老鴉河水庫水質(zhì)的時空變化趨勢與富營養(yǎng)化評價

吳坤杰

摘 要：為了明確老鴉河水庫水質(zhì)的時空變化趨勢及其富營養(yǎng)化狀態(tài)，測定了老鴉河水庫的總氮、總磷、葉綠素、高錳酸鹽指數(shù)、透明度等水質(zhì)指標(biāo)，分析了老鴉河水庫水質(zhì)的時空變化趨勢，并應(yīng)用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法評價了水庫富營養(yǎng)化現(xiàn)狀。結(jié)果表明：（1）老鴉河水庫氮磷分布呈夏季高，秋季次之，春季較低，冬季最低的季節(jié)變化趨勢；空間分布變化規(guī)律不明顯。（2）老鴉河水庫全年營養(yǎng)狀態(tài)為中度富營養(yǎng)。

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

淡水湖泊、河流以及水庫是人類生存以及社會經(jīng)濟發(fā)展的最重要的場所和水源地。據(jù)統(tǒng)計，中國大部分水庫已發(fā)生不同程度的富營養(yǎng)化現(xiàn)象，且多處于富營養(yǎng)化水平[1]。為了保證人類的飲用水安全、水產(chǎn)品質(zhì)量安全及湖泊水庫的合理開發(fā)利用，對湖泊水庫的富營養(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養(yǎng)化現(xiàn)象已成為當(dāng)今世界重要的環(huán)境問題之一。盡管國內(nèi)外很多學(xué)者已經(jīng)對各大湖泊水庫的富營養(yǎng)化機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的富營養(yǎng)化程度不同、污染源和水文條件也不同，其富營養(yǎng)化防治政策也不盡相同，因此，對各地方湖泊水庫的富營養(yǎng)化狀態(tài)、污染源及防治政策進行研究，為地方水資源安全防護政策提供重要的理論依據(jù)是當(dāng)務(wù)之急。

老鴉河水庫位于淮河左岸一級支流老鴉河上游，信陽市平橋區(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。近幾年，由于庫區(qū)周圍農(nóng)業(yè)面源污染、工業(yè)污染及生活污染等原因，水庫的水質(zhì)逐年下降。所以為了老鴉河水庫的水資源保護和合理開發(fā)利用，本文用中國環(huán)境監(jiān)測總站推薦的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)（TLI）法來評價老鴉河水庫的富營養(yǎng)化狀態(tài)，并分析老鴉河水庫氮磷等水質(zhì)指標(biāo)的時空變化趨勢，為老鴉河水庫的水資源保護和合理開發(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

在老鴉河水庫設(shè)置5個采樣點，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)測分析方法》[6]（第4 版）的相關(guān)規(guī)定進行采樣。

1.2 理化性質(zhì)的測定

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)測分析方法》（第4版）的方法進行測定[6]。TN采用過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法；TP采用過硫酸鉀氧化-鉬酸銨分光光度法；Chl.a采用0.45 μm濾膜過濾后，用丙酮萃取分光光度法測定；SD采用塞氏盤法測定；CODMn采用酸性高錳酸鉀法測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 老鴉河水庫TN、TP、Chl.a和CODMn的時空變化趨勢

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

老鴉河水庫夏季5個采樣點的TN都高于其他季節(jié)；秋季所有采樣點的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，夏季與秋季老鴉河水庫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TP的季節(jié)變化趨勢為：夏季=秋季>春季>冬季。

由圖4可見，老鴉河水庫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，老鴉河水庫夏季的CODMn略高于秋季，顯著高于春季和冬季，老鴉河水庫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TN、TP和Chl.a的季節(jié)變化趨勢趨勢基本一致。該水庫上游有滬陜高速經(jīng)過，水庫周邊畜牧業(yè)和種植業(yè)發(fā)達，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污染物，這些污染物經(jīng)雨水的沖刷由地表徑流帶入水庫。由于信陽地區(qū)降雨量偏少，導(dǎo)致地表徑流的氮磷含量可能高于水庫，從而對水庫的TN和TP含量起提升作用。導(dǎo)致老鴉河水庫夏季的TP、TN、Chl.a和CODMn都高于其他季節(jié)。

水體富營養(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[7]。夏季水體中的氮磷增加，促進了浮游植物的生長，因此老鴉河水庫夏季Chl.a的含量也升高，從而導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化。老鴉河水庫TN和TP的季節(jié)變化趨勢與處于降雨量豐富地區(qū)的湖泊水庫相反，降雨量豐富地區(qū)地表徑流的氮磷含量可能低于水庫，從而對水庫的TN和TP含量起稀釋作用[8]。

2.1.2 老鴉河水庫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下游采樣點6的TN最高，秋季則最低，所以老鴉河水庫的TN沒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下游采樣點6的TP最高，冬季則最低，所以老鴉河水庫的TP也沒有明顯的空間變化規(guī)律。從圖4和圖5可見，老鴉河水庫的CODMn和Chl.a也沒有空間變化規(guī)律。

2.2 老鴉河水庫的富營養(yǎng)化評價

2.2.1 綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法及營養(yǎng)狀態(tài)分級標(biāo)準(zhǔn)

采取綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法（TLI）來評價水體富營養(yǎng)化程度。綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計算公式[9]為：

2.2.2 老鴉河富營養(yǎng)化評價結(jié)果 從表1可見，老鴉河水庫夏季、春季、秋季和冬季的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)TLI（∑）分別為67.4、58.7、65.3、545。夏季和秋季營養(yǎng)狀態(tài)級別都達到了中度富營養(yǎng)狀態(tài)，春季和冬季營養(yǎng)狀態(tài)級別都為輕度富營養(yǎng)。全年的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)TLI（∑）為617，達到了中度富營養(yǎng)狀態(tài)。

3 結(jié)論

老鴉河水庫的TN、TP 、Chl.a和CODMn具有明顯的季節(jié)變化趨勢。水庫氮磷及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。由于污染源復(fù)雜，其TN和TP受多種因素影響，并沒有空間變化規(guī)律。

老鴉河水庫全年的富營養(yǎng)化評價結(jié)果為中度富營養(yǎng)狀態(tài)。老鴉河水庫春季和夏季的氮磷含量已經(jīng)達到了發(fā)生水華的濃度，且夏季和秋季的營養(yǎng)狀態(tài)級別也達到了富營養(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對周邊農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的監(jiān)督，禁止過度施肥，特別是磷肥，防止氮磷流入老鴉河水庫，暴發(fā)水華。

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（收稿日期：2016-06-13）