老虎潭水庫水體富營養化狀況及成因調查

楊曉紅，常艷春，林 琳，繆麗娜，顧少俊

（浙江省湖州市環境保護監測中心站，浙江湖州 313000）

老虎潭水庫水體富營養化狀況及成因調查

楊曉紅，常艷春，林 琳，繆麗娜，顧少俊

（浙江省湖州市環境保護監測中心站，浙江湖州 313000）

在對浙江省湖州市老虎潭水庫水體富營養狀況調查評價的基礎上，深入分析老虎潭水庫富營養化的成因。結果表明是由于集水區內的畜禽養殖、水土流失、大氣濕沉降等綜合因素導致大量氮磷營養物質進入水庫所致。

老虎潭水庫；富營養化；畜禽養殖；水土流失；大氣濕沉降

老虎潭水庫位于湖州市吳興區埭溪鎮境內，是一座兼有防洪、供水、灌溉等功能的水庫。水庫集水區面積110 km2，涉及莫干山鎮和埭溪鎮2個鄉鎮15個村莊。日供水能力22萬t，總庫容9 966萬m3。老虎潭水庫自2008年5月下閘蓄水以來，在蓄水初期暴發過藍藻水華［1］。2010年2月正式供水后，每年春季都會暴發不同規模的硅藻水華，嚴重時細胞密度高達7 000萬個·L-1以上。藻類水華發生是水庫生態系統對富營養化的響應，氮、磷等營養物質的輸入和富集，是水庫發生富營養化的最主要原因。因此必須摸清營養物質來源和比重，然后有針對性地采取措施防治富營養化。作者在進行各類污染源調查的同時，還開展了大氣濕沉降的氮素監測和水土流失的調查研究。

1 材料與方法

1.1 調查區域

1.2 調查項目及方法

對水庫集水區的工業、農業、生活、畜禽養殖、農家樂等污染源進行調查。

富營養狀況監測項目包括葉綠素a（chla）、總磷（TP）、總氮（TN）、透明度（SD）、高錳酸鹽指數（CODMn）。水質監測和分析方法依據《水和廢水監測分析方法》（第4版）。污染源排污負荷依據《第1次全國污染源普查排污系數手冊》計算。

1.3 富營養化狀況評價方法

采用綜合營養狀態指數法：綜合營養狀態指數TLI（∑）＝∑W j·TLI（j）。

分級標準：TLI（∑）＜30為貧營養；30≤TLI（∑）≤50為中營養；TLI（∑）＞50為富營養。

(1)Cpv是指施工項目在考核期內，基于擬投入的安全成本，在確保計劃安全保障水平的基礎上安全成本的計劃費用值。

1.4 大氣濕沉降計算方法

大氣氮沉降年通量計算公式：氮沉降通量／（kg·hm-2）＝C×V。

式中，C為總氮的濃度（mg·L-1），V為降水量（mm）。

表1 2011年各月份老虎潭水庫富營養狀況評價結果

2 結果與分析

2.1 富營養狀況

表1表明，2011年各月份老虎潭水庫富營養指數34～47，季節差異不大，總體呈中營養狀態。

2.2 成因

2.2.1 畜禽養殖

通過對集水區內各類污染源的調查發現，畜禽養殖是造成老虎潭水庫富營養化的主要污染源，總氮和總磷的入庫量分別占總量的64.6%和96.2%（表2），總氮入庫量居第2位的是農業面源污染，占25.9%，工業、第三產業、農村生活污染源的氮磷貢獻率很低。集水區內畜禽養殖類型主要是豬、雞、鴨這3類傳統畜禽，其中豬的排污量是各類畜禽養殖中最高的，其養殖污水也是最難治理的。集水區豬年存欄100頭以上的規模養殖場共有27家，占生豬養殖量的80%，僅部分規模養殖場配套了污水處理設施，大部分養殖場處于直排狀態，部分養殖場即使配備了沼氣池和沉淀池，也由于缺乏有效管理，治理裝置形同虛設。當地的鴨類大部分沿小河道放養，所有排泄物直接進入水體，對水質影響極大。當地雞的養殖方式也是放養式的，大部分雞糞尿留在了田間地頭，遇到雨季隨地表徑流進入水庫中。

表2 2011年老虎潭水庫集水區各類污染源氮磷入庫總量

2.2.2 水土流失

老虎潭集水區內總土地面積8 922.9 hm2，土地利用以竹林為主，占總面積的89%，屬于易發生水土流失的土地類型。根據《浙江省第4次遙感技術普查水土流失報告》，老虎潭集水區輕度和中度水土流失面積分別占80%和15%。老虎潭水庫庫區水土流失有自然因素和人為因素。

自然原因。老虎潭庫區屬亞熱帶季風氣候區，雨量豐富，地表徑流大，為土壤侵蝕提供了原動力，加上庫區為山地丘陵地形，山高坡陡，從而加劇了徑流對地表土壤的沖刷侵蝕作用。庫區植被針葉林多，闊葉林少，純林多、混交林少，而水土保持能力為闊葉林好于針葉林，闊葉混交林好于闊葉純林，針葉混交林好于針葉純林，因此從地貌、氣候、植被角度看老虎潭庫區水土保持能力先天不足。

農業林業生產活動。老虎潭庫區以林地為主，早園筍是當地特色農產品，農戶將大片陡坡地無序開墾種植早園竹，僅莫干山鎮就有早園竹林110.1 hm2。早園筍要高產，必須常年保持質地疏松、排水良好，全年要開墾2次，削地松土不少于3次，每年還要施肥4次，如此的耕作施肥方式勢必導致水土流失和肥料流失相當嚴重。白茶是當地另一特色農產品，近幾年高額的附加值使農戶積極性空前高漲，出現毀林、高坡陡坡開墾茶園的現象，新建茶園普遍存在機械開挖建園，超坡度開墾，一開到頂、四面光的現象。由于許多茶園采用清耕作業，園面裸露，易受到徑流的沖刷，導致園內的梯田、道路、溝道受到不同程度的損壞，肥力和水土流失也十分嚴重。

此外，緊鄰庫岸路段的部分路塹邊坡仍存在裸露現象，部分路堤邊坡僅零星分布雜草，植被覆蓋率低，遇降雨時邊坡上方匯水將直接沖刷坡面。由于其緊鄰庫岸，攜帶泥沙的坡面徑流將直接匯入水庫，影響水質，并在一定程度上加速水庫淤積。

2.2.3 大氣濕沉降

在對湖庫進行富營養化原因分析時，降水的影響往往被人們忽視，實際上降水不僅影響水庫水位，降水中所含的化學成分、特別是氮化合物對于水庫及庫區水生態系統中氮的平衡都有一定影響，從而對水庫富營養化產生重大影響。2011年湖州市降水中總氮監測結果顯示：降水總氮全年變幅在0.81～13.5 mg·L-1，平均濃度3.88 mg·L-1，若按《地表水環境質量標準》湖庫總氮標準評價，全年91%以上的雨天總氮含量為Ⅴ類和劣Ⅴ類。

大氣氮沉降計算結果顯示，2011年1-12月老虎潭降雨量1 271.2 mm，TN 3 416.4 kg·hm-2，?N 1 950.1 kg·hm-2，?N 1 076.2 kg· hm-2，TIN（無機氮）3 026.3 kg·hm-2，TON（有機氮）390.1 kg·hm-2，TIN／TN 88.6%。沉降到老虎潭庫區的氮形式以TIN為主，占88.6%，無機氮由銨態氮和硝態氮組成，能快速提供浮游藻類生長繁殖所需的氮，量值的大小受當地的經濟發展水平和農業生產活動的影響。

Krupa提出：“5～10 kg·hm-2·a-1的總氮沉降對陸地生態系統非常有利，10～20 kg·hm-2· a-1對森林生態系統非常有利”［2］。沉降到老虎潭庫區的氮通量，遠大于陸地生態系統和森林生態系統的臨界負荷，無論是對于老虎潭水庫集水區的陸地和森林生態系統，還是對水庫水體本身都產生一定影響。由此可見，大氣濕沉降輸送的氮對老虎潭水庫生態系統富營養化的影響不容忽視。

3 小結與建議

畜禽養殖是各類污染源中對老虎潭水庫水體氮磷等營養物質貢獻率最大的污染源，因此，要本著集約化、無害化、資源化的原則，將畜禽的養殖區域劃分為禁養區、限養區、一般控制區，對畜禽養殖場實行統一規劃、管理，促進規模化養殖，逐步整合、減少散戶數量。考慮到老虎潭水庫飲用水源安全問題，必須保證上游流域內污水不得直接排入水體，建議采用沉砂池＋厭氧沼氣池＋好氧處理系統＋自然處理系統模式處理養殖場等排放的污水。

老虎潭水庫單從地貌、氣候、植被角度看水土保持能力就先天不足，加上庫區的特色農產品早園筍和白茶種植存在過度施肥、陡坡開墾的現象，水土流失問題十分嚴重。可通過設計坡改梯、水土保持林、經果林、小型水利水保工程（包括截水溝、排水溝、沉沙池、蓄水池、攔沙壩和塘壩）、封禁治理等水土保持措施加以改善。

湖州地處人口密集、工業交通十分發達的長三角地區，通過降水沉降的氮素對老虎潭水庫富營養化的貢獻也是不容忽視的外源性面源污染，可以通過設置前置庫或人工濕地的方式進行消減。

［1］ 王新偉，姜翠玲，朱立琴.水庫蓄水初期水質變化與富營養化成因分［J］.水電能源科學，2010（1）：38-40.

［2］ Krupa S V.Effects of atomospheric ammonia on terrestrial vegetation：a review［J］.Envionmental Pollution，2003，124（2）：179-221.

（責任編輯：張才德）

X 52 < class="emphasis_bold">文獻標志碼：A

A

0528?9017（2014）01?0105?03

文獻著錄格式：楊曉紅，常艷春，林琳，等.老虎潭水庫水體富營養化狀況及成因調查［J］.浙江農業科學，2014（1）：105-107.

2013?11?12

湖州市科技攻關計劃項目（2011GS01）

楊曉紅（1968-），女，江蘇吳江人，高級工程師，從事環境監測研究工作。E?mail：yxh5766＠sina.com。