大金鐘水庫水質現(xiàn)狀及生態(tài)系統(tǒng)富營養(yǎng)化評價

王晶晶 陳方燦

摘 要 2017年10月—2018年2月對大金鐘水庫進行水質監(jiān)測分析，并采用綜合營養(yǎng)指數(shù)法（TLI）對水庫營養(yǎng)狀態(tài)進行評價。結果表明：大金鐘水庫符合地表水環(huán)境質量劣Ⅴ類水質標準，TP、TN、NH3-N在大金鐘水庫具有空間分布特性，TN是主要污染物;大金鐘水庫整體呈輕度富營養(yǎng)狀態(tài)，個別區(qū)域呈中營養(yǎng)狀態(tài)，且呈現(xiàn)出季節(jié)性差異。同時，對可能造成大金鐘水庫水體污染的因素進行全面分析，并提出了有效控制和綜合防治大金鐘水庫水體污染的措施和建議。

關鍵詞 大金鐘水庫;水質現(xiàn)狀;富營養(yǎng)化

中圖分類號：P343 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.17.085

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

大金鐘水庫位于廣州市白云山南麓白云大道南鳴泉居度假村內，始建于1951年，屬于典型南亞熱帶季風氣候區(qū)的景觀型水庫。水庫所在地區(qū)年平均氣溫21.7 ℃，年平均降雨量620 mm，其中4—9月為多雨期，集中全年降雨量80%以上。水庫集雨面積5 km2，水面面積9.8萬平方米，水源主要來自廣州市白云山溪流及自然降雨[1]。水庫東面為白云山溪水主要匯入口，西面有長530 m、寬4.5 m的土壩[2]，是水庫唯一出水口。水庫原來主要用做防洪和灌溉，后隨社會經(jīng)濟發(fā)展，逐漸轉變?yōu)榫坝^休閑功用。為深入研究大金鐘水庫水質狀況，2017年10月—2018年2月對水庫水質進行監(jiān)測分析，為水庫后期治理和水質改善提供參考依據(jù)。

1.2 采樣時間與樣點

根據(jù)水庫具體情況，共設置個4個監(jiān)測樣點，各樣點設置位置如圖1所示。其中，S1樣點位于大金鐘水庫白云山溪水匯入口附近，S4樣點位于大金鐘水庫土壩出水口附近。2017年9月降雨日占自然日達70%，為確保監(jiān)測結果準確性，選擇2017年10月（豐水期）和2018年2月（枯水期）對大金鐘水庫進行現(xiàn)場調查監(jiān)測。

1.3 調查內容與方法

測試方法分為野外實地監(jiān)測與實驗室測試分析。利用YSI水質分析儀現(xiàn)場測定水溫、酸堿度（pH）、溶解氧（DO）、鹽度，透明度（SD）現(xiàn)場采用塞氏盤法測定。使用5 L有機玻璃采水器采集水體表層0.5 m深度水樣，采集水樣用移動低溫冷凍保溫箱儲存，并盡快運回實驗室分析。實驗室測試分析指標有：高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）、總磷（TP）、總氮（TN）、氨氮（NH3-N）、葉綠素a（Chla）、銅（Cu）、鋅（Zn）、砷（As）、汞（Hg）、鎘（Cd）、鉻（Cr）、鉛（Pb）、石油烴、揮發(fā)酚。其中各指標檢測方法如下：CODMn采用高錳酸鹽滴定法，TP采用鉬酸銨分光光度法，TN采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法，NH3-N采用納氏試劑比色法，Chla采用熒光光度法測定，Cu、Zn、Cd、Pb采用原子吸收分光光度法測定，Cr采用二苯碳酰二肼分光光度法測定，As、Hg采用原子熒光分光光度法測定，石油烴、揮發(fā)酚采用分光光度法測定。水質采樣、水樣保存和分析根據(jù)《漁業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》（SC/T 9102.3—2007）進行，所有指標測定方法均參考國家標準[3]。

1.4 評價指標與方法

綜合水質評價依據(jù)《地表水環(huán)境質量標準》（GB 3838—2002），采用單因子標準對照法，將監(jiān)測指標實測值與地表水環(huán)境質量標準限值進行比較，按最差單項監(jiān)測指標值確定水質類別[4]。

2 結果與分析

2.1 綜合水質分析

表1監(jiān)測結果顯示，大金鐘水庫各樣點水體指標范圍為pH 7.86～8.50，DO 7.24～9.00 mg·L-1，SD 1.00～1.40 m，CODMn 3.6～4.9 mg·L-1，TP 0.201 9～0.261 4 mg·L-1，TN 2.230 0～3.120 0 mg·L-1，NH3-N 0.309 2～0.480 0 mg·L-1，Chla 1.98～8.75 mg·m-3。

2018年2月各樣點的DO濃度較2017年10月略小，且與水溫呈正相關關系。表明溫度較低時，水體的DO濃度較低。

各樣點NH3-N達到地表水環(huán)境質量Ⅱ類水質標準，TP達到地表水環(huán)境質量Ⅳ類水質標準，TN超過地表水環(huán)境質量Ⅴ類水質標準，且TP、TN、NH3-N在S1、S2、S3、S4樣點上均呈現(xiàn)出濃度逐漸依次減少趨勢。表明，TP、TN、NH3-N具有空間分布特性，且S4樣點水質優(yōu)于S1樣點。這與S4樣點SD較其他樣點高相一致。

2017年10月各樣點Chla含量均高于2018年2月，且在S1、S2、S3、S4樣點上均呈現(xiàn)依次逐漸減少趨勢。表明，夏秋季節(jié)（豐水期）Chla含量高于春冬季節(jié)（枯水期），呈現(xiàn)出顯著的季節(jié)性差異，且在各樣點Chla含量與TP、TN、NH3-N濃度存在正相關關系，即TP、TN、NH3-N濃度較高的樣點，Chla含量也相對較高。水體中石油烴和揮發(fā)酚未檢出。

各樣點水體中的Cu、Zn、As、Hg、Cd、Cr、Pb等重金屬均未超標，且遠低于地表水環(huán)境質量Ⅰ類水質標準。

《地表水環(huán)境質量標準》（GB 3838—2002）依據(jù)地表水水域環(huán)境功能和保護目標，將自然水域按照功能劃分為五類。大金鐘水庫現(xiàn)作為景觀型水庫，環(huán)境功能執(zhí)行Ⅴ類水質標準。經(jīng)對比分析，大金鐘水庫水質符合地表水環(huán)境質量劣Ⅴ類水質標準，主要表現(xiàn)為TN較高，超標1.56倍。

2.2 富營養(yǎng)化分析

大金鐘水庫水質綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)情況如圖2所示。綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法評價顯示，2017年10月大金鐘水庫S1、S2、S3、S4樣點的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)依次呈遞減趨勢，營養(yǎng)狀態(tài)級別均為輕度富營養(yǎng)。2018年2月大金鐘水庫S1、S2、S3、S4樣點的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)同樣依次呈遞減趨勢，其中S1、S2樣點營養(yǎng)狀態(tài)級別為輕度富營養(yǎng)，S3、S4樣點營養(yǎng)狀態(tài)級別為中營養(yǎng)。對比2017年10月和2018年2月同樣點綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)，可見大金鐘水庫豐水期水質綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)高于枯水期。

因此，大金鐘水庫水質在2017年10月至2018年2月期間，整體呈輕度富營養(yǎng)狀態(tài)，個別區(qū)域呈中營養(yǎng)狀態(tài)。

3 結論與討論

3.1 大金鐘水庫水質現(xiàn)狀與污染分析

調查結果表明，2017年10月至2018年2月大金鐘水庫水環(huán)境質量總體狀況較差，屬于劣Ⅴ類水質標準，主要為TP和TN相對較高，尤其是TN超標嚴重。本研究結果與2008年大金鐘水庫水質監(jiān)測TN相對較高的結果基本吻合。大金鐘水庫TP、TN、NH3-N在同一時間段內具有空間分布特性，各樣點TP、TN、NH3-N含量具體表現(xiàn)為S1樣點>S2樣點>S3樣點>S4樣點，而S1樣點離匯入口最近，S4樣點離匯入口最遠?？梢姡蠼痃娝畮烊胨谔幍乃|狀況影響了整個水庫的水質狀況。水庫水質整體呈輕度富營養(yǎng)狀態(tài)，個別區(qū)域呈中營養(yǎng)狀態(tài)，且綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)與豐水期和枯水期具有關聯(lián)性，豐水期水質狀況較差。這一研究結果與其他同類型水庫水體在汛期呈現(xiàn)輕度富營養(yǎng)狀態(tài)相一致[6]。

大金鐘水庫水源主要來自廣州市白云山溪流及自然降雨。廣州市白云山是國家AAAAA級旅游景區(qū)，每年接待眾多國內外游客，是廣州市對外展示的主要名片。旅游業(yè)發(fā)展給白云山水環(huán)境帶來了一定影響，且在白云山各景點中，富營養(yǎng)化污染已相當嚴重[7]。白云山水體中氮、磷物質隨溪流及地表徑流流入大金鐘水庫，可能是造成大金鐘水質呈輕度富營養(yǎng)狀態(tài)且呈時空分布的主要原因。另一種可能是大金鐘水庫周邊存在居民區(qū)、餐飲業(yè)和旅游度假區(qū)，生產(chǎn)生活污水中含有大量的氮、磷物質，而這些物質隨雨水或地表徑流進入水庫，也會造成水質富營養(yǎng)化。尤其是豐水期，生產(chǎn)生活污水進入大金鐘水庫的概率會增加，且大金鐘水庫豐水期水質狀況較差也驗證了這一點。因此，大金鐘水庫水質受降雨和外源污染因素影響較為明顯。

3.2 大金鐘水庫水質改善建議與措施

大金鐘水庫雖然未列入飲用水水源保護區(qū)，但目前已出現(xiàn)輕度富營養(yǎng)化狀態(tài)，且曾經(jīng)常出現(xiàn)水華現(xiàn)象，嚴重影響了景觀功能[8]，必須引起一定的重視。

近年來，有關部門在大金鐘水庫實施了阿科蔓技術水質改善綜合治理工程[9]和以沉水植物群落恢復為主的水生態(tài)修復工程，水質在工程實施后一段時間內確有改善，但均未能維持效果持續(xù)較長時間。其主要原因是上述工程僅存在于水質單一層面治理，未綜合考慮外源污染因素和水生態(tài)系統(tǒng)修復。

大金鐘水庫周邊是居民聚集區(qū)和旅游度假區(qū)，每年都有大量市民和游客休閑觀光。部分生產(chǎn)生活污水直接或者間接排放到水體中，是大金鐘水庫氮、磷超標和富營養(yǎng)化加速的主要因素[10]。因此，必須采取整改措施，完善排水管網(wǎng)，實現(xiàn)雨污分流，從根本上杜絕生產(chǎn)生活污水通過雨水管道或地表徑流進入水庫。

水生態(tài)系統(tǒng)修復是一項系統(tǒng)性工程。面對源源不斷的白云山溪水匯入，大金鐘水庫必須構建一個集挺水植物、沉水植物、魚蝦貝蟹等水生生物為一體的水生態(tài)系統(tǒng)，完善生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈環(huán)節(jié)，發(fā)揮水庫的自我凈化功能。氮、磷等是水生維管束植物和浮游植物生長必需的重要營養(yǎng)物質，浮游植物繁殖生長不僅能吸收利用多余的氮、磷等物質，而且能為浮游動物和底棲動物等提供豐富的餌料。因此，適當恢復挺水植物群落和沉水植物群落，投放本地魚蝦貝蟹等水生生物，控制浮游動植物過量生長，才能長期改善大金鐘水庫水體質量。

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（責任編輯：趙中正）