林志杰
(福建省泉州市環(huán)境監(jiān)測站,福建泉州,362000)
福建省山美水庫位于泉州市晉江支流東溪中游,為該省唯一的國家一級水利工程管理單位,是泉州市一座以供水為主,兼灌溉、防洪、發(fā)電、生態(tài)調節(jié)、養(yǎng)殖等綜合利用的大Ⅱ型水利樞紐工程。山美水庫是維系下游南安、晉江、石獅、惠安、泉港、鯉城、豐澤和洛江等八個市、縣、區(qū)五百多萬人生產和生活的主要供水源地,為泉州市社會經濟發(fā)展提供了防洪安全和水資源供給保障,被譽為“泉州人民的生命庫”、“泉州的生態(tài)調節(jié)器”。
根據(jù)近年山美水庫水環(huán)境監(jiān)測結果,探討了水庫的水質特征及富營養(yǎng)化程度和變化趨勢、富營養(yǎng)化的成因分析以及相關的防治對策。研究結果為進一步防止山美水庫環(huán)境污染提供科學依據(jù),對水庫水資源管理與保護工作具有一定的指導意義。
(1)監(jiān)測點位:泉州市環(huán)境監(jiān)測站每年持續(xù)對山美水庫水質開展監(jiān)測,監(jiān)測點位分別布設在水庫的入口(A)、庫中(B)、出口(C)。根據(jù)水深情況,在部分監(jiān)測點位垂線上分三層取樣。
(2)監(jiān)測因子:pH、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、氨氮、總磷、總氮、銅、鋅、氟化物、硒、砷、汞、鎘、鉻(六價)、鉛、氰化物、揮發(fā)酚、石油類、陰離子表面活性劑、硫化物、糞大腸菌群、透明度、葉綠素a。
(3)時間及頻次:2008-2011年期間,每年3月,7月和11月份對水庫入口(A)、庫中(B)、出口(C)水體進行監(jiān)測。
采樣及分析方法按國家GB3838-2002《水和廢水監(jiān)測規(guī)范》和《地表水環(huán)境質量標準》中的有關規(guī)定執(zhí)行。
監(jiān)測結果按照GB3838-2002《地表水環(huán)境質量標準》中的相應標準進行評價。
富營養(yǎng)化程度采用中國環(huán)境監(jiān)測總站《關于湖泊(水庫)富營養(yǎng)化評價方法及分級技術規(guī)定的通知》(總站生字〔2001〕090號)中規(guī)定的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)進行評價。
根據(jù)2008-2011年的監(jiān)測數(shù)據(jù):總磷濃度較高,基本上處于0.02 mg/L左右,部分不能達到Ⅱ類水質標準,尤其在2010年7月和11月,只能達到Ⅲ類水質標準;總氮超標最為嚴重,基本上都處于劣Ⅴ類水質標準,只有2008年11月與2009年3月處于Ⅴ類水質標準;其他監(jiān)測因子均能滿足GB3838-2002《地表水環(huán)境質量標準》Ⅱ類水質標準。
評價方法:綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法(卡爾森指數(shù)法)。
評價因子:葉綠素a(Chla)、總磷(TP)、總氮(TN)、透明度(SD)和CODMn(高錳酸鹽指數(shù))。
狀態(tài)分級:采用0~100的一系列連續(xù)數(shù)字對水庫營養(yǎng)狀態(tài)進行分級。在同一營養(yǎng)狀態(tài)下,指數(shù)值越高,其營養(yǎng)程度越重。
表1 營養(yǎng)狀態(tài)分級與評分值對應表Table 1 Relation between grades of trophic status and evalua?tion value
2008-2011年,山美水庫設置三個點位并在每年的三個不同時期(3月、7月、11月)采樣監(jiān)測,采用“卡爾森指數(shù)法”計算評分,得出各個年、月、點位的綜合營養(yǎng)指標,其評價結果如圖1所示。
由圖1可知,山美水庫水體綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)在2009年3月水庫出口評分值為29.6,屬于貧營養(yǎng)(接近中營養(yǎng))狀態(tài)。其他時期的評分值在34.7~45之間,屬于中營養(yǎng)狀態(tài)??傮w分析可知,2010年的水庫水體綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)相對較高,2011年有所下降,但相對2008年的數(shù)據(jù)對比還是有所增加的。各單項指標中,總氮各時期的評分值在64.9~71.3之間,均為中度(已接近重度)富營養(yǎng)狀態(tài),必須引起警惕。
圖1 水庫歷年營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)Fig.1 Trophic status indicators of different years
圖2 水庫歷年總氮變化情況圖Fig.2 Nitrogen contents of different years
圖3 水庫歷年總磷變化情況圖Fig.3 Phosphorus contents of different years
對山美水庫A、B、C三個監(jiān)測點位水體近4年的TN、TP的變化特征進行分析,結果如圖1、圖2所示。根據(jù)圖2、圖3顯示,山美水庫A、B、C三個監(jiān)測點位的水體,TN和TP除極個別異常值外,總體上是略呈上升的趨勢。如不加以控制,預計未來幾年也將會呈現(xiàn)上升趨勢。因此,必須對水庫水體水質加以保護。
水體營養(yǎng)鹽是指營養(yǎng)鹽的相對組成。用總氮與總磷的濃度比率來計算總氮/總磷比值是決定水體藻類生物量的主要因子之一,它對藻類的暴發(fā)性生長具有重要指示作用。當TN/TP<7時,氮是限制性營養(yǎng)鹽;TN/TP在8~30之間為適宜藻類生長范圍;TN/TP>30,則磷將成為藻類生長的限制因子。山美水庫3個監(jiān)測斷面3個不同時期的TN/TP見表2。
表2 水庫斷面TN/TPTable 2 TN/TP values of the reservoir section
由表2可以看出,TN/TP在2011年3月的出庫口比值(242.2)最大、2009年3月比值(56.9)最小,所有斷面包括全庫總氮/總磷均大于30,可見山美水庫氮營養(yǎng)來源充足。因此,山美水庫屬于磷控制型營養(yǎng)鹽水庫,生態(tài)系統(tǒng)對磷濃度的改變反應明顯。所以在山美水庫流域采取禁磷措施,對于保護水庫水質具有重要的意義。
山美水庫庫區(qū)的總磷、總氮濃度主要來自庫區(qū)上游永春縣城和沿線鄉(xiāng)鎮(zhèn)的工業(yè)、農業(yè)以及生活污染源。
根據(jù)相關資料,流域內的個別企業(yè)雖設有簡易處理設施,但仍未做到廢水穩(wěn)定達標排放。因此,未達標排放的廢水很可能引起下游山美水庫水質中總磷、總氮以及COD含量的增加,影響水庫水質。
桃溪、湖洋溪沿岸和山美水庫周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)的耕地面積為10494.8 ha。農田化肥、農藥流失會隨著農田徑流進入水庫造成水體N、P污染,從而對水質產生污染影響。山美水庫流域內養(yǎng)殖畜禽產生的糞便在禁養(yǎng)區(qū)內如未經妥善處理也將會影響到水庫水質。
永春縣污水處理廠由于相應配套污水管網(wǎng)尚未完善,縣城生活污水未能全部納入污水處理廠集中處理,很大一部分生活污水直接排入山美水庫上游的晉江東溪。水庫上游及周邊的鄉(xiāng)鎮(zhèn)農村生活污水未能得到有效處理,最終排入山美水庫。
桃溪和山美水庫沿岸固體廢棄物收集仍采用混合收集的方法。居民生活垃圾傾倒的隨意性較大。工業(yè)垃圾由于管理不嚴、操作不規(guī)范等,在庫邊附近集中丟棄,并進行焚燒,惡臭熏人、濾出液橫流,環(huán)境污染嚴重。
山美水庫流域內的工業(yè)企業(yè)主要集中在上游的桃溪流域,因此,一是對流域內不符合環(huán)保要求的企業(yè),必須盡快關停;二是加強流域內監(jiān)控能力,嚴禁違法排污行為;三是推行工業(yè)企業(yè)污染集中控制;四是提高管理水平,加強總量控制。
首先要治理農業(yè)面源污染,積極推廣普及高效、低毒、低殘留農藥以及平衡配方施肥技術。其次要扶持和鼓勵群眾發(fā)展種植經濟綠肥、作物專用肥,以減少化肥的使用量。
對畜禽養(yǎng)殖業(yè)的污染治理,必須嚴格執(zhí)行流域范圍內各縣(市、區(qū))已劃定的畜禽養(yǎng)殖場禁養(yǎng)區(qū)、禁建區(qū)的規(guī)定,從而有效控制畜禽養(yǎng)殖污染。
一是要加快污水集中處理廠、垃圾無害化處理廠建設;二是要完善污水配套管網(wǎng)及垃圾轉運體系的建設,積極推行環(huán)保設施運營社會化。
(1)山美水庫2008-2011年水質情況:總磷濃度較高,部分不能達到Ⅱ類水質標準;總氮超標最為嚴重,基本上處于劣Ⅴ類水質標準;其他監(jiān)測因子均能滿足GB3838-2002《地表水環(huán)境質量標準》Ⅱ類水質標準。
(2)2008-2011年期間,除了2009年3月水庫出口為貧營養(yǎng)(接近中營養(yǎng))狀態(tài)之外,其他點位的不同時期,其營養(yǎng)狀態(tài)差別不大,綜合指數(shù)均為中營養(yǎng)狀態(tài)。各單項指標中,總氮在各時期均為中度(已接近重度)富營養(yǎng)狀態(tài)。
(3)山美水庫A、B、C三個監(jiān)測點位的水體,TN和TP除極個別異常值外,總體上略呈上升的趨勢。
(4)山美水庫各年、各斷面的總氮/總磷均大于30,氮營養(yǎng)來源充足,屬于磷控制型營養(yǎng)鹽水庫,生態(tài)系統(tǒng)對磷濃度的改變反應明顯。因此,需在山美水庫流域采取禁磷措施?!?/p>
[1]王華東,王建民,劉永可,等.水環(huán)境污染概論[M].北京:北京師范大學出版社,1984.
[2]方子云.水資源保護工作手冊[M].南京:河海大學出版社,1988.
[3]饒飲止.湖泊調查基礎知識[M].北京:科學出版社,l956.
[4]金相燦,屠清瑛.湖泊富營養(yǎng)化調查規(guī)范:第二版[S].北京:中國環(huán)境科學出版社,1990.
[5]金相燦.中國湖泊環(huán)境[M].北京:海洋出版社,1995.
[6]Straskraba M,Tundisi J G.State of the art of reservoir lim?nology and water quality management[M].Netherlands:Klu?wer Academic Publishers,1993.
[7]田海.卡爾森TSI指標在洋河水庫水質富營養(yǎng)化研究中的應用[J].河北水利水電技術,2001(5):23-24.
[8]Carlson R E.A trophic state index for lakes[J].Limnology and Oceanograph,1997,22(2):361-369.
[9]黃錦宜.大中型水庫富營養(yǎng)化狀態(tài)及保護對策分析[J].科學之友,2010(5).
[10]Aizaki M,1wakuma T,Takamura N.Application of modi?fied Carlson's trophic state index to Japanese lakes and its relationships to other parameters related to trophic stat?ed[J].Res Rep Nati Inst Environ Studi,1981,23:13-31.
[11]Yin H,Chang J W,Zhang G X,et a1.The reason and con?trol measures of Xinlicheng reservoir eutrophication[J].Journal of Northeast Normal University:Natural Science Edition,2010,42(1):152-156.
[12]陳科.鶴地水庫富營養(yǎng)化狀況分析與防治對策[J].水利科技與經濟,2009,15(3):214-216.
[13]王學忠,王鵬.東懷柔水庫富營養(yǎng)化相關評價分析及防治對策探討[J].北京水務,2011,(6):12-15.
[14]林秀雁,盧昌義.廈門汀溪水庫富營養(yǎng)化評價方法初探[J].廈門大學學報:自然科學版,2011,50(1):144-148.