謝曉楨

(三明市尤溪環(huán)境監(jiān)測站，福建 三明 365100)

1 概述

閩湖水庫位于三明市尤溪縣閩湖村，水庫流域涉及大田縣、尤溪縣、德化縣范圍共20個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，屬于大(I)型人工湖。閩湖具有獨(dú)特的自然環(huán)境、發(fā)達(dá)的河流水系和豐富的生物多樣性，是國家級水利風(fēng)景區(qū)和生態(tài)區(qū)，也是閩江流域主要產(chǎn)水區(qū)及重要的水源涵養(yǎng)區(qū)。定期對閩湖水庫水質(zhì)開展監(jiān)測分析，對于確保閩江流域的生態(tài)安全、人民飲水安全有著重要的意義。

近年來，有關(guān)水庫水質(zhì)監(jiān)測分析的相關(guān)報(bào)道屢見不鮮。比如，郭學(xué)士[1]評價(jià)了安陽市彰武水庫和小南海水庫的水質(zhì)在2010—2016年期間的變化趨勢。研究發(fā)現(xiàn)，安陽市彰武水庫中的氮磷相關(guān)指標(biāo)包括總磷、總氮、氨氮，在這七年時間內(nèi)總體趨勢平穩(wěn)，而高錳酸鹽指標(biāo)卻出現(xiàn)顯著下降的趨勢。安陽市小南海水庫的高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、化學(xué)需氧量在這七年里都趨于穩(wěn)定。戚春玲等[2]對博斯騰湖開展了水質(zhì)驗(yàn)證監(jiān)測工作，并分析了博斯騰湖2018年水質(zhì)變化情況。研究發(fā)現(xiàn)，博斯騰湖的水質(zhì)維持在Ⅳ類輕度污染水平，其化學(xué)需氧量濃度高于20 mg/L。袁振輝等[3]對百花水庫的水質(zhì)在2014年1月—2018年7月期間進(jìn)行監(jiān)測,并分析溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷和總氮的年際變化特征。研究發(fā)現(xiàn)，百花水庫水質(zhì)近年來有逐漸變差的趨勢，并指明加強(qiáng)對總氮和總磷控制應(yīng)成為百花水庫污染治理的重點(diǎn)。迄今為止，系統(tǒng)性地評價(jià)水庫垂線分層采樣，不同采樣點(diǎn)位置及不同季節(jié)等因素對水庫水質(zhì)影響的相關(guān)研究并不多見。

本文以2016—2019年期間尤溪縣閩湖水庫為例，對其在不同深度、不同采樣點(diǎn)位置及不同季節(jié)水質(zhì)的變化情況進(jìn)行研究，為水庫及其流域的生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

2 研究背景

由于網(wǎng)箱養(yǎng)殖導(dǎo)致閩湖水質(zhì)惡化，當(dāng)?shù)卣疀Q心對網(wǎng)箱養(yǎng)殖進(jìn)行整治。2016年閩湖網(wǎng)箱養(yǎng)殖普查結(jié)果統(tǒng)計(jì)，閩湖共有網(wǎng)箱養(yǎng)殖戶225戶，3816個網(wǎng)箱，網(wǎng)箱養(yǎng)殖面積179556m2。從2017年開始拆除，2018年全部拆除完成。

3 采樣點(diǎn)布設(shè)

自2016年起，三明市尤溪環(huán)境監(jiān)測站每年3月、7月、11月分別對閩湖水庫水質(zhì)進(jìn)行采樣監(jiān)測。監(jiān)測點(diǎn)位為采樣點(diǎn)A(東經(jīng)118.0425°,北緯25.7975°)，湖中心采樣點(diǎn)B(東經(jīng)118.0175°，北緯25.983°)，采樣點(diǎn)C(東經(jīng)118.0231°，北緯25.8283°)。分別采集上層、中層及下層水質(zhì)。其中溶解氧的測定采用340i多參數(shù)測試儀現(xiàn)場測定?；瘜W(xué)需氧量(COD)、總磷、總氮均當(dāng)天送實(shí)驗(yàn)室當(dāng)天測定。采樣點(diǎn)位詳見圖1。

圖1 閩湖水庫采樣點(diǎn)布設(shè)示意圖

4 結(jié)果討論

4.1 不同深度溶解氧、化學(xué)需氧量、總磷及總氮的變化規(guī)律

鑒于湖心水質(zhì)受環(huán)境影響較小，懸浮物及藻類穩(wěn)定且水質(zhì)具有代表性，本研究首先選擇湖心作為分析點(diǎn)。如圖2(a)所示，湖心采樣點(diǎn)B表層溶解氧最大達(dá)到9.32mg/L，處于過飽和狀態(tài)。中層及下層溶解氧變化不明顯，維持在3～4mg/L。原因可能是閩湖湖心水深達(dá)80m，表層水中溶解氧主要來源于水-氣界面氧交換以及浮游植物所引起的光合作用[4]。水-氣界面氧交換能力隨著水深的增加而下降，且浮游植物光合作用減弱，因而從表層到中、下層溶解氧下降顯著。中層及下層溶解氧隨著水深的增加而減小，但垂直變化不顯著，在中下層，水溫出現(xiàn)躍變，阻礙了與表底層水體的交換。冬季表層溶解氧對水體富營養(yǎng)化監(jiān)測具有重要的意義[5]，研究表明冬季水庫水體分層現(xiàn)象消失。

圖2(a)顯示，閩湖湖心表層溶解氧自2016年起到2019年呈現(xiàn)好轉(zhuǎn)趨勢。其中2016年及2017年因網(wǎng)箱養(yǎng)殖導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，水中浮游植物生長較旺盛，在春夏季，表層呈現(xiàn)溶解氧富氧狀態(tài)。11月份因浮游植物大量死亡，疊加11月份枯水期導(dǎo)致溶解氧急劇下降。2018年起，尤溪縣人民政府對網(wǎng)箱養(yǎng)殖開始清理整治，2019年全部清理完成。從圖中數(shù)據(jù)看出，整治效果極佳，2018年11月溶解氧為5.73mg/L，表明水體富營養(yǎng)化得到積極改善。到2019年11月，表層溶解氧情況繼續(xù)好轉(zhuǎn)，為6.73 mg/L，符合地表水Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

圖2(b)表明，在2016—2018年的監(jiān)測中，上層、中層及下層化學(xué)需氧量呈現(xiàn)較明顯的規(guī)律性變化，即從上層到下層變化逐漸減小。主要原因是中層及上層水體更易受到污染[5]，同時表現(xiàn)出枯水期下降、豐水期上升的趨勢。經(jīng)2018年開始的網(wǎng)箱養(yǎng)殖清理整治，2019年水質(zhì)呈現(xiàn)出較大好轉(zhuǎn)?；瘜W(xué)需氧量急劇下降，最高僅為10.1 mg/L，達(dá)到地表水Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

由圖2(c)及圖2(d)可知，總磷和總氮變化呈總體下降趨勢。從各年份不同時間點(diǎn)監(jiān)測結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，上、中、下三層數(shù)據(jù)變化不明顯，同時表現(xiàn)出枯水期下降，豐水期上升的趨勢。2019年7月和11月濃度有所升高，主要原因是湖底沉積的餌料所釋放的氮磷造成。

(a)

4.2 不同采樣點(diǎn)位置的溶解氧、化學(xué)需氧量、總磷及總氮的變化

由圖3(a)可知，三個不同采樣點(diǎn)的表層溶解氧數(shù)據(jù)在同一時間變化不大。三個采樣點(diǎn)溶解氧隨時間呈現(xiàn)規(guī)律性變化，7月溶解氧最高，3月次之，11月最低。主要原因是表層溶解氧受溫度、浮游植物光合作用影響較大。7月，雖然溫度較高，不利于水-氣界面氧交換，但是浮游植物光合作用最強(qiáng)，因此溶解氧在每年7月最高。11月份氣溫較低，有利于空氣與水溶解氧交換，但因浮游植物大量死亡，疊加枯水期因此溶解氧最低。3月，浮游植物開始生長，導(dǎo)致溶解氧有所回升。同樣，隨著網(wǎng)箱養(yǎng)殖整治的推進(jìn)，水體溶解氧指標(biāo)也在不斷朝著向好的趨勢變化。

圖3(b)中，三個水質(zhì)采樣點(diǎn)的表層化學(xué)需氧量同一時間點(diǎn)變化不大。7月化學(xué)需氧量較其余兩個月份更大，主要原因是氣溫較高和水體營養(yǎng)化較高。2018年3月前，采樣點(diǎn)a的濃度較其他采樣點(diǎn)濃度要高，主要原因是其附近網(wǎng)箱養(yǎng)殖的密度較大。隨著2018年網(wǎng)箱養(yǎng)殖清理的推進(jìn)，水體化學(xué)需氧量呈現(xiàn)下降趨勢。圖3(c)及圖3(d)顯示，三個采樣點(diǎn)總磷和總氮指標(biāo)總體朝著下降趨勢變化，三個點(diǎn)位在同一時間點(diǎn)表層數(shù)據(jù)變化不大?？偭诐舛却嬖诩竟?jié)差異，總磷濃度的季節(jié)變化符合隨降雨量變化的特征，即降雨量大時，總磷濃度降低，降雨量小時，總磷濃度增加。

(a)

研究表明，沉積物是水體污染物的源與匯，當(dāng)沉積物中總氮和總磷含量較高時，會向水體釋放，成為水體污染的重要來源[6]。2019年11月出現(xiàn)反彈，主要原因是閩湖水庫網(wǎng)箱養(yǎng)殖造成的餌料及魚的糞便沉積于水庫底部，造成閩湖水庫水體中總磷和總氮濃度反彈，特別是在非汛期反彈顯著。

5 存在的問題及建議

在對閩湖水庫網(wǎng)箱養(yǎng)殖進(jìn)行全面清理后，水庫水質(zhì)有明顯提升，但還不穩(wěn)定，個別月份水質(zhì)總磷和總氮出現(xiàn)突變。從閩湖水庫流域污染源分析，主要有點(diǎn)源污染和面源污染及內(nèi)源三大類，詳見圖4。其中，點(diǎn)源包括上游的城鎮(zhèn)工業(yè)及生活廢水，以及城鎮(zhèn)規(guī)模化養(yǎng)殖所排放的污染；面源污染主要來源于農(nóng)業(yè)及城鎮(zhèn)徑流污染，分散式家禽養(yǎng)殖污染以及農(nóng)村生活污水，這些因素對閩湖水庫水質(zhì)都產(chǎn)生重要影響。

圖4 閩湖水庫流域污染源分析

建議按照一河一策方案梳理閩湖水庫環(huán)境保護(hù)問題清單，精準(zhǔn)制訂保護(hù)方案，強(qiáng)化對水庫周邊點(diǎn)源、面源、內(nèi)源等各類污染源的綜合治理。同時加大監(jiān)測投入力度，形成在線監(jiān)測、實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測和移動監(jiān)測三位一體的水質(zhì)監(jiān)測體系，及時掌握水庫水質(zhì)時空變化趨勢，為水質(zhì)保護(hù)提供科學(xué)的數(shù)據(jù)和詳實(shí)的資料。

6 結(jié)論

根據(jù)2016—2019年監(jiān)測數(shù)據(jù)，閩湖水庫水質(zhì)溶解氧受水體富營養(yǎng)化、降水情況影響。表層數(shù)值較中、下層高，同時溶解氧呈現(xiàn)季節(jié)性變化，春、夏季呈富氧狀態(tài)，冬季較低?；瘜W(xué)需氧量、總磷及總氮從上層到下層逐漸變小，枯水期下降，豐水期上升。總磷和總氮同時受底泥影響。不同點(diǎn)位的同一采樣點(diǎn)表層溶解氧變化不大，不同季節(jié)呈現(xiàn)規(guī)律性變化，春夏較高，冬季較低?；瘜W(xué)需氧量在氣溫高和水體營養(yǎng)化較嚴(yán)重情況下，夏季較高，春季和冬季較低。不同點(diǎn)位總磷及總氮變化不大，受底泥及降水量影響偶有反彈。從上、中、下三層水質(zhì)數(shù)據(jù)分析，閩湖水庫水質(zhì)存在分層分布情況，對水庫水質(zhì)監(jiān)測采樣采用分層取水，能夠更好地監(jiān)測整個水體的水質(zhì)情況。整體看，所有數(shù)據(jù)都因網(wǎng)箱養(yǎng)殖清理整治的進(jìn)度呈現(xiàn)明顯下降。從水體保護(hù)角度，禁止網(wǎng)箱養(yǎng)殖對于保護(hù)水庫水質(zhì)具有重要意義。此外，還要進(jìn)一步防止沿岸外源污染物進(jìn)入水庫污染水體。