫(kù)TP的均值均為0.050 mg/L，高于春季與冬季，冬季TP含量最低為0.021 mg/L。老鴉河水庫(kù)TP的季節(jié)變化趨勢(shì)為：夏季=秋季>春季>冬季。

由圖4可見(jiàn)，老鴉河水庫(kù)Chl.a的季節(jié)變化規(guī)律為：夏季>秋季>春季>冬季。夏季所有采樣點(diǎn)Chl.a的含量明顯高于其他季節(jié)；冬季則最低。夏季、秋季、春季和冬季Chl.a的均值分別為：67.6、50.9、43.5、34.4 mg/m3。

由圖5可見(jiàn)，老鴉河水庫(kù)夏季的CODMn略高于秋季，顯著高于春季和冬季，老鴉河水庫(kù)CODMn的季節(jié)變化規(guī)律為：夏季>秋季>春季>冬季。夏季、秋季、春季和冬季CODMn的均值分別為：8.13、7.82、6.47、5.14 mg/L。

從2015年5月至2016年的5月，老鴉河水庫(kù)TN、TP和Chl.a的季節(jié)變化趨勢(shì)趨勢(shì)基本一致。該水庫(kù)上游有滬陜高速經(jīng)過(guò)，水庫(kù)周邊畜牧業(yè)和種植業(yè)發(fā)達(dá)，農(nóng)業(yè)面源污染較重。這些污染源都含有氮磷等元素及有機(jī)污染物，這些污染物經(jīng)雨水的沖刷由地表徑流帶入水庫(kù)。由于信陽(yáng)地區(qū)降雨量偏少，導(dǎo)致地表徑流的氮磷含量可能高于水庫(kù)，從而對(duì)水庫(kù)的TN和TP含量起提升作用。導(dǎo)致老鴉河水庫(kù)夏季的TP、TN、Chl.a和CODMn都高于其他季節(jié)。

水體富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵因素和主要控制因素是氮磷，這主要由于它們是生物生長(zhǎng)的大量元素，可引起各種水生植物和藻類的大量繁殖和生長(zhǎng)[7]。夏季水體中的氮磷增加，促進(jìn)了浮游植物的生長(zhǎng)，因此老鴉河水庫(kù)夏季Chl.a的含量也升高，從而導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化。老鴉河水庫(kù)TN和TP的季節(jié)變化趨勢(shì)與處于降雨量豐富地區(qū)的湖泊水庫(kù)相反，降雨量豐富地區(qū)地表徑流的氮磷含量可能低于水庫(kù)，從而對(duì)水庫(kù)的TN和TP含量起稀釋作用[8]。

2.1.2 老鴉河水庫(kù)TN、TP、Chl.a和CODMn的空間變化特征 由圖2可知，在夏季和春季老鴉河水庫(kù)下游采樣點(diǎn)6的TN最高，秋季則最低，所以老鴉河水庫(kù)的TN沒(méi)有明顯的空間變化規(guī)律。由圖3可知，夏季、春季和秋季老鴉河水庫(kù)下游采樣點(diǎn)6的TP最高，冬季則最低，所以老鴉河水庫(kù)的TP也沒(méi)有明顯的空間變化規(guī)律。從圖4和圖5可見(jiàn)，老鴉河水庫(kù)的CODMn和Chl.a也沒(méi)有空間變化規(guī)律。

2.2 老鴉河水庫(kù)的富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)

2.2.1 綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法及營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

采取綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法（TLI）來(lái)評(píng)價(jià)水體富營(yíng)養(yǎng)化程度。綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計(jì)算公式[9]為：

2.2.2 老鴉河富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)結(jié)果 從表1可見(jiàn)，老鴉河水庫(kù)夏季、春季、秋季和冬季的綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)TLI（∑）分別為67.4、58.7、65.3、545。夏季和秋季營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)級(jí)別都達(dá)到了中度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，春季和冬季營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)級(jí)別都為輕度富營(yíng)養(yǎng)。全年的綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)TLI（∑）為617，達(dá)到了中度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。

3 結(jié)論

老鴉河水庫(kù)的TN、TP 、Chl.a和CODMn具有明顯的季節(jié)變化趨勢(shì)。水庫(kù)氮磷及Chl.a分布呈夏季高，秋季次之，春季較低，冬季最低的季節(jié)變化趨勢(shì)。由于污染源復(fù)雜，其TN和TP受多種因素影響，并沒(méi)有空間變化規(guī)律。

老鴉河水庫(kù)全年的富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)結(jié)果為中度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。老鴉河水庫(kù)春季和夏季的氮磷含量已經(jīng)達(dá)到了發(fā)生水華的濃度，且夏季和秋季的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)級(jí)別也達(dá)到了富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，具備了發(fā)生水華的物質(zhì)基礎(chǔ)。提示管理者必須要注意加強(qiáng)對(duì)周邊農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的監(jiān)督，禁止過(guò)度施肥，特別是磷肥，防止氮磷流入老鴉河水庫(kù)，暴發(fā)水華。

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（收稿日期：2016-06-13）