“千噸萬人”飲用水水源地水質及富營養化狀況分析

摘要：飲用水源的安全，尤其是“千噸萬人”飲用水水源地的安全，不但與廣大人民群眾的身體健康和生命安全息息相關，而且關系到社會穩定發展。研究選取“千噸萬人”飲用水水源地四川省攀枝花市仁和區躍進水庫2019～2022年期間的監測數據，通過單因子指數評價法、綜合水質標識指數法對水庫水質進行綜合評價，并通過綜合營養狀態指數法對水庫營養化進行評價。結果表明，躍進水庫水質總體較好，達到地表水環境質量Ⅲ類標準，偶爾存在總磷超標風險、總氮和糞大腸菌群超標的現象，近2年水庫富營養化狀態雖好轉為中營養水平，但綜合營養狀態指數接近中營養水平上限，仍需保持警惕。建議進一步加強飲用水水源地保護工作，提高躍進水庫水環境質量，保障飲用水水源安全。

關鍵詞：躍進水庫；水質特征；富營養化

引言

作為農村“千噸萬人”飲用水水源地，躍進水庫位于四川省攀枝花市仁和區平地鎮白娜姑村境內，1958年8月動工，1966年8月建成，是攀枝花市修建的第１座蓄水灌溉工程，總庫容1432萬m3，有效灌溉面積1.3萬畝，是以農業灌溉為主兼有防洪等綜合利用任務的中型水利工程。自2018年起，仁和區對水庫周邊農家樂、餐館等進行排污規劃性管理，并加強水庫沿岸巡查，使水庫的水資源、水生態、水環境得到了全面的治理。2019年，攀枝花市人民政府批復躍進水庫為集中式飲用水水源地。

躍進水庫屬于湖庫型水源地，服務人口為13500人，日供水規模為1080t。由于目前對躍進水庫的水質狀況及水體富營養化程度相關研究較少，因此為更好地了解其獲批集中式飲用水水源地后的水質特征和富營養化狀況，本文基于2019～2022年躍進水庫逐季度水質監測數據，采用單因子指數評價法、綜合水質標識指數法、綜合營養狀態指數法分別對躍進水庫水質現狀及富營養化狀況進行分析評價，旨在了解躍進水庫水環境質量變化趨勢，為躍進水庫集中式飲用水水源地保護及水環境治理提供基礎支撐。

1 監測數據來源

數據來源于攀枝花市仁和生態環境監測站2019～2022年的監測數據。每年每個季度監測1次，按照《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）規定的方法進行水質監測分析。

2 評價方法

2.1 單因子指數評價法

單因子指數評價法是應用最為廣泛的一種水環境質量評價方法，通過將監測數據與各項參評指標標準限值進行對比，選取最差水質指標作為該水體的評價結果[1]。

2.2 綜合水質標識指數法

綜合水質標識指數法是通過選擇影響水質斷面較為嚴重的污染因子作為參數，以水質標識計算法得出每項污染指標的水質標識系數，并參考目標水體的水環境標準，對綜合水質做出合理評價[2]，其計算分為以下2個步驟。

2.2.1單因子水質標識指數計算

單因子水質標識指數（P）一般由X1、X2與X3組成，可以表示為式（1）。

式中 Pi —污染物i的單因子水質標識指數；X1 —第i項水質指標的水質類別；X2 —監測數據在X1類水質變化區間中所處的位置，遵循四舍五入原則計算確定；X3 —水質類別與功能區類別的比較結果（本文水功能區區劃類別要求為Ⅲ類）。

2.2.2綜合水質標識指數計算

綜合水質標識指數（CWQI）一般由X1、X2、X3與X4組成，可以表示為式（2）。

式中 X1.X2 —確定的湖、庫目標水體水質級別；X3 —選取的代表污染因子中評價級別劣于目標水體水質級別的個數；X4 —確定出的水體綜合水質級別與目標功能標準的比較結果。

m為評價所選代表污染因子的數目；X3和X4根據比較結果得到。CWQI中的X1.X2可以判定綜合水質級別，判斷依據如表1所示。

2.3" 綜合營養狀態指數法

綜合營養狀態指數法是目前較為常用的水體富營養化評價方法，科學性較強，通過選取總氮、總磷、透明度、葉綠素a、高錳酸鹽指數5個指標來評價水體富營養化，直觀反應湖庫富營養化程度[3][4]。綜合營養狀態指數（TLI）計算如式（3）所示，綜合營養狀態分級如表2所示。

式中 Wj—因子j的狀態指數分配權重；TLIj—因子j的營養狀態指數；m—參評指標個數。

3水質現狀分析

3.1" 水質主要影響因子分析

通過圖1a，2019～2022年躍進水庫高錳酸鹽含量變化可以看出，2019年、2020年和2022年高錳酸鹽含量第1季度到第4季度的濃度逐漸升高，是因為水溫逐漸升高，并穩定在23℃以上，適宜藻類生長，水體中藻類豐度值變大，高錳酸鹽含量也隨之增大[5]；2021年第4季度開始高錳酸鹽含量下降明顯，可能與近年來政府開展鄉鎮集中式飲用水水源地規范化建設密切相關。

通過圖1b，2019～2022年躍進水庫總磷濃度變化情況可知，除2019年第2季度達到地表水Ⅰ類標準，2019年第1季度和2021年第3季度達到地表水Ⅱ類標準，其它總磷監測數據滿足地表水Ⅲ類標準（0.05mg·L-1），總體而言總磷濃度是影響躍進水庫水質的主要原因，存在超標風險，需要警惕。

通過圖1c，2019～2022年躍進水庫糞大腸菌群數量變化可以看出，每年第3季度與第4季度糞大腸菌群數量相比第1季度、第2季度均有提升，與高錳酸鹽含量變化趨勢相同，糞大腸菌群最適宜的生存溫度為37℃左右[6]，因此第3季度與第4季度的水溫較適合糞大腸菌群生存。值得注意的是，2021年第4季度糞大腸菌群為35000個· L-1，符合GB 3838-2002中Ⅴ類標準，通過查閱相關降水記錄可知，采樣前2～3個月的降雨量較大，因此可能是附近農戶用于農田灌溉的生活廢水通過地表徑流流入躍進水庫引起[7]。

通過圖1d，2019～2022年躍進水庫總氮濃度變化情況可知，2019～2021年每年均有1個季度存在超標的情況，但年均值呈現逐年下降的趨勢，并且在2022年第1季度后，TN監測數據均達到地表水Ⅲ類標準。由此可見，2019～2022年躍進水庫總氮含量穩步下降。

3.2 水質評價方法分析

3.2.1 單因子指數評價法

選取躍進水庫2019～2022年的水質監測年均值數據進行年際水質評價，評價結果詳見表3。從表3可以看出，2019～2022年躍進水庫的pH年均值在7.9～8.3之間，pH年均值波動較小，整體呈中性偏弱堿性，且與五日生化需氧量的年均值均達到GB 3838-2002中Ⅰ類標準；溶解氧年均值均達到GB 3838-2002中Ⅱ類標準；總磷年均值達到GB 3838-2002中Ⅲ類標準；高錳酸鹽指數年均值達到GB 3838-2002中Ⅱ～Ⅲ類標準；氨氮年均值達到GB 3838-2002中Ⅰ～Ⅱ類標準。由此可見，2019～2022年躍進水庫水質主要污染因子為高錳酸鹽指數與總磷。同時，未參與評價的參考指標糞大腸菌群年均值達到GB 3838-2002）中Ⅲ類標準；2019～2022年總氮年均值均達到GB 3838-2002中Ⅲ類標準。因此，糞大腸菌群、總氮也是影響躍進水庫水質的主要因子。

3.2.2" 綜合水質標識指數法

綜合水質標識指數的指標選擇對水體質量評價結果有較大影響，結合表3 中躍進水庫水質監測年均值及單因子指數評價表的相關結果，考慮采用2019～2022年高錳酸鹽指數、總磷、總氮、糞大腸菌群監測年均值4項指標對躍進水庫進行整體評價。從表4可以看出，這4項指標的單因子水質標識指數中X3均為0，說明高錳酸鹽指數、總磷、總氮、糞大腸菌群這4項水質主要影響因子均達到水功能區劃的要求，但總磷、總氮各年單因子水質標識指數高于其它指標，并都較為接近4，存在超標風險[8]。同時，2019～2022年的綜合水質標識指數均＜4，分別為3.100、3.300、3.400、2.800，污染水平為2021年＞2020年＞2019年＞2022年，綜合水質無劣于水環境功能區劃的情況。

3.2.3 小結

結合單因子指數評價法結果發現，2種水質評價方法均得出總磷、總氮對躍進水庫水質影響較大，但對2022年水質綜合類別評價存在差異，原因為單因子評價法對水體水質要求嚴格，表現為過保護[9]。水質標識指數評價具有較好的科學性，既結合國家標準評價水質類別，又考慮水質污染程度，可完整表達綜合水質信息，適合針對集中式生活飲用水地表水等常規取水區域評價水質[8]。

4富營養化狀況評價

表5為躍進水庫2019～2022年的年際富營養化評價，各年份營養狀態指數為49.4～52.1，波動幅度不大，2019年、2020年屬于輕度富營養，2021年、2022年為中營養，富營養化有所好轉，但其分值離輕度富營養十分接近。

結論

躍進水庫周邊不涉及工業企業，G5高速攀田段以橋梁形式跨越庫區并有2km段伴行庫區，因此主要污染源為農業面源及流動污染源。通過分析可知，躍進水庫2019～2022年水質總體較好，達到地表水環境質量Ⅲ類標準，但總氮和糞大腸菌群超標時有發生，總磷也存在超標風險，總磷、糞大腸菌群、總氮是影響水庫的水質主要因子，因而躍進水庫存在富營養化的潛在風險。雖然經過近幾年的綜合治理，水庫的綜合營養狀態指數總體呈下降趨勢，達到中營養水平，但綜合營養狀態指數接近中營養水平上限，仍需保持警惕。因此，建議加快推進飲用水水源地規范化建設，完善標志及隔離保護設施等；強化集中式飲用水水源監管，開展集中式飲用水水源地環境保護專項行動“回頭看”，建立健全水源地常態化監管機制；加強部門聯動，定期開展水源監測和巡查，及時發現和消除各類環境安全隱患，加快推進周邊農村生活污水治理，控制總磷、總氮和糞大腸菌群的輸入；廣泛開展水源地保護宣傳教育活動，引導農戶科學使用化肥農藥，增強周邊村民飲用水源保護意識，保障“千噸萬人”飲用水水源安全。

參考文獻

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作者簡介

張夢嬌（1995—），女，漢族，四川攀枝花人，助理工程師，碩士，研究方向為環境監測、環境保護等。

通信作者

張利（1985—），男，漢族，四川瀘縣人，高級工程師，大學本科，研究方向為環境監測。