石梁河水庫水質現狀及其富營養(yǎng)化治理方法探討

于興志， 馮 龍， 徐正飛， 李 寅

(連云港市水利局， 江蘇 連云港 222006)

石梁河水庫位于新沭河中游，是淮河流域沂沭泗水系洪水東調南下工程的重要組成部分[1-2]。為連云港市的“高質發(fā)展、后發(fā)先至”提供了有力的防洪和水源保障，未來圍繞石梁河水庫引水至開發(fā)區(qū)、國家自貿實驗區(qū)供水，保障徐圩石化基地備用供水線，進一步提高石梁河水庫的水質要求。為了確保水庫水質滿足用水需求，水庫水質采取合理評價標準及方法并采取相應措施治理污染顯得尤為重要。

1 水質評價標準及方法

本文采用單因子指數法評價， 入庫河道水質的高錳酸鹽、氨氮、總磷的指數作為評價項目，以GB3838—2002《地表水環(huán)境質量標準》為評價標準依據(表1)，對石梁河水庫入庫河流水質情況進行統(tǒng)計分析。

水質評價方法采用單因子指數法評價，單因子指數法計算公式：

(1)

式中：pi為該污染物的污染指數；Ci為該污染物的實測濃度值；C0i為該污染物的評價標準值(允許濃度值)。

達標率計算公式：

(2)

超標倍數計算公式：

(3)

表1 地表水環(huán)境質量標準基本項目標準限值 單位：mg/L

2 石梁河水庫單因子法水質分析

本文數據主要來源于連云港市環(huán)保局2016—2019年采集水質常規(guī)監(jiān)測數據，監(jiān)測頻次為每月1次。采用數據進行單因子分析，確定庫區(qū)水質情況，為庫區(qū)管理提供科學數據支撐。對石梁河水庫2016—2019年水質監(jiān)測數據進行單因子法分析氨氮、高錳酸鹽、總磷變化趨勢及確定水質類別。

2.1 入庫河道水質分析

水庫入庫河道主要包括新沭河、朱范河、石頭門河、西朱范河[3]，分別以新沭河大興橋斷、朱范河G327橋斷面、石門頭河G327橋斷面、西朱范河庫西橫山公路北橋斷面2016—2019年水質監(jiān)測數據分析入庫河道水質情況。

由表2可以看出，新沭河入庫水質達標率達到57%，均在Ⅳ類水以上，且主要超標因子為高錳酸鹽指數；朱范河水質均為Ⅴ類或劣Ⅴ類，水質狀況為重度污染；石門頭河和西朱范河水質均在IV類，屬水質較差，特別西朱范河總磷嚴重超標；由此看出入庫河道水質均較差，均達不到III類水要求，需要對入庫河道水質進一步提高，從源頭治理入庫河道水質問題。

載抗腫瘤藥物的殼聚糖納米粒氨基化靶向修飾物的研究進展 ……………………………………………… 陳雨晴等（13）：1850

2.2 庫區(qū)水質情況分析

庫區(qū)水質采用分析壩前水質監(jiān)測數據，由圖1～3變化趨勢看出，2016—2019年水庫氨氮指標濃度呈下降趨勢，均在Ⅲ類標準值控制線以下；高錳酸鹽指數濃度近3年變化不大，均在4 mg/L上下波動狀態(tài)，均在Ⅲ類標準值控制線以下；總磷濃度近幾年變化較大，2016年至2017年8月，均在Ⅲ類標準值控制線以下，而2017年9月至今呈增加趨勢，超出Ⅲ類標準值控制線。

圖1 2016—2019年石梁河水庫氨氮質量濃度

圖2 2016—2019年石梁河水庫高錳酸鹽指數質量濃度

圖3 2016—2019年石梁河水庫總磷質量濃度

由表3得出，石梁河水庫氨氮質量濃度為0.05～0.71 mg/L，平均質量濃度為0.34 mg/L，達標率為100.0%；高錳酸鹽指數質量濃度為2.75～5.20 mg/L，平均質量濃度為4.00 mg/L，達標率為100.0%；總磷質量濃度為0.02～0.18 mg/L，最大超標倍數2.50倍，平均質量濃度為0.06 mg/L，達標率為70.7%。主要超標因子為總磷(0.13)。綜上分析得出，2016年石梁河水庫水質良好，符合地表水Ⅲ類標準；2017年及2018年水質符合地表水Ⅳ類標準，為輕度污染，主要超標因子為總磷；2019年石梁河水庫水質良好，符合地表水Ⅲ類標準。

3 水庫富營養(yǎng)化分析

本文對水庫健康評價指標采用Carlson營養(yǎng)狀態(tài)指數，通過各指標的權重進行綜合計算水庫綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數，確定水庫水質健康程度。選取對反映湖泊富營養(yǎng)化具有一定代表性的水質參數對石梁河水庫富營養(yǎng)化狀況進行分析評價。采用修正的Carlson營養(yǎng)狀態(tài)指數，即綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數公式計算各點的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數I。將每年12個月的I值進行平均，獲得監(jiān)測點年I值，對2016—2019年的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數進行比較分析。

綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數I的計算公式為

(4)

式中：I為綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數；Ij為第j種參數的營養(yǎng)狀態(tài)指數；Wj為第j種參數營養(yǎng)狀態(tài)指數的權重。

表2 入庫河道2016—2019年斷面水質監(jiān)測數據分析

表3 石梁河水庫2016—2019年水質監(jiān)測數據分析

各參數營養(yǎng)狀態(tài)指數的權重參照金相燦等[4]《中國湖泊富營養(yǎng)化》一書中調查得出的各參數與的相關關系計算確定。將相關權重帶入上式后就如下面公式所示：I=0.266IChla+0.183ISD+0.188ITP+0.179ITN+0.183ICODMn；

其中，IChla、ISD、ITP、ITN、ICODMn按照如下計算方法獲得，計算公式：

IChla=10(2.500+1.086lnρ(Chla))

(5)

ISD=10(5.118-1.940ln(SD))

(6)

ITP=10(9.436+1.624lnρ(TP))

(7)

ITN=10(5.453+1.694lnρ(TN))

(8)

ICODMn=10(0.109+2.661lnρ(CODMn))

(9)

式中：ρ(Chla)為Chla的質量濃度，mg/m3；SD為透明度，m；ρ(TP)、ρ(TN)、ρ(CODMn)分別為TP、TN及CODMn的質量濃度，mg/L。

湖泊(水庫)營養(yǎng)狀態(tài)分級：依據中國環(huán)境監(jiān)測總站《湖泊(水庫)富營養(yǎng)化評價方法及分級技術規(guī)定》，采用0～100的一系列連續(xù)數字對湖泊(水庫)營養(yǎng)狀態(tài)進行分級，分級標準為見表4。在同一營養(yǎng)狀態(tài)指數下，指數值越高，其營養(yǎng)程度越重。

根據上述評價方法，石梁河水庫2016—2019年綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數評價結果如表5所示。

表5可知，石梁河水庫2016—2019年綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數在富營養(yǎng)限值左右波動，2016年和2017年為中營養(yǎng)，2018年為輕度富營養(yǎng)，2019年為中營養(yǎng)。

表4 湖泊(水庫)營養(yǎng)狀態(tài)分級方法

表5 石梁河水庫綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數評價結果

4 結論和建議

4.1 結論

通過近5年入庫河道水質評價，新沭河、朱范河、石頭門河、西朱范河入庫水質均較差，均達不到III類水要求，需要對入庫河道水質采取凈化措施，改善入庫水體水質。

通過分析庫區(qū)水質及富營養(yǎng)化得出2016年和2019年水質良好，符合地表水Ⅲ類標準，2017年和2018年水質符合地表水Ⅳ類標準，為輕度污染，主要超標因子為總磷；庫區(qū)水體富營養(yǎng)化2016年和2017年為中營養(yǎng)，2018年為輕度富營養(yǎng)，2019年為中營養(yǎng)。

4.2 建議

協調跨區(qū)域，聯合強化監(jiān)督。石梁河水庫處于新沭河中游，水質受上游來水影響較大，加強監(jiān)測入庫河道水質，定期向流域機構匯報入庫水質情況，通過流域機構協調，加強水資源保護和水污染防治的監(jiān)管力度。

利用經濟杠桿，促進污水達標排放。通過征收水資源污染補償費，盡快建立水資源污染經濟損失評估和補償機制，通過“誰污染、誰承擔”，采用經濟杠桿減少水庫來水污染。

調整產業(yè)結構，控制污染源[5]。將水庫生態(tài)保護范圍劃入禁養(yǎng)區(qū)，在禁養(yǎng)區(qū)范圍禁止進行畜牧養(yǎng)殖；通過優(yōu)化調整入庫河道沿線產業(yè)結構，關停、技改污染企業(yè)，減少工業(yè)污染；實施高效農業(yè)，降低農業(yè)面源污染。

因地制宜，生態(tài)舉措提升水質。庫區(qū)灘地種植及魚塘采取生態(tài)田埂工程、生態(tài)溝渠工程、生態(tài)塘整治工程及種植生態(tài)涵養(yǎng)林等措施；水庫水面采取水生植物根系吸收水中氮磷等生態(tài)措施，清理庫區(qū)網箱養(yǎng)殖魚，合理規(guī)劃養(yǎng)殖規(guī)模、方式，采取放養(yǎng)鰱鳙魚吞食藻類生物，進一步控制水體富營養(yǎng)。

入庫河道，分類整治。新沭河和石門頭河采取生態(tài)凈化工程改善入庫水質；朱范河、西朱范河通過截污工程，選擇適當位置建設污水處理廠，經過凈化達標后入庫區(qū)。

進一步論證石梁河水庫生態(tài)環(huán)境容量，以量確定納污量和截污量，為水資源保護與合理利用提供科學依據。