浙江省闲林水库的富营养化状况评价与防治对策

2020-11-06储忝江杨宁郭炜戴杨鑫

浙江农业科学 2020年10期

储忝江，杨宁，郭炜，戴杨鑫

(1.杭州市农业科学研究院水产所，浙江杭州 310008； 2.杭州市闲林水库管理处，浙江杭州 311122)

湖泊富营养化是在自然因素和(或)人类活动的影响下，水体中氮、磷等元素大量增加，从而导致水生态系统生产力增加的一种现象[1-2]。据2018年全国水利发展统计公报[3]，我国已建成水库98 822座，总库容8 953亿m3，是世界上水库最多的国家。我国水库的水环境总体优于天然湖泊，而且分布广，惠及的人口众多；因此，对水库资源与环境的保护非常重要[4]。

2018年，水利部对全国1 097座水库的抽样调查发现，富营养水库占30.4%，比2017年上升了3.1%[5]。水库富营养化会导致生态系统异常，生物多样性下降，水华爆发等[6]。据统计，浙江省84.9%的水库属贫-中营养类型，但是近年来水质呈现变差趋势[7]。在本研究检索范围内，围绕浙江省水库开展富营养化评价的研究报道较少，且主要集中于发育稳定的水库[7-9]。新建水库的水生生态系统尚未发育稳定，水质指标波动较大，对新建水库开展富营养化状况评价，有助于了解水库生态系统的动态变化[10]。闲林水库位于杭州市余杭区闲林街道西溪源村，属于杭州市西部地区上埠河流域，是杭州市的应急备用水源地，也是千岛湖配水工程的重要组成部分。闲林水库属于新建水库，于2010年8月动工兴建，2016年4月正式下闸蓄水，2017年12月工程全面建成。调查期间，水库平均面积80.75万m2，平均库容630.018万m3。本文根据监测结果，运用综合营养指数法对其富营养化状况进行评价，以期为闲林水库的管理和决策提供依据。

1 材料与方法

1.1 样点设置和采样时间

根据闲林水库的具体情况，在水库设置4个采样点(图1)，分别于2019年4月(春季)、6月(夏季)、9月(秋季)和11月(冬季)开展水样采集。

图1 闲林水库4个采样站点位置

1.2 水质理化指标和测定方法

在每个采样点使用采水器取上、中、下3个水样进行混合，共采集2 L水样，低温避光保存，运回实验室进行水质理化分析。现场测定透明度(SD)；在实验室参照HJ 636—2012检测总氮(TN)，参照GB/T 11893—1989检测总磷(TP)，参照HJ/T 132—2003检测高锰酸盐指数(CODMn)，参照HJ 897—2017检测叶绿素a(Chla)。

1.3 分析方法

采用综合营养状态指数法[11]和单因子评价法进行评价和分析。

营养状态指数(T)计算公式如下：

TChla=10(2.5+1.086lnVChla)；

(1)

TTP=10(9.43+1.624lnVTP)；

(2)

TTN=10(5.453+1.694lnVTN)；

(3)

TSD=10(5.118-1.94lnVSD)；

(4)

TCODMn=10(0.109+2.661lnVCODMn)；

(5)

T=∑WjTj。

(6)

式(1)～(6)中：Tj表示相应指标的营养状态指数，Vj表示相应指标的含量；Wj表示相应指标营养状态指数的权重，下标j表示相应指标。

以Chla作为基准参数，则j指标营养状态指数的权重计算公式如下：

(7)

式(7)中：rj表示第j项指标与基准参数Chla的相关系数，Chla、TP、TN、SD、CODMn的取值分别为1、0.84、0.82、-0.83、0.83；m表示评价指标的个数。

采用0～100的一系列整数对湖泊营养状态进行分级：T≤30，贫营养；3070，重度富营养。

单因子法的计算公式如下：

(8)

式(8)中：Pi表示第i项指标的贡献率；Ci表示第i项指标的实际检测值；Si表示第i项指标的标准值。

2 结果与分析

2.1 闲林水库水质状况

闲林水库年均TP为0.06 mg·L-1，CODMn为1.87 mg·L-1，TN为2.24 mg·L-1，SD为2.15 m，Chla为18.51 μg·L-1。对照地表水功能分区和地表水二类水环境质量标准，总磷、高锰酸盐指数满足相应限量要求，但总氮超出要求。国际上一般认为，总氮、总磷分别达到0.2 mg·L-1和0.02 mg·L-1时，富营养化将开始发生[12]。陈水勇等[13]认为，作为富营养化的判断标准，总氮和叶绿素a浓度需分别大于0.2 mg·L-1和10 μg·L-1。1982年，经济合作与发展组织(OECD)提出富营养化的标准判断为平均总磷浓度大于0.035 mg·L-1，平均透明度小于3 m。对照这些指标，闲林水库已处于富营养化状态。

2.2 闲林水库富营养化状况

由表1可以看出，闲林水库目前的年均综合营养状态指数为46.25，属于中营养水平。从季节上看，闲林水库营养状态指数由高到低依次为春季>冬季>秋季>夏季，季节差异大，春季的营养状态指数最高(53.56)，属于轻度富营养，而夏季最低(36.28)，属于中营养。这与施沁璇等[9]的调查结果略有不同，其调查发现浙江青山水库总体为中营养，而春季的营养状态指数最低。

表1 闲林水库水体指标的营养状态指数与分级

水库富营养化的重要标志是浮游植物生物量的增加和藻类水华的出现[14]。对闲林水库浮游植物的调查结果也充分反映了这点：春季，闲林水库浮游植物的平均生物量为15.40 mg·L-1，远高于其他季节(表2)。闲林水库是一座新建水库，调查期间库尾一直在开展千岛湖配水工程的施工，同时为了配合施工，水库水位一直被调节在60 m上下，这些人为干预都会影响水库的水生生态系统。因此，本试验中的现象到底是偶发情况还是闲林水库的特殊地理环境和构造所带来的长期影响，尚需从整个生态系统的角度做进一步深入研究。