水庫pH值異常偏高成因分析及治理與保護探析

楊海毅

（凱里生態環境監測站 貴州凱里 556000）

引言

水庫的水生態系統中，pH 值是反映其水體品質的重要參數，由于水庫是天然的水體，其水體往往受到生態環境的影響而出現復雜的變化，導致pH 值出現異常偏高。一旦水庫pH 值異常偏高，勢必對水體生物以及周邊環境造成不利的影響，甚至可能導致水庫生態發生紊亂，這和國家生態項目建設以及可持續發展戰略的實施產生了違背，為了響應國家可持續發展的號召，保護水庫的生態環境，相關部門需要做好水庫pH 值異常偏高成因分析，并積極采取有效的治理與保護措施，實現對水庫良好生態環境的維護。

1 案例水庫概況

里禾水庫位于貴州省黔東南自治州凱里市舟溪鎮里禾村，是凱里市唯一建成并運行的一座中型水庫，也是凱里市重要集中式飲用水源地之一，距凱里城區23 公里，大壩高55.5 米，水庫集雨面積35.3 平方公里，總庫容1798 萬立方米，壩頂高程816m，正常蓄水位810 m。

自里禾水庫水質在線自動監測站建成投運以來，里禾水庫每年春季及春夏之交，在雨季及高溫天氣情況下，pH 均時有出現異常偏高情況，特別是2019 年出現的時間持續長從部分時段出現溶解氧、總磷等污染物指標超標情形[1]。當地政府部門高度重視水庫水資源的環保工作，為了弄清出現這種情況的成因，凱里市環境監測站連續三年對其開展針對污染調查、水質現狀監測。

2 水庫pH 值異常升高的可能因素分析

保護環境是國家的基本國策，《中華人民共和國環境保護法》對我國保護和改善環境、防治污染和其他公害、信息公開和公眾參與以及監督管理和法律責任均作出規定。

為了保護湖泊生態的良好環境，避免出現水資源“先污染與后治理”情況，國家和地方也是出臺了一系列的生態環保政策，其中《貴州省生態環境保護督察實施辦法》 政策的實施有效促進地區內環保工作的開展。

基于此，里禾水庫水資源環境保護治理工作是一項系統化工程，需要做好其水庫pH 值異常升高的可能因素全面分析，進而針對性采取措施，避免造成不良影響的繼續惡化。通過分析得知水庫pH 值異常升高的可能因素主要分為外因和內因，外因可能是水庫上游的河段和水庫的周邊區域由于經濟迅速發展，上游的生活污水、工礦企業的生產廢水和農作物的化肥污染等都可能會對水庫的水質產生影響，進而導致水庫的水體pH 值升高；由于水庫水體內營養鹽的含量逐漸增加，對水生藻類的生長提供了良好的條件，使它們大量繁殖，因水中浮游植物比較多，白天通過光合作用會對二氧化碳大量消耗，從而使水體出現PH 值的升高。內因方面主要是在于水庫本身，由于受到環境因素影響，尤其是豐水期的水位上漲、夏天季節的高溫天氣等，導致水庫水體內所含各種物質發生變化而導致pH 值異常升高[2]。

3 水庫pH 值異常偏高成因分析

3.1 水體pH值和藻類關系

水體內的藻類發生光合作用的過程，會使水體環境內的物質發生變化，進而影響水體pH 值，同樣水體pH 值的變化也會影響藻類的生長狀態。當水體內的pH 值發生變化，會造成藻類細胞膜的電荷出現變化，對其營養鹽吸收產生影響[3]。

在天然水體內，且pH 值受到游離的CO2、碳酸鹽平衡狀態影響，而CO2又受到藻類和水生生物的生命活動等影響，其中藻類通過光合作用會將水體內CO2實現C6H12O6、O2的轉化，水生的生物通過呼吸作用以有機物實現CO2的產生。水體內的CO2主要以濃度從高到低進行擴散，速度比較緩慢，但藻類在光合作用過程中會使CO2迅速減少，打破水體內的平衡狀態，易導致水體pH 值的升高。

另外，由于受到藻、菌活動的影響，水體pH 值呈現出晝夜變化、季節變化、生物分布情況而變化等特點[4]。藻類生長期間對水體pH 值要求一般為6.5-7.5范圍，而水體pH 值為堿性促進藻類發生光合作用，影響了藻類生長、繁殖以及種群演替。因此，想要實現對水體pH 值異常情況的解決，切實落實水庫水生態保護的政策及工作，就需要相關人員明確水體pH值和藻類關系，基于此對水庫pH 值異常偏高具體原因實現根本性分析。

3.2 水庫pH值異常偏高具體原因分析

通過調查得知里禾水庫附近不存在工業、企業，對工業企業的排污因素實現了排除；庫區內有一些村寨，通過對水庫附近補給水源和生活可能污染源等采取采樣監測、分析，得知所有點位的監測結果都是正常的，對生活廢水和農業生產污染等因素實現排除。為了進一步對庫區內水體pH 值異常偏高原因明確，又分別庫區壩前（2m、5m、8m）、水質自動站取水點（庫區中部2m、5m、8m）、兩條主要補給水源交匯處、烏東橋下（主要補給水源1）、養街（主要補給水源2）設置5 個監測垂線，并對監測結果嚴格評價[5]。結合壩區內所設監測垂線結果與分析，發現表層水體的pH 值偏高，在水體深度不斷增加下pH 值也逐漸正常，達到8 米及以下都表現正常。

通過上述調查，水庫水體pH 值的異常升高初步判斷是因為藻類光合作用過程對水體內CO2大量消耗，對水體環境酸堿平衡狀態產生的影響，水體內大量CO32-和OH-的積累，造成其pH 值的異常升高。具體原因可以判斷得知：水庫內的表層藻類通過充足陽光的獲取發生光合作用現象，并釋放出氧氣；大量的藻類導致陽光很難透過表層到水體的深層，則水深增加藻類呈現減少的狀態，藻類死后會朝水體的底部區域發生沉積，此類有機體在腐化、分解過程也要對氧氣消耗，進而生成二氧化碳，此時水體內的氨氮和磷等元素也會增加，水體的底部區域呈現出缺氧甚至無氧的狀態；后厭氧生物在大量繁殖后形成了還原生物化學環境，此時大量的鐵、錳、氨、磷及二氧化碳等元素溶于水體內，導致水體發生惡化；同時水體內氮和磷等元素的增加還會為表層的藻類提供充足的營養，促進水體內的藻類迅速生長，從而形成了營養化惡性循環結構，而這也導致水庫水體的上表層出現pH 值的異常偏高，而水體深層卻是正常的狀態[6]。

4 水庫pH 值異常偏高的治理策略

4.1 有效控制內源污染

在水庫pH 治理中，需要做好水庫底泥的疏浚工作，對水體沉積物內所含污染物有效去除，以對污染水體內源清除實現底泥內營養鹽含量減少；日常要加強水庫底泥檢測和分析，為底泥處理提供科學的依據。

因為水庫在夏季期間常出現水體分層的情況，使水體的底部區域出現厭氧的狀態，而厭氧環境條件會使水體內沉積物釋放出營養鹽，導致下層的水體出現嚴重的富營養化情況。面對這種情況，就可以采取虹吸裝置對水庫底部區域的厭氧以及富含氮磷水進行排出，而此類泄水可以用來發電。在此治理過程，不要對溫躍層產生破壞，也不能對水位造成太大影響，防止水庫下部的水體和上部的水體發生替換和擾動，避免污染物質出現擴散現象。

在水庫內，溶解氧含量往往隨著水深增加而出現降低，如果出現氧平衡的失調情況，勢必會導致水庫的生態系統出現變化，進而呈現物質循環的失衡；且水體內溶解氧含量和底泥內的磷釋放有著密切關系，若水體處在厭氧的狀態，底泥磷釋放的現象就會十分強烈，而水體若是有氧的狀態，底泥磷釋放的現象就十分微弱甚至沒有磷釋放。面對此種情況，可以對水庫采取深水曝氣處理，不對水體分層造成影響情況下實現溶解氧含量的提升，且對厭氧環境實現好氧環境的轉變能夠緩解內源性磷影響程度，并有效實現鐵、氨氮和錳等離子濃度的控制。

4.2 發展生態水產養殖

在水庫運行中，藻類的大量繁殖是導致其水體pH 值異常升高的重要原因，而想要實現其水生態環境的有效保護，就可以通過發展生產水產養殖，來對水體內的藻類實現控制，進而達到水體pH 值異常升高的治理，且還能夠促進水生態環境生物多樣性的增加，實現水生態的環保功能。水庫內具有相應的食物鏈，食物鏈內的生物互相影響和約束，從而促進了穩定的水庫生態系統形成，水庫水體pH 值異常升高和水庫生態系統失衡有著密切關系，因此在對此情況治理中就可以通過生態水產養殖實現控制。在水庫環境內，要做好庫內魚類種類、數量的嚴格控制，以合理魚類構成與規模維護水體良好生態。在對水庫水體pH 值異常升高治理中，由于浮游動物以浮游植物為食，想要減少浮游植物的數量，要對水體上層區域內的浮游動物做好保護；因為底棲動物對水庫底部生態具有調節功能，還要做好水體中下層底棲動物的保護工作[7]。

基于此，對水庫可以放養一些食用浮游植物的魚類，且還要減少食用浮游動物、底棲動物類的魚，以保護浮游動物和底棲動物達到對藻類的控制，避免水庫內的有機物消耗而導致水體富營養化情況的發生。

4.3 合理種植水生植物

在水生態中，水生植物占據著重要的地位，大部分都具有著生態環保功能，除了一部分對水體產生危害外，很多水生植物還能夠實現水環境的有效修復，出于水生態保護的原則，就可以合理選擇和種植水生植物，對水體pH 值異常升高實現治理。此方法的主要機制是：以水生植物種植和藻類生長競爭，從而避免藻類過度繁殖。通過水生植物合理種植，可以一定程度控制風浪，便于懸浮顆粒能夠有效沉降，避免底泥出現再懸浮，從而實現底泥污染控制；同時水生植物還能夠對氮和磷等營養鹽吸收，和藻類進行營養的搶奪，實現藻類生長的抑制；水生植物通過光合作用還可以產生氧氣，實現水體內溶解氧含量的增加，促進水體內生態環境的改善，抑制水體內異氧菌活動；另外水生植物的根部還分泌的物質還可以對藻類生長、繁殖產生抑制。

通過相關研究表明，不同的水生植物對藻類抑制的效果不同，其中浮游植物中的水浮蓮、浮萍和紫萍等，能夠對雷氏衣藻和柵藻等實現抑制；沉水植物中的水遁藻、輪藻和金魚藻等，能夠對魚腥藻、微囊藻和小席藻等產生抑制；挺水植物中的石菖蒲、蘆葦和兩棲蓼等，能夠對柵藻、銅綠微囊藻等產生抑制；陸生植物中的大麥秸稈能夠對藍藻產生抑制。在對水庫水體pH 異常升高治理時，可以分析水庫內具體的藻類情況，結合水體pH 異常升高的原理合理種植水生植物來實現。

4.4 構建人工濕地系統

在水庫的入庫河道位置可以進行人工濕地系統的建立，借助此系統的物化、生物等作用，以吸附、過濾、沉淀、吸收、離子的交換、微生物的分解等手段達到有效凈化污水的目的，從而實現水庫水體pH 異常升高的治理。

此系統的功能有很多，以植物的根系吸收、降解、轉化以及生物的合成，以細菌以及真菌等各種微生物的轉化、降解以及生物固定，以無機和有機膠體及復合體的絡合、沉淀與吸收，實現水庫水體的凈化效果。在人工濕地內，通過水生植物種植，以其莖葉、根系能夠實現污水內懸浮物的過濾、截留，還能夠從廢水內實現營養物質的吸收，實現污染物的綜合去除，降低水體營養鹽的含量。

5 水庫水資源的保護和管理策略

5.1 做好外源污染的預防

相關部門要積極響應和落實生態保護戰略，深入貫徹落實科學發展觀，樹立尊重自然、順應自然、保護自然的生態文明理念，以保護和改善湖泊水質、維持湖泊生態健康為目標，做好水庫環境的整治工作，對水庫表面的漂浮物及時打撈和清運，避免它們對水體產生污染；做好水庫區域內生活污水、生活垃圾的嚴格管控，對庫區內較為密集的一些村莊可以進行生活污水的收集管網建立，同時加強庫區內生活垃圾的管理，涉及到庫區村民、旅游人群向水庫內傾倒垃圾的監督與管控；可以對庫區內飲用水的水源保護做好區域規劃，對保護區排污口取消，并針對水源地的保護進行應急預案的制定，實現水污染的事故預防以及應急處理；另外，還要加強對農業面源的污染控制，做好庫區內的農田管理工作，對農業用地進行合理規劃，結合土壤肥力的檢測情況對化肥合理使用，以水肥結構的優化措施避免對水庫產生污染。

5.2 做好水庫使用和運行控制

相關部門在水庫的調度中，要對季節因素綜合考慮，結合夏秋季實際情況進行水庫蓄水量的適當提升，促進水體自凈能力的增強，保證水量調度逐漸轉變為水量和水質的統一調度；在水庫的使用中要做好綠色生產的推廣，做好水土流失的有效防治，實現水庫現有庫容的保護；同時，還需要做好漁業管理，以保持良好水環境為基礎，來對庫區的漁業結構實現合理調整，在魚類放養中要盡可能選擇土著魚類，避免外來魚種的盲目引進，且還要對水體上層區域浮游動物和水體中下層的水生植物保護；另外，還要加強水源地的水量、水質監管工作，在水量方面要對地表水的水源定期開展水文觀測和評價預報，在水質方面要做好水源污染的調查、評估和判斷，全面和及時了解水體污染的情況以及各類污染物信息，便于對污染情況有效防治。

結語

綜上所述，pH 值是評判水庫生態的重要參數，其可以直接反映出水庫生態系統的均衡情況，為了確保水庫具有良好的水環境，面對水庫pH 值異常偏高的情況，就需要做好其成因的分析，并結合實際情況采取科學有效的治理措施，為了保證水庫長期具有穩定的水環境狀態，還需要制定和采取水庫水資源的保護和管理策略，實現對水庫危情的及時掌控和處理。