2016—2019年闽湖水库水质监测结果分析及建议

谢晓桢

(三明市尤溪环境监测站，福建 三明 365100)

1 概述

闽湖水库位于三明市尤溪县闽湖村，水库流域涉及大田县、尤溪县、德化县范围共20个乡镇，属于大(I)型人工湖。闽湖具有独特的自然环境、发达的河流水系和丰富的生物多样性，是国家级水利风景区和生态区，也是闽江流域主要产水区及重要的水源涵养区。定期对闽湖水库水质开展监测分析，对于确保闽江流域的生态安全、人民饮水安全有着重要的意义。

近年来，有关水库水质监测分析的相关报道屡见不鲜。比如，郭学士[1]评价了安阳市彰武水库和小南海水库的水质在2010—2016年期间的变化趋势。研究发现，安阳市彰武水库中的氮磷相关指标包括总磷、总氮、氨氮，在这七年时间内总体趋势平稳，而高锰酸盐指标却出现显著下降的趋势。安阳市小南海水库的高锰酸盐指数、氨氮、化学需氧量在这七年里都趋于稳定。戚春玲等[2]对博斯腾湖开展了水质验证监测工作，并分析了博斯腾湖2018年水质变化情况。研究发现，博斯腾湖的水质维持在Ⅳ类轻度污染水平，其化学需氧量浓度高于20 mg/L。袁振辉等[3]对百花水库的水质在2014年1月—2018年7月期间进行监测,并分析溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总磷和总氮的年际变化特征。研究发现，百花水库水质近年来有逐渐变差的趋势，并指明加强对总氮和总磷控制应成为百花水库污染治理的重点。迄今为止，系统性地评价水库垂线分层采样，不同采样点位置及不同季节等因素对水库水质影响的相关研究并不多见。

本文以2016—2019年期间尤溪县闽湖水库为例，对其在不同深度、不同采样点位置及不同季节水质的变化情况进行研究，为水库及其流域的生态环境保护工作提供科学依据和技术支撑。

2 研究背景

由于网箱养殖导致闽湖水质恶化，当地政府决心对网箱养殖进行整治。2016年闽湖网箱养殖普查结果统计，闽湖共有网箱养殖户225户，3816个网箱，网箱养殖面积179556m2。从2017年开始拆除，2018年全部拆除完成。

3 采样点布设

自2016年起，三明市尤溪环境监测站每年3月、7月、11月分别对闽湖水库水质进行采样监测。监测点位为采样点A(东经118.0425°,北纬25.7975°)，湖中心采样点B(东经118.0175°，北纬25.983°)，采样点C(东经118.0231°，北纬25.8283°)。分别采集上层、中层及下层水质。其中溶解氧的测定采用340i多参数测试仪现场测定。化学需氧量(COD)、总磷、总氮均当天送实验室当天测定。采样点位详见图1。

图1 闽湖水库采样点布设示意图

4 结果讨论

4.1 不同深度溶解氧、化学需氧量、总磷及总氮的变化规律

鉴于湖心水质受环境影响较小，悬浮物及藻类稳定且水质具有代表性，本研究首先选择湖心作为分析点。如图2(a)所示，湖心采样点B表层溶解氧最大达到9.32mg/L，处于过饱和状态。中层及下层溶解氧变化不明显，维持在3～4mg/L。原因可能是闽湖湖心水深达80m，表层水中溶解氧主要来源于水-气界面氧交换以及浮游植物所引起的光合作用[4]。水-气界面氧交换能力随着水深的增加而下降，且浮游植物光合作用减弱，因而从表层到中、下层溶解氧下降显著。中层及下层溶解氧随着水深的增加而减小，但垂直变化不显著，在中下层，水温出现跃变，阻碍了与表底层水体的交换。冬季表层溶解氧对水体富营养化监测具有重要的意义[5]，研究表明冬季水库水体分层现象消失。

图2(a)显示，闽湖湖心表层溶解氧自2016年起到2019年呈现好转趋势。其中2016年及2017年因网箱养殖导致水体富营养化，水中浮游植物生长较旺盛，在春夏季，表层呈现溶解氧富氧状态。11月份因浮游植物大量死亡，叠加11月份枯水期导致溶解氧急剧下降。2018年起，尤溪县人民政府对网箱养殖开始清理整治，2019年全部清理完成。从图中数据看出，整治效果极佳，2018年11月溶解氧为5.73mg/L，表明水体富营养化得到积极改善。到2019年11月，表层溶解氧情况继续好转，为6.73 mg/L，符合地表水Ⅱ类水质标准。

图2(b)表明，在2016—2018年的监测中，上层、中层及下层化学需氧量呈现较明显的规律性变化，即从上层到下层变化逐渐减小。主要原因是中层及上层水体更易受到污染[5]，同时表现出枯水期下降、丰水期上升的趋势。经2018年开始的网箱养殖清理整治，2019年水质呈现出较大好转。化学需氧量急剧下降，最高仅为10.1 mg/L，达到地表水Ⅰ类水质标准。

由图2(c)及图2(d)可知，总磷和总氮变化呈总体下降趋势。从各年份不同时间点监测结果分析发现，上、中、下三层数据变化不明显，同时表现出枯水期下降，丰水期上升的趋势。2019年7月和11月浓度有所升高，主要原因是湖底沉积的饵料所释放的氮磷造成。

(a)

4.2 不同采样点位置的溶解氧、化学需氧量、总磷及总氮的变化

由图3(a)可知，三个不同采样点的表层溶解氧数据在同一时间变化不大。三个采样点溶解氧随时间呈现规律性变化，7月溶解氧最高，3月次之，11月最低。主要原因是表层溶解氧受温度、浮游植物光合作用影响较大。7月，虽然温度较高，不利于水-气界面氧交换，但是浮游植物光合作用最强，因此溶解氧在每年7月最高。11月份气温较低，有利于空气与水溶解氧交换，但因浮游植物大量死亡，叠加枯水期因此溶解氧最低。3月，浮游植物开始生长，导致溶解氧有所回升。同样，随着网箱养殖整治的推进，水体溶解氧指标也在不断朝着向好的趋势变化。

图3(b)中，三个水质采样点的表层化学需氧量同一时间点变化不大。7月化学需氧量较其余两个月份更大，主要原因是气温较高和水体营养化较高。2018年3月前，采样点a的浓度较其他采样点浓度要高，主要原因是其附近网箱养殖的密度较大。随着2018年网箱养殖清理的推进，水体化学需氧量呈现下降趋势。图3(c)及图3(d)显示，三个采样点总磷和总氮指标总体朝着下降趋势变化，三个点位在同一时间点表层数据变化不大。总磷浓度存在季节差异，总磷浓度的季节变化符合随降雨量变化的特征，即降雨量大时，总磷浓度降低，降雨量小时，总磷浓度增加。

(a)

研究表明，沉积物是水体污染物的源与汇，当沉积物中总氮和总磷含量较高时，会向水体释放，成为水体污染的重要来源[6]。2019年11月出现反弹，主要原因是闽湖水库网箱养殖造成的饵料及鱼的粪便沉积于水库底部，造成闽湖水库水体中总磷和总氮浓度反弹，特别是在非汛期反弹显著。

5 存在的问题及建议

在对闽湖水库网箱养殖进行全面清理后，水库水质有明显提升，但还不稳定，个别月份水质总磷和总氮出现突变。从闽湖水库流域污染源分析，主要有点源污染和面源污染及内源三大类，详见图4。其中，点源包括上游的城镇工业及生活废水，以及城镇规模化养殖所排放的污染；面源污染主要来源于农业及城镇径流污染，分散式家禽养殖污染以及农村生活污水，这些因素对闽湖水库水质都产生重要影响。

图4 闽湖水库流域污染源分析

建议按照一河一策方案梳理闽湖水库环境保护问题清单，精准制订保护方案，强化对水库周边点源、面源、内源等各类污染源的综合治理。同时加大监测投入力度，形成在线监测、实验室监测和移动监测三位一体的水质监测体系，及时掌握水库水质时空变化趋势，为水质保护提供科学的数据和详实的资料。

6 结论

根据2016—2019年监测数据，闽湖水库水质溶解氧受水体富营养化、降水情况影响。表层数值较中、下层高，同时溶解氧呈现季节性变化，春、夏季呈富氧状态，冬季较低。化学需氧量、总磷及总氮从上层到下层逐渐变小，枯水期下降，丰水期上升。总磷和总氮同时受底泥影响。不同点位的同一采样点表层溶解氧变化不大，不同季节呈现规律性变化，春夏较高，冬季较低。化学需氧量在气温高和水体营养化较严重情况下，夏季较高，春季和冬季较低。不同点位总磷及总氮变化不大，受底泥及降水量影响偶有反弹。从上、中、下三层水质数据分析，闽湖水库水质存在分层分布情况，对水库水质监测采样采用分层取水，能够更好地监测整个水体的水质情况。整体看，所有数据都因网箱养殖清理整治的进度呈现明显下降。从水体保护角度，禁止网箱养殖对于保护水库水质具有重要意义。此外，还要进一步防止沿岸外源污染物进入水库污染水体。