石梁河水庫藍藻監測分析及防治對策

周一鳴，展衛紅，張秋石，陳克紅，張智銘

（連云港市環境監測監控中心，江蘇 連云港 222001）

1 基本情況

石梁河水庫地處江蘇省東海縣、贛榆區和山東省臨沭縣交界，位于新沭河中游，是江蘇省最大的人工水庫。水庫承泄新沭河上游以及沂河、沭河部分洪水，負責調蓄沂沭泗流域的洪水。近年來，受上游工業廢水、周邊農田排水及庫區網箱養殖等影響，庫區水質富營養化明顯，多次出現藍藻暴發現象，本文對藍藻暴發時期的石梁河水庫開展持續性監測，研究石梁河水庫藍藻生長的影響因素并提出相應的防治對策。

2 監測情況

2.1 監測方案

2021年6月至9月，對石梁河水庫庫區及主要入庫河流連續開展巡查監測。在石梁河水庫庫區布設9個點位（見圖1），每周開展一次監測，主要監測庫區藍藻情況，監測項目包括pH、溶解氧、高錳酸鹽指數、氨氮、總磷、總氮、葉綠素a、藻密度。在入庫河流新沭河、蒼源河（新沭河支流）、穆疃河、塘子河各布設一個監測斷面開展監測，每周進行現場巡查，每兩周開展一次監測，監測項目為pH、溶解氧、高錳酸鹽指數、氨氮、總磷、總氮等。

圖1 石梁河水庫監測點位圖

2.2 分析方法

pH采用《水質 pH值的測定 電極法》HJ 1147-2020；溶解氧采用《水質 溶解氧的測定 電化學探頭法》（HJ 506-2009）；高錳酸鹽指數采用《水質 高錳酸鹽指數的測定》（GB/T 11892-1989）；氨氮采用《水質 氨氮的測定 納氏試劑分光光度法》（HJ 535-2009）；總磷采用《水質 總磷的測定 鉬酸銨分光光度法》（GB/T 11893-1989）；總氮采用《水質 總氮的測定 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》(HJ 636—2012)；葉綠素a采用《水質 葉綠素a的測定 分光光度法》（HJ 897-2017）；藻密度采用顯微鏡人工計數法。

2.3 評價方法

水質評價采用《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）；水質超標按照《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）Ⅲ類標準；水華程度評價采用《水華遙感與地面監測評價技術規范》（HJ 1098-2020）。

3 監測結果分析

3.1 水質監測結果統計

3.1.1 庫區水質監測結果

對石梁河水庫庫區共開展13次監測，庫區葉綠素a均值21 μg/L，最大值45 μg/L；藻密度均值2 924萬個/L，最大值6 146萬個/L，庫區水華程度評價結果為輕度水華，與藍藻形成相關的其他水質指標[1]，水溫均值27.9 ℃；pH均值8.5，最大值9.4；溶解氧均值6.94 mg/L，最小值3.2 mg/L；總磷均值0.19 mg/L，最大值0.40 mg/L；總氮均值4.52 mg/L，最大值28.4 mg/L；高錳酸鹽指數均值4.6 mg/L，最大值7.6 mg/L，整個庫區2021年6～9月水質指標總磷、總氮超地表水水質Ⅲ類標準。

3.1.2 入庫河流水質監測結果

對石梁河水庫入庫河流新沭河共開展13次監測，對塘子河、穆疃河共開展15次監測，對新沭河支流蒼源河共開展8次監測，四條河流水質全部為劣V類。入庫河流中水質最差的為蒼源河，超標因子最多、超標倍數最大，主要超標因子為總磷、高錳酸鹽指數、氨氮，總磷均值0.78 mg/L，超標2.9倍，高錳酸鹽指數均值7.6 mg/L，超標0.27倍，氨氮均值1.81 mg/L，超標0.81倍；塘子河主要超標因子為總磷、高錳酸鹽指數，總磷均值0.45 mg/L，超標1.25倍，高錳酸鹽指數均值6.32 mg/L，超標0.05倍；新沭河主要超標因子為總磷，均值0.34 mg/L，超標0.7倍；穆疃河主要超標因子為總磷、高錳酸鹽指數，總磷均值0.33 mg/L，超標0.65倍，高錳酸鹽指數均值6.1 mg/L，超標0.017倍。

3.2 庫區藻密度變化及影響因素分析

3.2.1 空間變化分析

石梁河水庫庫區各點位藻密度均值變化見圖2。從圖2可見，庫區藻密度均值較大的點主要集中在1#～6#點，藻密度均值均在3 000萬個/L左右，7#、8#、9#點藻密度相對稍低，均值均在2 500萬個/L左右，按照水華程度分級標準，庫區9個點全部為輕度水華。從單次監測數據看，1#、2#、4#、5#、8#、9#點位均有發現中度水華的情況，最高值為5#點2021年6月25日監測結果，藻密度6 146萬個/L。從庫區監測點位和入庫河流位置分析，位于新沭河入庫口的1#、2#點位和穆疃河、塘子河入庫口的4#、5#點位，藻密度均值較高，說明入庫河流水質對庫區藍藻生長影響較大。

圖2 石梁河水庫庫區藻密度空間變化趨勢圖

3.2.2 時間變化分析

2021年6～9月，石梁河水庫庫區藻密度時間變化趨勢，見圖3。從圖3可見，石梁河水庫庫區13次監測結果中，有6次藻密度均值超過3 000萬個/L，達到輕度水華程度，其中有5次出現在6月下旬至7月中旬，1次出現在8月中旬，尤其6月25日的監測結果顯示庫區有多個點達到中度水華程度，當日庫區藻密度均值4 591萬個/L，也接近中度水華。從藻密度變化情況看，石梁河水庫藍藻經歷生長期、高峰期、老化期的變化過程大致分為兩個周期，第一周期從6月21日至8月4日、第二周期從8月12日至9月23日，藻密度的周期變化與藍藻的生命周期基本吻合[2]。從每個周期的藻密度結果看，第一周期藍藻密度大于第二周期，主要是第一周期藍藻發生后，引起了石梁河水庫管理處的高度重視，采取了打撈除藻等措施，因而減少了第二周期藍藻暴發的密度。

圖3 石梁河水庫庫區藻密度時間變化趨勢圖

3.2.3 影響因素分析

藍藻的生長與水體環境條件密切相關，資料顯示：藍藻生長最適宜的溫度為25 ℃～35 ℃、水體中性偏堿、豐富的氮磷營養物質等條件最適合藍藻生長[3]。葉綠素a是反映水體藍藻現存量的重要指標，因此可以通過分析葉綠素a與主要監測因子均值的變化關系來確定藍藻的影響因素（圖4～圖8）[4]。

圖4 石梁河水庫庫區葉綠素與水溫關聯分析圖

圖5 石梁河水庫庫區葉綠素與氮磷比關聯分析圖

圖6 石梁河水庫庫區葉綠素與pH關聯分析圖

圖7 石梁河水庫庫區葉綠素與溶解氧關聯分析圖

圖8 石梁河水庫庫區葉綠素與高錳酸鹽指數關聯分析圖

從圖中可以看出，石梁河水庫藍藻在兩個生命周期的水溫均比較適宜，且8月19日溫度達到30 ℃以上，水體葉綠素a含量也達到了峰值，氮磷比大多在101～251的范圍。pH中性偏堿，并且在每個周期內隨時間呈現由升到降的變化趨勢，這與藍藻從生長吸收空氣中二氧化碳導致水體pH升高，到死亡釋放酸性氣體導致水體pH下降的趨勢一致[5]。與此同時，每個周期內庫區溶解氧呈現由升到降、高錳酸鹽指數呈現由低到高的過程，也與藍藻的生命周期變化一致。

3.3 入庫河流影響分析

2021年汛期以來，通過新沭河進入石梁河水庫的洪水水量超過14億立方米，主要集中在7月27日至8月3日、8月30日至9月8日，分別達7.5億立方米、6億立方米。大量的山東泄洪來水對石梁河水庫水質造成了巨大影響，也為藍藻生長創造了良好條件。

6月～9月對入庫河流的監測結果顯示：石梁河水庫入庫河流主要污染物為總磷、總氮。新沭河總氮平均濃度為5.8 mg/L；穆疃河總氮平均濃度為3.6 mg/L；塘子河總氮平均濃度為4.8 mg/L；蒼源河總氮平均濃度為6.1 mg/L。石梁河水庫的總氮監測期間均值為4.3 mg/L，除穆疃河總氮低于庫區均值外，其他入庫河流總氮均明顯高于庫區均值。石梁河水庫的總磷監測期間均值為0.19 mg/L，入庫河流的總磷數值（見1.2節）全部高于庫區均值。

4 污染來源分析

通過汛期對石梁河水庫監測和溯源巡查，發現石梁河水庫污染的主要原因是上游大量超標客水下泄，但石梁河水庫生態修復緩慢也是污染的原因之一。從2020年以來，石梁河水庫修建了環湖公路，在環湖路內進行了岸線修復，采砂塘口全部關閉，網箱養殖也全部取締，同時取締了周邊部分圈養養殖，投放鰱魚等魚類來維護生態平衡。但水庫入庫口生態緩沖區建設、采砂塘口生態修復等關鍵工程仍未實施，水庫周邊農村生活污水及農業面源污染未有效解決。

4.1 汛期泄洪造成石梁河水庫總磷持續超標

石梁河水庫是沂沭泗水系東調入海的重要工程，是山東魯南地區泄洪就近入海最便捷的通道。2020年汛期，石梁河水庫共接納山東入境超標客水約38億立方米，造成水庫總磷濃度由7月初的0.05 mg/L，上升至8月初的0.465 mg/L，通過水庫自凈，直至2021年4月庫區總磷才恢復到0.05 mg/L。隨著氣溫的升高，水庫中藻類大量繁殖，5月上旬水庫藍藻暴發。

4.2 山東省臨沭縣大部分污水和尾水通過新沭河支流排入石梁河水庫

石梁河水庫主要水源為新沭河，水庫西北部有塘子河和穆疃河兩條入庫河流，均為季節性河流。因東西向新沭河和南北向沭河阻隔，能直接或通過支流進入水庫的污水主要來自上游臨沭地區和水庫周邊贛榆區班莊鎮、東海縣石梁河鎮等部分地區。山東省臨沭縣大部分位于沭河以東和新沭河沿岸，其工農業及居民排水絕大部分通過支流或入庫河流匯入石梁河水庫，其東北部鄉鎮排水則通過塘子河和穆疃河直接進入水庫，其他區域只要通過蒼源河、穆疃河等支流就可進入石梁河水庫。

4.3 水庫周邊未經處理的污水直排入石梁河水庫

水庫與入庫河流周邊涉及贛榆區、東海縣及山東臨沭縣的較多村莊，在現場巡查中發現，幾乎所有入庫河流都受到了河流附近村莊居民污水排放的影響。該區域內居民生活污水管網不完善，集中處理率較低，平時大部分污水蓄積于溝塘，后期隨雨水排入河中。此外，現場巡查發現蒼源河、穆瞳河附近水產養殖聚集，觀塘河上游的大興鎮在河流邊建有養殖場，養殖廢水直排，影響庫區水質。班莊鎮、石梁河鎮均有不同規模的個體養殖戶，露天放養羊、雞、鵝等畜禽，有部分養殖污物隨意排放。

4.4 農田退水

受降雨、灌溉水等影響，大量農田退水匯入石梁河水庫。

5 對策和建議

2021年汛期結束后，石梁河水庫總磷仍超標，來年藍藻暴發或有隱患，對石梁河水庫藍藻防治有以下建議：

5.1 科學編制藍藻暴發應急預案，備齊應急處置技術和人員

制定完善科學的應急預案，配備專門人員和裝備，加強對入庫河流的監測預警，關注上游客水水質。在入庫河口及藍藻頻繁暴發區域設立水質自動站或浮標站，建立常態監測機制，研發適用本區域藍藻生長的數據模型，利用大數據技術提前預警，研判治理方法，早發現、早治理。同時建立應急處置隊伍，科學應對庫區藍藻暴發。

5.2 加強石梁河水庫生態修復及入庫口生態緩沖區建設

一是對采砂塘口進行生態修復，恢復水生植被；加強庫區岸線淺水生態涵養區建設，促進庫區生物多樣化，充分利用水生植物凈化水質，科學投放魚類，維持生態平衡；二是加強入庫口河流整治，提升上游來水水質，嚴控入湖污染源，限制入河排污總量，同時開展送水通道截污治污能力建設，實現源頭治理；三是在主要入庫河流入庫口建設緩沖區，緩流、滯留汛期入庫洪水，緩解庫區污染壓力。

5.3 盡快完善庫區周邊生活污水、養殖廢水治理設施

推進周圍村莊人居環境整治，加快完成庫區周邊村鎮污水處理工程建設，實現污水處理設施行政村全覆蓋，對生活污水、企業污水、畜禽養殖污染物排放進行截污治污，保證污水穩定達標排放，并完善相應的管理監督機制；定期整治庫區周邊農村河網，消除污水塘、斷頭溝，改善水體流動性，提升區域河道水質。

5.4 加強區域合作，共同治理石梁河污染

石梁河庫區處于兩省三縣交叉地區，加強贛榆區、東海縣和臨沭縣區域合作，促進區域水利、環境監測、污染源數據共享和工作協調，消除治理和執法的真空地帶，推進石梁河水庫庫區水質持續向好。