小塔山水庫藍藻水華的監測分析及防治對策

摘要：水庫是重要的飲用水水源地，因而近年來水庫頻繁發生的水華現象，引起社會和公眾的廣泛關注。本文以江蘇省連云港市贛榆區小塔山水庫2022年1月至12月的監測數據進行分析，探究藍藻水華的生長影響因素，分析藍藻爆發的原因，并根據藍藻爆發特性提出針對性的防治對策。

關鍵詞：小塔山水庫；富營養化；監測分析；防治對策

引言

水資源是人類生存和發展不可或缺的資源，湖庫水體的富營養化反映了水質優劣，且影響工業和農業生產用水及旅游業發展。隨著國家和地方（省、市）相繼出臺的水污染防治計劃，“保護碧水”成為舉國上下的責任與使命。小塔山水庫是江蘇省連云港市贛榆區重要的水源保護地之一，是城區及沿途各鎮的主要飲用水和工農業用水的主要水源地，是一座具有防洪、灌溉、飲用、工業用水作用的多功能大型水庫。近年來，隨著經濟的發展，工業廢水、農田退水和生活污水等進入水體，使得小塔山水庫水質的富營養化明顯，藍藻現象頻繁發生，本文對小塔山水庫2022年的相關數據進行分析研究，探究藍藻爆發的原因及提出相應的防治措施。

1監測情況

1.1 監測時間及點位情況

小塔山水庫庫內監測點，對水庫的監測頻率為每月1次。本文引用2022年1月至12月小塔山水庫庫內監測點位每月例行監測的數據。

1.2 監測項目

樣品的采集、保存和運輸符合《地表水和污水監測技術規范》（HJ/T 91-2002）[1]技術要求，樣品分析符合《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）[2]技術要求，監測分析項目為水溫、pH、溶解氧、高錳酸鹽指數、總磷、總氮、葉綠素a、透明度等。

1.3 分析方法

監測分析采用GB 3838-2002標準中表4 推薦的方法。水溫采用《水質 水溫的測定 溫度計法》（GB 13195—91）、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）、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）、透明度采用《塞氏盤法》（水和廢水監測分析方法）。

1.4 評價方法

水質評價根據水域功能類別進行，根據相應標準進行單因子評價。評價結果依據GB 3838-2002中湖庫Ⅲ類標準進行評價，超標倍數、超標率按照GB 3838-2002要求進行計算。

水質綜合營養狀態指數和營養狀態評價，按照《地表水環境質量評價辦法（試行）》標準計算評價。評價選取葉綠素a、總磷、總氮、透明度、高錳酸鹽指數5個指標。綜合營養狀態指數＜30時，營養狀態為貧營養；綜合營養狀態指數大≥30且≤50時，營養狀態為中營養；綜合營養狀態指數＞50時，營養狀態為富營養；綜合營養狀態指數＞50且≤60時，營養狀態為輕度富營養；綜合營養狀態指數＞60且≤70時，營養狀態為中度富營養；綜合營養狀態指數＜70時，營養狀態為重度富營養。

2監測結果與分析

2022年監測結果表明，小塔山水庫各參評項目年均值除總氮外均符合GB 3838-2002中Ⅲ類標準，pH在6～9之間，總磷不超過0.05mg/L，總氮不超過1mg/L。水溫年均值為17℃，最大值為29.1℃，最小值為2.7℃；pH年均值8.41，最大值8.96，最小值7.83；溶解氧年均值為8.75mg/L，最大值為13.21mg/L，最小值為5.65mg/L；高錳酸鹽指數年均值為4.4mg/L，最大值為5.8mg/L，最小值為3.4mg/L； 總磷年均值為0.04mg/L，最大值為0.05mg/L，最小值為0.02mg/L，超標率為16.7%； 總氮年均值為1.21mg/L，最大值為2.24mg/L，最小值為0.76mg/L，超標倍數為0.21倍，超標率為50%；葉綠素a年均值為19.6mg/m3，最大值為23.3mg/m3，最小值為16.7mg/m3。因此，小塔山水庫全年處于中營養狀態。

3營養化分析

3.1 水溫

小塔山水庫的水溫在2.7～29.1℃之間，呈現明顯的季節變化，且藻類的生長受一定溫度的影響。有研究表明，藍藻的適宜生長溫度在20～30℃[3]，夏季和秋季氣溫升高，水體的溫度也逐漸升高，適宜的溫度促使藍藻的快速生長繁殖，葉綠素a的數值也在升高，溫度降低會抑制藍藻生長。小塔山水庫庫內葉綠素a與水溫的關系如圖1所示，因此小塔山水庫藍藻水華現象多發生在夏季和秋季。

3.2 pH

小塔山水庫內pH數值在7.9～9.3之間，pH數值偏高發生在夏季和秋季，葉綠素a數值在夏季和秋季也偏高，兩者的變化趨勢一致。夏季和秋季藍藻快速生長繁殖，藻類的光合作用加強，使得水體中的pH值異常變高，隨著藍藻生長周期的結束，水體的pH值降至標準以內，小塔山水庫庫內葉綠素a與pH的關系如圖2所示。由此可以看出，小塔山水庫的pH值的變化與水華現象的發生存在直接相關性，當pH出現異常值時，就可以判斷已經大概率發生水華。

3.3 透明度

小塔山水庫內透明度在0.3～2m之間，春季和夏季的透明度高于秋季和冬季，且冬季的透明度低于0.5m，主要原因是春季藍藻處于生長期，隨著藍藻的生長繁殖，導致水庫內夏、秋季透明度降低，而到了冬季由于藍藻死亡分解，使得水庫內的懸浮物和膠體物質增加，水庫的透明度降低。葉綠素a的濃度變化是春季和冬季數值低、夏季和秋季數值高，符合藍藻生長、死亡周期特性。但葉綠素a的濃度變化對水庫透明度有一定的影響性，如圖3所示。

3.4 溶解氧

小塔山水庫內溶解氧數值在5.5～14.7mg/L之間，溶解氧的數值夏季和秋季低于春季和冬季，且溶解氧的最低值發生在夏天。夏季和秋季藍藻生長需要消耗大量的氧氣，藍藻的生長覆蓋面積不斷擴大，葉綠素a的含量增加，表層氧氣通過藍藻的光合作用和自然交換保持平衡，水體的底層由于藍藻的覆蓋，隔絕了氧氣的進入，加之藍藻自身的消耗和藍藻死亡分解，使得水體內溶解氧的含量降低。小塔山水庫庫內葉綠素a與溶解氧的關系如圖4所示。

3.5 總磷

小塔山水庫內總磷數值在0.02～0.1mg/L之間，春季和秋季的數值高于夏季和冬季，沒有明顯的季節性?？偭讛抵底罡咧党霈F在8月，可能是降雨量增加，導致進入水體的生活污水、養殖尾水和農田肥料污染加劇?？偭卓梢詾樗{藻的生長提供營養，因此總磷數值增加的同時葉綠素a的數值也在增加，詳情如圖5所示。

3.6 總氮

小塔山水庫內總氮的數值在0.6～1.48 mg/L之間，數值超標主要在春季和冬季，沒有明顯的季節性?？偟瑯说脑蛟谟谛∷剿畮熘苓叺牟糠稚钗鬯唇浱幚碇苯舆M入水體，加之周圍農田灌溉施肥。夏季和秋季藍藻生長需要營養，總氮的數值降低，在此期間總氮數值符合地表水Ⅲ類標準，而葉綠素a數值呈上升趨勢，說明總氮促使藍藻生長進而導致葉綠素a含量增加，詳情如圖6所示。

3.7 高錳酸鹽指數

小塔山水庫內高錳酸鹽指數數值在3.4～

5.8mg/L之間，全年數據均符合地表水Ⅲ類標準。但高錳酸鹽指數在秋季的數值最高，可能是秋季水庫內部分藍藻死亡分解，使得水庫內有機物季節性增加，加之7～9月雨水增多，雨水徑流使得小塔山水庫周邊生活污水進入水體，農田肥料、動物糞便等也進入水體。葉綠素a的變化趨勢比較符合高錳酸鹽指數的變化情況如圖7所示。

3.8 氮磷比

小塔山水庫內氮磷比在12.6～52.5之間，氮磷比在夏季和秋季的數值偏低、春季和冬季數值偏高。由于氮磷比會影響藍藻的生長，且湖庫的藍藻水華現象發生與磷元素和氮元素有直接的關系，同時藍藻的生長規律和水庫內氮磷比的變化規律、葉綠素a的變化規律趨勢一致。小塔山水庫庫內葉綠素a與氮磷比的關系如圖8所示。另外，有研究表明，氮磷比在10～25范圍內，藍藻的生長與氮磷比呈直線相關[4]，因此小塔山水庫夏季和秋季的氮磷比在區間范圍內較容易發生藍藻水華現象。

4原因分析

水庫水華現象是富營養化的具體表現之一，湖庫葉綠素a數值增高導致富營養狀態。通過對2022年度小塔山水庫數據的分析，小塔山水庫全年的營養狀態為中營養，綜合營養狀態指數為49.5；豐水期的營養狀態為輕度富營養，綜合營養狀態指數為52.5；枯水期的營養狀態為中營養，綜合營養狀態指數為45；平水期的營養狀態為中營養，綜合營養狀態指數為49.6。葉綠素a數值的變化與水溫、總磷、總氮呈直接線性關系，且總氮的污染最為嚴重。適宜的溫度和豐富的營養物質為藍藻水華的爆發提供了條件。葉綠素a數值的變化也會給pH、溶解氧等帶來影響。小塔山水庫富營養化的原因主要有以下5個方面。

4.1 上游來水影響

小塔山水庫從石梁河水庫調水補充，石梁河水庫受到上游來水的污染，水質較差，進而影響小塔山水庫水質。

4.2 農業面源污染

農業面源和養殖面源（包括分散式畜禽養殖及水產養殖）污染，主要超標污染物是總氮、總磷和藻類。其中，農業面源污染是由于農田灌溉缺乏配套的高標準農田面源污染防控工程，農田匯水氮磷生態攔截溝等措施實施不到位，化肥農藥隨著農田退水進入水系。養殖面源污染是由于“小散”畜禽養殖糞污資源化利用率低，不能達標排放或直接、間接排入養殖場周邊溝渠，嚴重影響水體水質，導致面源污染，同時養殖尾水均未經有效凈化直接排放。

4.3 生活污水污染

小塔山水庫周圍的鎮村級生活污水處理設施利用率低，甚至有些鎮村沒有配備生活污水處理設施，加之部分管網破損，導致含有大量氮磷的生活污水沒有經過處理或處理不達標排放，進入水庫水體后使得水體營養物質增高，為藍藻生長提供營養物質。

4.4 地表徑流

隨著雨季降水量增加，小塔山水庫周圍的有機物隨著雨水徑流進入水體，使得水庫內污染物質增加。

4.5 水體自凈能力弱

水體長時間的營養物質積累，且長期未疏浚生態修復，底泥沉積較多，使得水庫底泥持續釋放有機物，導致小塔山水庫水體的自凈能力較弱。

5對策

治理小塔山水庫的富營養化狀態，應壓實責任，從污染源入手，制定科學合理的防控措施，減少氮磷污染，控制外源營養物質輸入和內源營養物質釋放，防治藍藻水華，保障水體清潔，改善水體污染狀態。

5.1 強化應急防控

編制科學完善的應急預案，建立應急防控隊伍，配備專業人員和裝備，打造智能決策平臺。根據水質、水溫等狀況來判斷如何進行應急治理才能收獲更好的效果[5]，同時采取科學、有效、快速的應急措施，控制藍藻水華發生。

5.2 健全預警監管

根據小塔山水庫藍藻爆發的特性和監測數值變化，全面掌握小塔山水庫藍藻的種類和水質現狀，研究掌握藍藻爆發的內在機理。在夏季和秋季加大監測頻次，加強溯源監測和生態預警監控監測，列出問題清單，落實整改措施。加強汛期和重點區域的巡查力度，增加人工巡查次數，結合自動站監測數據，及時發現異常情況。加強區域合作，推進信息化共享，減少資源浪費，消除監管空白地帶，實現跨界管理、多方監管、協同治理的管理體系。

5.3 加強防治結合

水庫周圍建設圍欄或圍網進行物理隔離，種植適宜樹木進行生物隔離，加強小塔山水庫生態修復及入庫口生態緩沖區建設。對影響水庫水質的污染源，采取清拆、關閉、搬遷等措施。實施生態農業建設、垃圾收集處理、農田徑流控制、畜禽養殖廢物資源化、流動線源整治等非點源污染控制措施，加快農業面源污染治理，改造農田排灌系統，減少降雨帶來的農田徑流對水庫水質的影響。嚴格限制水庫內和水庫周邊垂釣和網箱養殖，整治水庫周圍“小散”養殖場，減少氮磷污染。建設城鎮生活污水處理設施，提升管網覆蓋率，提高生活污水收集處理能力。

5.4 創新治理方法

物理控制技術、化學控制技術和生物控制技術[6]，是目前常用的、成熟的水華治理方法?？舍槍π∷剿畮焖{藻水華特性，采用機械除藻方式，在短時間內快速處理大量藍藻，加快水體恢復自凈能力，也可采用調水沖稀的方式[7]，但要注意調用水體的水質。根據小塔山水庫的水質特性，種植挺水植物鳶尾、漂浮植物鳳眼蓮、沉水植物金魚藻等水生植物也可修復生態；采用放養鰱魚、鳙魚等優良物種，也可達到較好的除藻效果。另外，通過在湖庫內布設生態浮床、放置生物凈化裝置、除藻曝氣裝置等，不僅可進行生物修復，也可促進水體生態健康，改善水質。此外，隨著科技的發展，也可應用人工合成天然植物、新型水體凈化植物等新技術對小塔山水庫藍藻水華治理進行有益的嘗試。

5.5 加大輿論宣傳

拓寬宣傳教育形式，加大宣傳教育力度，提高公眾環保意識和法制觀念，鼓勵公眾廣泛參與。大力宣傳和推廣科學用水、節約用水，增強公眾對水資源保護和憂患意識。組織開展志愿者活動，使湖庫保護工作轉變為社會參與、共同監督的全民行動。

結語

水庫是人類寶貴的自然資源，藍藻水華的發生嚴重影響水體的水質，進而影響周圍的觀感和人們生活。經分析小塔山水庫的藍藻水華是內源污染和外源污染共同作用造成的，藍藻水華的發生表明水體已經富營養化了，應根據藍藻水華發生的影響因素，及時發現藍藻水華發生的前兆，采取多種方法綜合治理，及時、合理、高效的消除藍藻水華帶來的影響，保障水庫的水質和人們的飲用水安全。

參考文獻

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[6]王昭洋.城市湖庫水體富營養化評價與水華治理決策方法研究[D].北京：北京工商大學，2017.

[7]劉勝男.河湖藍藻水華治理與氮磷營養鹽控制技術探析[J].黑龍江水利科技，2022，50（08）：184-186.

作者簡介

李靜（1988—），女，漢族，江蘇連云港人，本科，工程師，主要從事環境監測和預警監測工作。