老鴉河水庫水質的時空變化趨勢與富營養化評價

吳坤杰

摘 要：為了明確老鴉河水庫水質的時空變化趨勢及其富營養化狀態，測定了老鴉河水庫的總氮、總磷、葉綠素、高錳酸鹽指數、透明度等水質指標，分析了老鴉河水庫水質的時空變化趨勢，并應用綜合營養狀態指數法評價了水庫富營養化現狀。結果表明：（1）老鴉河水庫氮磷分布呈夏季高，秋季次之，春季較低，冬季最低的季節變化趨勢；空間分布變化規律不明顯。（2）老鴉河水庫全年營養狀態為中度富營養。

關鍵詞：老鴉河水庫；水質；變化趨勢；富營養化；綜合營養狀態指數

淡水湖泊、河流以及水庫是人類生存以及社會經濟發展的最重要的場所和水源地。據統計，中國大部分水庫已發生不同程度的富營養化現象，且多處于富營養化水平[1]。為了保證人類的飲用水安全、水產品質量安全及湖泊水庫的合理開發利用，對湖泊水庫的富營養化狀態及防治政策的研究是十分必要的。流域內工業化與城市化的快速發展導致大量的氮磷等營養鹽流失到地表水體中[2]，加速水體的老化，并阻礙了水體生態系統的生態功能。由此所引出的水體富營養化現象已成為當今世界重要的環境問題之一。盡管國內外很多學者已經對各大湖泊水庫的富營養化機理及防治政策做了較為深入的研究[3-5]。但由于各地方湖泊水庫的富營養化程度不同、污染源和水文條件也不同，其富營養化防治政策也不盡相同，因此，對各地方湖泊水庫的富營養化狀態、污染源及防治政策進行研究，為地方水資源安全防護政策提供重要的理論依據是當務之急。

老鴉河水庫位于淮河左岸一級支流老鴉河上游，信陽市平橋區平昌關鎮古城村，是一座以防洪、灌溉為主，結合水產養殖的中型水庫。近幾年，由于庫區周圍農業面源污染、工業污染及生活污染等原因，水庫的水質逐年下降。所以為了老鴉河水庫的水資源保護和合理開發利用，本文用中國環境監測總站推薦的綜合營養狀態指數（TLI）法來評價老鴉河水庫的富營養化狀態，并分析老鴉河水庫氮磷等水質指標的時空變化趨勢，為老鴉河水庫的水資源保護和合理開發利用提供理論依據和數據支撐。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

在老鴉河水庫設置5個采樣點，于2015年5月至2016年5月，在春季（5月）、夏季（8月）、秋季（10月）、冬季（12月）四次采樣，采樣分布如圖1所示。按《水和廢水監測分析方法》[6]（第4 版）的相關規定進行采樣。

1.2 理化性質的測定

葉綠素a （Chl.a）、總磷（TP）、總氮（TN）、高錳酸鹽指數（CODMn）和透明度（SD）等指標均按照《水和廢水監測分析方法》（第4版）的方法進行測定[6]。TN采用過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法；TP采用過硫酸鉀氧化-鉬酸銨分光光度法；Chl.a采用0.45 μm濾膜過濾后，用丙酮萃取分光光度法測定；SD采用塞氏盤法測定；CODMn采用酸性高錳酸鉀法測定。

2 結果與分析

2.1 老鴉河水庫TN、TP、Chl.a和CODMn的時空變化趨勢

2.1.1 老鴉河水庫TP、TN、Chl.a和CODMn的季節變化趨勢 由圖2可見，老鴉河水庫TN的季節變化趨勢為：夏季>秋季>春季>冬季。

老鴉河水庫夏季5個采樣點的TN都高于其他季節；秋季所有采樣點的TN 都高于春季和冬季；冬季最低。夏季、秋季、春季和冬季TN的均值分別為10.43、9.49、8.04、7.54 mg/L。

由圖3可見，夏季與秋季老鴉河水庫TP的均值均為0.050 mg/L，高于春季與冬季，冬季TP含量最低為0.021 mg/L。老鴉河水庫TP的季節變化趨勢為：夏季=秋季>春季>冬季。

由圖4可見，老鴉河水庫Chl.a的季節變化規律為：夏季>秋季>春季>冬季。夏季所有采樣點Chl.a的含量明顯高于其他季節；冬季則最低。夏季、秋季、春季和冬季Chl.a的均值分別為：67.6、50.9、43.5、34.4 mg/m3。

由圖5可見，老鴉河水庫夏季的CODMn略高于秋季，顯著高于春季和冬季，老鴉河水庫CODMn的季節變化規律為：夏季>秋季>春季>冬季。夏季、秋季、春季和冬季CODMn的均值分別為：8.13、7.82、6.47、5.14 mg/L。

從2015年5月至2016年的5月，老鴉河水庫TN、TP和Chl.a的季節變化趨勢趨勢基本一致。該水庫上游有滬陜高速經過，水庫周邊畜牧業和種植業發達，農業面源污染較重。這些污染源都含有氮磷等元素及有機污染物，這些污染物經雨水的沖刷由地表徑流帶入水庫。由于信陽地區降雨量偏少，導致地表徑流的氮磷含量可能高于水庫，從而對水庫的TN和TP含量起提升作用。導致老鴉河水庫夏季的TP、TN、Chl.a和CODMn都高于其他季節。

水體富營養化的關鍵因素和主要控制因素是氮磷，這主要由于它們是生物生長的大量元素，可引起各種水生植物和藻類的大量繁殖和生長[7]。夏季水體中的氮磷增加，促進了浮游植物的生長，因此老鴉河水庫夏季Chl.a的含量也升高，從而導致水體富營養化。老鴉河水庫TN和TP的季節變化趨勢與處于降雨量豐富地區的湖泊水庫相反，降雨量豐富地區地表徑流的氮磷含量可能低于水庫，從而對水庫的TN和TP含量起稀釋作用[8]。

2.1.2 老鴉河水庫TN、TP、Chl.a和CODMn的空間變化特征 由圖2可知，在夏季和春季老鴉河水庫下游采樣點6的TN最高，秋季則最低，所以老鴉河水庫的TN沒有明顯的空間變化規律。由圖3可知，夏季、春季和秋季老鴉河水庫下游采樣點6的TP最高，冬季則最低，所以老鴉河水庫的TP也沒有明顯的空間變化規律。從圖4和圖5可見，老鴉河水庫的CODMn和Chl.a也沒有空間變化規律。

2.2 老鴉河水庫的富營養化評價

2.2.1 綜合營養狀態指數法及營養狀態分級標準

采取綜合營養狀態指數法（TLI）來評價水體富營養化程度。綜合營養狀態指數計算公式[9]為：

2.2.2 老鴉河富營養化評價結果 從表1可見，老鴉河水庫夏季、春季、秋季和冬季的綜合營養狀態指數TLI（∑）分別為67.4、58.7、65.3、545。夏季和秋季營養狀態級別都達到了中度富營養狀態，春季和冬季營養狀態級別都為輕度富營養。全年的綜合營養狀態指數TLI（∑）為617，達到了中度富營養狀態。

3 結論

老鴉河水庫的TN、TP 、Chl.a和CODMn具有明顯的季節變化趨勢。水庫氮磷及Chl.a分布呈夏季高，秋季次之，春季較低，冬季最低的季節變化趨勢。由于污染源復雜，其TN和TP受多種因素影響，并沒有空間變化規律。

老鴉河水庫全年的富營養化評價結果為中度富營養狀態。老鴉河水庫春季和夏季的氮磷含量已經達到了發生水華的濃度，且夏季和秋季的營養狀態級別也達到了富營養狀態，具備了發生水華的物質基礎。提示管理者必須要注意加強對周邊農業生產的監督，禁止過度施肥，特別是磷肥，防止氮磷流入老鴉河水庫，暴發水華。

參考文獻：

[1] 孟紅明，張振克.我國主要水庫富營養化現狀評價[J].河南師范大學學報：自然科學版，2007，35（2）：133-136.

[2] 王明遠，趙桂久，章 申.長江碳、氮、磷、硫輸送量的研究[M].化學元素水環境背景值研究.北京：測繪出版社，1989：121-131.

[3] 胡春華，周文斌，肖化云，等.鄱陽湖富營養化現狀及其正態分布特征分析[J].人民長江，2010，41（19）：64-68.

[4] 崔力拓，李志偉.洋河水庫“水華”形成的關鍵因子[J].農業環境科學學報，2005，24（增刊）：141-143.

[5] 杜桂森，王建廳，張為華，等.官廳水庫水體營養狀況分析[J].湖泊科學，2004，16（4）：277-281.

[6] 國家環境保護局.水和廢水監測分析方法[M].4版.北京：中國環境科學出版社，2002.

[7] 曾慶飛，谷孝鴻，毛志剛，等.固城湖及上下游河道富營養化和浮游藻類現狀[J].中國環境科學，2002，32（8）：1487-1494.

[8] 周華俊，李秋華，韓博平.南亞熱帶典型調水型水庫---廣東大境山水庫的富營養化特征分析[J].湖泊科學，2010，22（2）：291-299.

[9] 金相燦.中國湖泊環境（第一、二冊）[M].北京：海洋出版社，1995.

（收稿日期：2016-06-13）