王江濱

（泉州市山美水庫水資源調(diào)配中心，福建 泉州 362000）

1 前言

1.1 我國水庫水質(zhì)安全現(xiàn)狀

水庫水資源是城市供水的重要來源之一，對(duì)人類社會(huì)的生存和發(fā)展具有舉足輕重的作用，但是隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市化進(jìn)程的加快，這一重要資源正在遭受極大的危害[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國66%以上的湖泊、水庫處于受污染的狀態(tài)下，其中主要是水體的富營養(yǎng)化，而重度富營養(yǎng)和極端富營養(yǎng)的比例占22%，由此導(dǎo)致一些重要城市的供水水庫如于橋水庫、高州水庫、山仔水庫等均曾發(fā)生過藍(lán)藻水華問題，水華不僅會(huì)誘發(fā)藻毒素污染水質(zhì)、空氣，還可能導(dǎo)致水生物種死亡，威脅水生態(tài)系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定，我國的湖泊與水庫呈現(xiàn)富營養(yǎng)化、面臨水華風(fēng)險(xiǎn)成為現(xiàn)在與今后很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的重大水環(huán)境問題[2-7]。

1.2 研究對(duì)象概況

山美水庫位于泉州市西北部，處于晉江東溪中游，集水面積1 023 km2，是一座具有防洪、供水、發(fā)電、灌溉及生態(tài)保護(hù)等功能的綜合性大（Ⅱ）型水利樞紐工程，總庫容6.55億m3，擔(dān)負(fù)著下游600多萬人口供水安全的重任，被譽(yù)為“泉州人民的生命庫”和“泉州的生態(tài)調(diào)節(jié)器”。同時(shí)，山美水庫也是金門供水工程的水源地，自2018年8月5日正式通水，實(shí)現(xiàn)了“兩岸一家親，共飲一江水”的愿景。自2020年8月起，山美水庫還承擔(dān)著向泉惠、泉港石化基地輸水供水的重要任務(wù)。近年來，隨著周邊社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，山美水庫供水已成為晉江下游各項(xiàng)事業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)保障。近年來，山美水庫的水質(zhì)狀況受到越來越多的重視，隨著集水區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，庫區(qū)面臨的富營養(yǎng)化壓力逐漸升高，季節(jié)性水華風(fēng)險(xiǎn)增大，控制總氮等營養(yǎng)源、優(yōu)化水生生物群落結(jié)構(gòu)、降低水華風(fēng)險(xiǎn)成為山美水庫的重點(diǎn)課題。

目前富營養(yǎng)化治理手段和方法多樣，常用的有物理化學(xué)方法，在一些處理實(shí)踐中取得了良好的效果，但也存在明顯缺點(diǎn)，例如常用的物理方法底泥疏浚會(huì)對(duì)底棲環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，治理工程中產(chǎn)生的底泥處理不當(dāng)會(huì)造成二次污染；化學(xué)方法中使用的某些化學(xué)藥劑具有毒性，也存在二次污染的隱患；生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)是基于近幾年國內(nèi)外發(fā)展較快的生物-生態(tài)方法提出的，可以彌補(bǔ)物理、化學(xué)手段治理的不足，具有持久性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性[8-9]。

以漁治水生態(tài)調(diào)控就是一種生態(tài)修復(fù)手段，通過魚類調(diào)節(jié)上行和下行效應(yīng)強(qiáng)度，調(diào)整湖泊生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和能量流動(dòng)，進(jìn)而調(diào)控湖泊生態(tài)系統(tǒng)，例如調(diào)控食魚性魚類的生物量、調(diào)控濾食性魚類的生物量、調(diào)控草食性和底層性魚類的生物量以及復(fù)合調(diào)控。山美水庫委托專業(yè)研究機(jī)構(gòu)在全面評(píng)估山美水庫漁業(yè)資源及水環(huán)境變化規(guī)律的基礎(chǔ)上，規(guī)劃開展2020年-2025年以漁治水生態(tài)調(diào)控項(xiàng)目，逐年提出魚類的增殖和捕撈策略，包括鰱鳙增殖和兇猛性魚類放流增殖，按季度跟蹤監(jiān)測(cè)水生生物與水環(huán)境動(dòng)態(tài)，以期優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能，改善提升水庫水質(zhì)。

1.3 研究目標(biāo)及內(nèi)容

本文以山美水庫以漁治水生態(tài)調(diào)控前（2019年）和實(shí)施一年后（2020年）的水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果為依據(jù)，從時(shí)間、空間比對(duì)庫區(qū)水質(zhì)指標(biāo)pH值、總氮（TN）、總磷（TP）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）、葉綠素a（CHL.a）、透明度（SD）、綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)、藻密度的變化趨勢(shì)，分析評(píng)價(jià)水庫進(jìn)庫、出庫區(qū)域水質(zhì)指標(biāo)時(shí)空變化特征和綜合營養(yǎng)狀態(tài)；比對(duì)分析前后兩年國控點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的pH值和人工監(jiān)測(cè)庫面6個(gè)點(diǎn)位的藻密度、葉綠素a（CHL.a），評(píng)價(jià)以漁治水生態(tài)調(diào)控的效果，以期為水庫生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)、恢復(fù)和建設(shè)提供參考依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 監(jiān)測(cè)指標(biāo)

p H 值、總氮（T N）、總磷（T P）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）、葉綠素a（CHL.a）、透明度（SD）、藻密度。

2.2 監(jiān)測(cè)時(shí)間及頻次

2.2.1 常規(guī)人工監(jiān)測(cè)時(shí)間

2019年至2020年期間，每年3、5、7、11月份對(duì)水庫進(jìn)庫口和出庫口表層、中層水體進(jìn)行人工采樣監(jiān)測(cè)pH值、TN、TP、CODMn，表層監(jiān)測(cè)CHL.a、SD。

2.2.2 藻密度、CHL.a委托監(jiān)測(cè)時(shí)間

2019年至2020年期間，每年7、8月份委托中科院城市環(huán)境研究所對(duì)水庫庫面表層水體6個(gè)點(diǎn)位的藻密度、CHL.a進(jìn)行人工采樣監(jiān)測(cè)2-3次，當(dāng)月同點(diǎn)位取算數(shù)平均值。6個(gè)點(diǎn)位包括 SM01（國控點(diǎn)）、SM02（山美工區(qū)）、SM03（新營）、SM04（雙溪口）、SM05（金圭）、SM06（碼泗）（見圖 1所示），其中SM01和SM02位于出庫區(qū)域，SM03、SM04、SM05位于庫心區(qū)域，SM06位于進(jìn)庫區(qū)域。

圖1 采樣標(biāo)識(shí)圖

2.2.3 國控點(diǎn)pH值實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

自2018年5月起，山美出庫區(qū)域的國家地表水考核斷面水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站山美水庫庫心水站（簡(jiǎn)稱“國控點(diǎn)”）開始運(yùn)行，包括pH值等11個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，每4小時(shí)監(jiān)測(cè)一次表層水樣（國控點(diǎn)位見圖1所示）。

2.3 采樣及分析方法

2.3.1 常規(guī)人工監(jiān)測(cè)采樣

采樣及分析方法按國家《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法（第四版）》《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）以及《湖泊（水庫）富營養(yǎng)化評(píng)價(jià)方法及分級(jí)技術(shù)規(guī)定》中的有關(guān)規(guī)定執(zhí) 行[10-12]。

2.3.2 藻密度、CHL.a委托監(jiān)測(cè)采樣

（1）藻密度采樣和計(jì)數(shù)

在采樣點(diǎn)采集水面下0.5 m深度水樣，循環(huán)拖動(dòng)至少5 min，將1 L水樣轉(zhuǎn)入采樣瓶中，固定、靜置、濃縮后進(jìn)行定量鑒定。

吸取0.1 mL濃縮后樣品，制成臨時(shí)玻片，置于熒光正置顯微鏡下觀察，放大倍數(shù)10×40，依據(jù)形態(tài)結(jié)構(gòu)、生活習(xí)性等進(jìn)行藻類鑒定，并參照《中國淡水藻類：系統(tǒng)、分類與生態(tài)》和《中國淡水藻志》進(jìn)行物種鑒定和豐度統(tǒng)計(jì)[13]。

定量計(jì)數(shù)的結(jié)果依據(jù)下列公式計(jì)算得藻類豐度：

N式中：N—藻類豐度，CS—計(jì)數(shù)框面積（mm2），F(xiàn)S—每個(gè)視野面積（mm2），F(xiàn)n—計(jì)數(shù)過的視野數(shù)，V—一升水樣經(jīng)沉淀濃縮后的體積（mL），U—計(jì)數(shù)框的體積（mL），Pn—計(jì)數(shù)的藻類個(gè)數(shù)。單個(gè)細(xì)胞藻類豐度即為細(xì)胞密度；絲狀或群體藻類計(jì)算群體細(xì)胞平均值，乘以藻類豐度可到藻類細(xì)胞密度。

(2)葉綠素a采樣與計(jì)算

按照GB/T14581、HJ/T91和HJ494中的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行樣品的采集與計(jì)算。

2.3.3 國控點(diǎn)pH值實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)采樣

國控點(diǎn)pH值固定采集水面下0.5 m深度水樣，剔除無效值后，當(dāng)天各次有效值取算數(shù)平均值為當(dāng)天的pH值，比對(duì)2019年和2020年5-9月每天pH均值。

2.4 數(shù)據(jù)處理方法值的

利用Excel軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 常規(guī)人工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

3.1.1 水庫水環(huán)境污染指標(biāo)時(shí)空變化

分析2019-2020年3、5、7、11月山美水庫進(jìn)口和出口表、中層對(duì)應(yīng)的pH值、TN、TP、CODMn時(shí)空變化特征（見圖3.1-1，3.1-2，3.1-3，3.1-4），表明：

圖3.1-1 pH值時(shí)空變化

圖3.1-2 TN時(shí)空變化

圖3.1-3 TP時(shí)空變化

圖3.1-4 CODMn時(shí)空變化

（1）pH值時(shí)空變化特征

5、7月份出庫表層pH值這兩年都超過9.0，從3月起pH值整體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)至7月峰值，這主要是天氣回暖，在溫光適宜、營養(yǎng)充足的條件下藻類生長(zhǎng)旺盛，光合作用導(dǎo)致；11月份表中層的pH值在最佳區(qū)間7.0左右小幅波動(dòng)，為四個(gè)監(jiān)測(cè)月份最低值；從時(shí)間上看夏季初秋時(shí)期為表層pH值高位即藻華風(fēng)險(xiǎn)期，該時(shí)期應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)預(yù)警。

各時(shí)段表層pH值均大于中層pH值，尤其3、5、7月更為顯著，主要是表層光照充足，有利藻類光合作用、生長(zhǎng)繁殖；中層pH值均沒有超過9.0，說明水庫中下層供水的pH值在達(dá)標(biāo)區(qū)間。

（2）TN時(shí)空變化特征

時(shí)間上總體呈現(xiàn)3、5月份TN高，7、11月份TN較低的趨勢(shì)，可能是3月起降雨增多，降雨淋溶上游農(nóng)田果園肥料、雨污裹挾入庫，造成TN高于其他時(shí)段。

空間上總體為TN進(jìn)庫大于出庫區(qū)域，說明主要污染源為上游入庫進(jìn)入水庫；進(jìn)庫區(qū)域上中層濃度接近，主要是入庫區(qū)域水較淺，水上下混合；出庫區(qū)域上層TN低于中層，估計(jì)是表層藻類等浮游植物吸收凈化所致。

2019年TN均值2.24 mg/L，2020年TN均值2.25 mg/L，都為劣Ⅴ類，水庫受上游污染的形勢(shì)依舊嚴(yán)峻。

（3）TP時(shí)空變化特征

時(shí)間上總體呈現(xiàn)5、7月份TP高，3、11月份TP較低的趨勢(shì)，可能與5、7月份降雨增多，淋溶裹挾入庫且入庫水量較大，磷酸鹽沉降相對(duì)較慢有關(guān)。

空間上總體為TP進(jìn)庫大于出庫區(qū)域，說明主要污染源為上游入庫進(jìn)入水庫；進(jìn)庫區(qū)域中層TP濃度接近或高于表層，可能是進(jìn)庫區(qū)域TP開始鈣化沉降有關(guān)；出庫區(qū)域TP上層與中層接近幾乎都在0.025 mg/L（Ⅱ類）以下，說明出庫區(qū)域TP中上層濃度較均勻。

2019 年進(jìn)庫TP 均值0.037 mg/L，2020 年TP 均值0.034 mg/ L，都為Ⅲ類，因?yàn)榱姿猁}易形成磷酸鈣磷酸鎂析出沉降，所以此水體指標(biāo)反映污染情況不明顯。

（4）CODMn時(shí)空變化特征

CODMn時(shí)間上總體呈現(xiàn)5、7月份高，3、11月份較低的趨勢(shì)，可能是5、7月份降雨增多，淋溶裹挾入庫了還原性物質(zhì)。

CODMn空間上總體為進(jìn)庫大于出庫區(qū)域，說明主要污染源為上游入庫進(jìn)入水庫；表層濃度總體高于中層，可能是還原性物質(zhì)較輕，懸浮于上層水體有關(guān)。

2019年進(jìn)庫CODMn均值1.9 mg/L，2020年CODMn均值1.7 mg/ L，都為Ⅰ類。

3.1.2 水庫水環(huán)境富營養(yǎng)化指標(biāo)時(shí)空變化特征

分析2019-2020年3、5、7、11月山美水庫進(jìn)口和出口表層CHL.a、SD，并結(jié)合上述CODMn、TP、TN計(jì)算水體營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)TLI時(shí)空變化特征（見圖3.1-5，3.1-6，3.1-7），表明：

圖3.1-5 CHL.a時(shí)空變化

圖3.1-6 SD時(shí)空變化

圖3.1-7 TLI時(shí)空變化

（1）CHL.a時(shí)空變化特征

CHL.a時(shí)間上總體呈現(xiàn)5、7月份高，3、11月份較低的趨勢(shì)，與藻類生長(zhǎng)旺盛期相關(guān)，與pH值的時(shí)間變化特征相契合。

CHL.a空間上總體呈現(xiàn)進(jìn)上＞進(jìn)中＞出上＞出中，主要原因是進(jìn)庫區(qū)域水淺，水流動(dòng)性差，藻類生長(zhǎng)旺盛強(qiáng)于出庫區(qū)域。

2019年進(jìn)庫CHL.a均值13.8 ug/L，2020年進(jìn)庫CHL.a均值12.9 ug/L；2020年出庫CHL.a均值7.0 ug/L，2020年出庫CHL.a均值6.6 ug/L，水質(zhì)穩(wěn)中向好發(fā)展。

（2）SD時(shí)空變化特征

SD時(shí)間上呈現(xiàn)5、7月份低，3、11月份高的趨勢(shì)；SD空間上出庫均高于進(jìn)庫，此與藻類生長(zhǎng)旺盛期相關(guān)。

2019年進(jìn)庫SD均值1.5 m，2020年進(jìn)庫CHL.a均值1.6 m；2020年出庫SD均值2.1 m，2020年出庫SD均值2.2 m。

（3）TLI時(shí)空變化特征

TLI時(shí)間上呈現(xiàn)5、7月份高，3、11月份低的趨勢(shì)，出庫區(qū)域特征更顯著；空間上進(jìn)庫均大于出庫；TLI和pH值、TN、TP、CODMn、CHL.a呈正相關(guān)變化特征，和SD呈負(fù)相關(guān)變化特征。

2019年進(jìn)庫TLI均值45.3，2020年進(jìn)庫TLI均值43.9；2020年出庫TLI均值31.2，2020年出庫TLI均值37.8，根據(jù)營養(yǎng)狀態(tài)等級(jí)判斷，水庫處于中營養(yǎng)狀態(tài)。

可以說明，水庫受上游污染的形勢(shì)依舊嚴(yán)峻，水庫處于中營養(yǎng)狀態(tài)。外防輸入、控源截污是提升水庫水生態(tài)的根本，內(nèi)部提升水庫水環(huán)境生態(tài)修復(fù)能力，開展生態(tài)保護(hù)措施必要且迫切。

3.2 藻密度、CHL.a委托監(jiān)測(cè)

2019年-2020年，每年7、8月份委托中科院城市環(huán)境研究所對(duì)水庫庫面表層水體6個(gè)點(diǎn)位的藻密度、CHL.a進(jìn)行人工采樣監(jiān)測(cè)2-3次，當(dāng)月同點(diǎn)位取算數(shù)平均值，比對(duì)計(jì)算差值，同比情況，對(duì)比時(shí)空分布特征（見圖3.2-1，3.2-2）。

圖3.2-1 藻密度時(shí)空變化（cells/L）

圖3.2-2 CHL.a時(shí)空變化（ug/L）

3.2.1 藻密度

對(duì)比7月份，2019年7月藻密度均值1.52×107cells/L，2020年7月藻密度均值1.4×107cells/L，同比降4.0%；除SM01點(diǎn)位2020年藻密度高于2019年，其余均比2019年低，各點(diǎn)位藻密度同比降低17.7%-50.0%。

對(duì)比8月份，2019年8月藻密度均值1.75×107cells/L，2020年8月藻密度均值2.70×106cells/L，同比降87.6%；2020年全部6個(gè)點(diǎn)位藻密度均比2019年低1個(gè)數(shù)量級(jí)，各點(diǎn)位藻密度同比降低79.5%-87.6%。

3.2.2 CHL.a

對(duì)比7月份，2019年7月 CHL.a均值19.77 ug/L，2020年7月CHL.a均值8.72 ug/L，同比降55.9%；2020年全部6個(gè)點(diǎn)位CHL.a均比2019年低，各點(diǎn)位CHL.a同比降低25.4%-74.1%。

對(duì)比8月份，2019年8月 CHL.a均值14.78 ug/L，2020年8月CHL.a均值6.76 ug/L，同比降54.3%；2020年全部6個(gè)點(diǎn)位CHL.a均比2019年低，各點(diǎn)位CHL.a同比降低47.6%-74.5%。

從藻密度、CHL.a同比降幅可以說明，2020年7、8月水庫的藻密度相比2019年同期，得到很好控制，取得顯著成效。

3.3 國控點(diǎn)pH值實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)采樣

國控點(diǎn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)pH值，剔除無效值后，當(dāng)天各次有效值取算數(shù)平均值為當(dāng)天的pH值，比對(duì)2019年和2020年5-9月每天pH值均值，計(jì)算每月pH值超過9.0的天數(shù)和當(dāng)月峰值（見表3.3-1），結(jié)果如下：

表3.3-1 pH值超標(biāo)天數(shù)和峰值

2019年和2020年的5、6、7月pH值超標(biāo)天數(shù)相當(dāng)，2019年5、6月超標(biāo)峰值較2020年同期高；2019年8月pH值超標(biāo)天數(shù)25天、峰值9.50，2020年pH值超標(biāo)天數(shù)3天、峰值9.19；2019年9月超標(biāo)天數(shù)13天、峰值9.39，2020年無超9.0天數(shù)、峰值8.82。

可以說明，2020年pH值的超標(biāo)天數(shù)比2019年有了顯著縮短，峰值也逐月降低。

綜上所述，在2019、2020年入庫污染源相對(duì)穩(wěn)定，水庫處于中營養(yǎng)狀態(tài)下，通過實(shí)施以漁控藻、以漁治水項(xiàng)目，2020年7、8月水庫的藻類得到很好控制，表層pH值、CHL.a、藻密度等指標(biāo)進(jìn)一步向好發(fā)展，取得顯著成效。

4 結(jié)語

本研究主要得到以下結(jié)論：

（1）時(shí)間上，夏季初秋時(shí)期為表層pH值高位即藻華風(fēng)險(xiǎn)期，該時(shí)期應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)預(yù)警。

（2）空間上，TN進(jìn)庫和年均值兩年都為劣Ⅴ類，TP進(jìn)庫濃度Ⅲ-Ⅳ類，主要污染源由上游帶入，水庫受上游污染的形勢(shì)依舊嚴(yán)峻。控源截污是提升水庫水生態(tài)的根本。

（3）TLI和pH值、TN、TP、CODMn、CHL.a呈正相關(guān)變化特征，和SD呈負(fù)相關(guān)變化特征。這兩年水庫TLI均值在31.2-45.3，水庫處于中營養(yǎng)狀態(tài)。提升水庫水環(huán)境生態(tài)修復(fù)能力，開展生態(tài)保護(hù)措施必要且迫切。

（4）從比對(duì)藻密度、CHL.a和國控點(diǎn)表層pH值實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可以說明通過2019年底開始實(shí)施的以漁控藻、以漁治水項(xiàng)目成效明顯，調(diào)控藻類、促進(jìn)水體酸堿平衡初見成效。

因水庫水體受多因素影響，本研究時(shí)間周期較短、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不夠全面，結(jié)論觀點(diǎn)有待進(jìn)一步驗(yàn)證。