集中式饮用水源地河西水库富营养化状况评价

杨雪娇，柴连周

(1.保山市环境监测站，云南 保山 678000;2.保山中医药高等专科学校， 云南 保山 678000)

0 引言

集中式饮用水源水库的主要功能为城市供水，还兼有蓄水、防洪、灌溉、抗旱、发电等功能。

河西水库地处昌宁县田园镇右甸坝北端右甸河上游，距县城9km，水库1962年开始供水，总库容1190万m3，2012年实施河西水库除险加固工程，水库总库容增至1277万m3。河西水库是昌宁县城主要的湖库型集中式饮用水源地，属于中型水库，是县城七万余人的饮用水和漭水、田园两镇0.167万hm2(2.5万亩)农田灌溉的主要供水水源，水库供水服务年限已达56a，2018年供水量480万t，占城市供水总量的96.7%；同时兼具县城及下游村镇的防洪功能，承载着3个水电站和下游工矿企业生产的用水任务。河西水库上游径流区主要涉及漭水镇翠华、联福、沿江3个行政村。2008—2009年河西水库月均水质类别为Ⅱ～Ⅴ类，月份监测结果显示，铁、锰、总氮、粪大肠菌群是水质变差的主要影响因子[1]。

近年来，随着生态文明建设的不断推进，集中式饮用水源地水质质量成为人们关注的热点，河西水库水质质量对昌宁县的经济和社会发展起着极其重要的作用。富营养化程度是评价水体质量的重要依据，它能直观反映水体的污染情况[2]，因此，对河西水库水体富营养化程度进行评价，能够为当地生态环境部门进一步保护和管理河西水库提供科学有效的数据支撑。

1 监测和评价方法

1.1 监测方法

河西水库水质数据来源于2014—2018年饮用水例行监测结果，取水点经纬度为东经99°38′32″，北纬24°53′22″[3]，水样采集按照《HJ/T 91-2002地表水和污水监测技术规范》执行，监测频次为每季度采样1次。与富营养化相关的评价指标有叶绿素a、透明度、总磷、总氮和高锰酸盐指数，具体的监测方法、分析仪器设备及检出限见表1。

1.2 评价方法

河西水库的营养状态评价采用综合营养状态指数法(TLI(∑))，其计算公式为：

式中：TLI(∑)-综合营养状态指数，Wj-第j种参数的营养状态指数的相关权重，TLI(j)-第j种参数的营养状态指数[4]。

以叶绿素a作为基准参数，第j种参数的归一化的相关权重计算公式为：

式中：rij-第j种参数与基准参数叶绿素a(chla)的相关系数，m-评价参数的个数，湖泊(水库)的叶绿素a与其它参数之间的相关关系rij、rij2和Wj见表2[5]。

表1 监测方法及分析仪器设备一览表

表2 中国湖泊(水库)部分参数与叶绿素a的相关关系rij、rij2和Wj值[6]

单个指标营养状态指数计算公式为：

TLI(chla) =10(2.5+1.086lnchla)；TLI(TP) =10(9.436+1.624lnTP)；TLI(TN) =10(5.453+1.694lnTN)；TLI(SD) =10(5.118+1.941lnSD)；TLI(CODMn) =10(0.109 +2.661lnCODMn)；其中叶绿素a(chla)单位为mg/m3，透明度(SD)单位为m，其它指标单位为mg/L[6]。

湖泊(水库)营养状态分级采用0～100的一系列连续数字对湖泊(水库)营养状态进行分级，具体分级标准见表3。

2 评价结果和变化趋势

2.1 河西水库富营养化状态评价结果

把2014～2018年每季度河西水库水质各指标监测结果代入综合营养状态指数公式中，分别计算出5a间不同季度的综合营养状态指数，其计算结果见表4。

表3 湖泊(水库)营养状态分级表[7]

由表4可知，5a间河西水库季度综合营养状态指数TLI(∑)范围在28.05～41.39，最小值出现在2015年3季度，最大值出现在2017年4季度。其中，2015年的3季度、4季度和2016年的1季度、2季度河西水库营养状态处于贫营养状态，其它季度均处于中营养状态。

表4 河西水库2014—2018年季度综合营养状态指数评价结果

将2014—2018年河西水库5个指标的年均值代入综合营养状态指数公式中，计算出年均综合营养状态指数，其结果见表5。

年均综合营养状态指数TLI(∑)范围在32.26～37.65，最小值出现在2016年，最大值出现在2018年，5a来，河西水库营养状态均处于中营养，主要影响因子为透明度和总氮，其中透明度对河西水库富营养化的贡献最大，高锰酸盐指数的贡献最小。年均综合营养状态指数在35左右波动，表明水质状况良好。

表5 河西水库2014—2018年综合营养状态指数评价结果

2.2 变化趋势

由图1可知，2014—2018年河西水库季度营养状态均呈波动式变化，2014和2015年总体呈下降趋势，其中2015年季度营养状态由中营养下降至贫营养；2016、2017、2018年总体呈上升趋势，其中2016年季度营养状态由贫营养上升至中营养。

从图2可知，5a来，河西水库营养状态呈波动式变化，总体趋于上升，都处于中营养状态。

为了准确分析河西水库富营养化状态年际变化趋势，本文采用Spearman秩相关系数法[8]进行分析计算。经计算，秩相关系数为0.300，是正值，说明河西水库富营养化状态年际变化为上升趋势。当显著性水平(单侧检验)为0.05，时间周期总数为5时，秩相关系数的临界值为0.900；由于0.300<0.900，说明河西水库中营养状态上升趋势不显著，水质中营养状态相对稳定，水生生态环境较好。

2.3 富营养化成因分析

河西水库污染源主要为径流区农村耕地面源污染，库区与农田耕地紧连，粗放式农业生产与农村环保基础设施缺乏，农业生产活动导致农业面源污染物随雨水冲刷入库，造成水体的富营养化。

3 防治措施和建议

(1) 加大联合执法和监管力度

各级管理部门应持续加强河西水库一级保护区、二级保护区和准保护区内的环境整治及监督检查，特别要加大对水库一级保护区的巡查监管力度，确保一级保护区内无排污口和网箱养殖，无旅游娱乐设施，无与取水设施和水源保护不相关的建筑物。

(2) 严控水库二级保护区内的农业面源污染

河西水库二级保护区内要采取农业科学种植，严格控制农药、化肥、地膜的使用量，大力推广使用高效低毒低残留农药，增施农家肥。同时，不断调整产业结构。

(3) 完善两污收集处理设施

目前，河西水库二级保护区内有226户居民，产生的生活污水和垃圾要实行统一集中处置，确保生态湿地污水处理设施和生活污水一体化处理设施正常有效运行。

(4)提升风险和应急管理水平

定期对河西水库开展水质监测，增加监测频率和生物监测，对潜在的生态风险及时预警。定期对应急预案进行修订，保证应急物资和技术储备。

(5)加强生态环保宣传

经常开展水源地环境保护宣传，坚持河西水库“试水”，让公众参与水库径流区生态环境保护和水库运行管理，不断增强群众的环保意识。