葫芦口水库水体富营养化成因分析与防治措施

王 玲

（威远县环境监测站，四川 威远 642450）

葫芦口水库建成于1979年12月，位于四川盆地中部浅丘区——内江市威远县境内，属亚热带季风暖湿气候区，多年平均降雨量为1 055 mm，水库集雨面积为233 km2，是长江三级支流威远河梯级开发的第二级水库，是四川省饮用水源地一级保护区。葫芦口水库相对于河流是较为封闭的生态系统，属多年调节型水库，除季节性水体更换外，水体流动性小，自净能力弱。随着近年工农业经济及旅游业的快速发展，大量未经处理或未充分处理的废水直接或间接排入水库中，污染物进入水体后不能有效降解，导致污染物长期积累。同时，葫芦口水库采用蓄水运用的方式，难以排沙，来沙只能滞留在水库内，致使水库淤积日趋严重，底泥中含有大量营养盐，为水库水体富营养化提供了条件[1]。

葫芦口水库不仅是威远县少有的旅游胜地，也是一道重要的生态屏障，更与长沙坝水库一起承担着自贡市市区及威远县共计60多万城镇居民的生活用水供给任务，同时兼顾防洪、农业灌溉、航运、养殖等多种功能。因此，无论从生态学观点还是从经济学观点来看，葫芦口水库都具有较高的价值，也是拥有良好生产力的生态系统。本文通过研究2010-2019年葫芦口水库水体富营养化变化趋势和分析富营养化成因，提出相应的防治对策。

1 水库营养状态评价

葫芦口水库综合营养状态评价采用卡尔森营养状态指数法，其评价结果如图1所示。2010-2019年，葫芦口水库富营养指数变化范围为36.8～42.7，2013年达到最大值，说明水体富营养程度最高，可能与当年发生数次大暴雨有关，暴雨形成较大地表径流，把大量泥沙、土壤有机质、残留化肥农药、人畜粪便等冲刷入库，致使营养盐增加。2010-2019年，从富营养分指数来看，除总氮达到重度富营养状态，其余分营养指数基本处于中营养状态。由图1可知，2010-2019年，葫芦口水库各分营养指数变化幅度较小，水质较为稳定。综合来看，2010-2019年，葫芦口水库水体基本保持在中营养状态且相对稳定。

图1 2010-2019年葫芦口水库富营养指数变化

2 葫芦口水库富营养成因分析

研究发现，水库富营养化的成因大都是外界的营养盐输入引起水体中浮游生物大量繁殖，从而导致水质发生变化，此外，水温、溶解氧等环境因子也可影响浮游生物的生长发育[2-3]。威远县环境监测站监测资料显示，2010-2019年，葫芦口水库年均水温变化范围为19.4～21.8 ℃，pH变化范围是8.01～8.36，溶解氧变化范围是6.4～7.5，均适宜藻类生长，它们不是水库富营养化的限制因子。

通常认为，氮、磷是影响水库富营养化的主要因子，叶绿素a是最为直接的因子，比其他指标都重要，三者的相互关系对确定水库富营养化的限制因子具有重要意义。因此，用SPSS17.0软件与EXCEL2007对葫芦口水库2010-2019年的监测数据进行处理分析，得到TN（总氮）/TP浓度比值以及叶绿素a与总氮、总磷的相互关系图，然后确定葫芦口水库水体富营养化的限制因子。

2.1 TN/TP浓度比

若水库中可能被藻体吸收的氮、磷浓度比小于14，则氮可能是限制性营养盐；反之，若氮、磷浓度比大于14，则磷可能是限制性营养盐；若氮、磷浓度比接近14，则两者均有可能是限制性营养盐。图2表明，2010-2019年，葫芦口水库TN/TP浓度比均在14以上，说明相对于总磷，葫芦口水库总氮比较充足，总氮对藻类生长的影响比较小，而总磷影响更为明显。

图2 2010-2019年葫芦口水库总氮与总磷比值变化

2.2 TN、TP与叶绿素a的相关关系

由图3可知，葫芦口水库的叶绿素a与TN、TP浓度的相关系数均较小，且均无显著相关关系（概率P＞0.05），TP与叶绿素a的相关系数较TN大。随着水库氮、磷含量的增高，葫芦口水库藻类会出现相应增长。但总氮浓度对藻类生长的影响较小，而总磷浓度的影响比总氮明显。因此，总磷是葫芦口水库水体富营养化的限制性因子。

图3 2010-2019年葫芦口水库叶绿素a与总氮、总磷的变化关系

3 防治措施

目前，葫芦口水库水体处于中营养状态，且有向轻度富营养化变化的趋势。其主要影响因子是高浓度的总氮，主要限制因子是总磷。因此，结合多年调节型水库特有的生态特性，针对葫芦口水库水体污染现状，建立一套水污染防治体系，可以有效保护饮水安全。具体防治措施包括两方面。

3.1 控制外源性营养盐的汇入，避免水体富营养程度加重

3.1.1 加强宣传教育，营造水资源保护氛围

政府应加强水资源保护宣传，在保护区及人口聚集区的醒目位置设置标志牌、宣传牌和宣传栏，鼓励和引导公众自觉参与环保行动和环保监督，同时深化舆论监督，强化群众环境忧患意识和环境法治观念，从源头控制污染物的汇入。

3.1.2 推进生活污染治理，控制生活污水汇入量

在水库保护区内限制使用和销售含磷洗涤剂；建设小集镇生活垃圾收集转运设施，对生活垃圾进行定点存放、统一收集、定时清理和集中处置；推行沼气化粪池，在有条件的地方修建地埋式污水处理设施；在入库河流汇入端采用坑、塘、池等方式建设湿地，通过生物拦截净化污染物，遏制水体富营养化趋势。

3.1.3 加强农业生态保护，控制农业面源污染

在库区特别是上游地区，推行生态农业，科学使用化肥和农药，增加无机肥的有效使用率，提高有机肥的使用量，限制氮磷等化肥的使用量[4]。整治养殖业污染，要求规模化畜禽养殖区建立集中处理设施，小规模畜禽养殖区建设沼气化粪池，减少畜禽便源污染。

3.2 减少水体内源性营养物质，改善水质

3.2.1 综合采取物理性措施

物理性措施是最直接也是最常用的去除内源性营养盐的方法，如覆盖底泥、疏浚底泥、机械除藻、引水冲淤、水库放流后暴晒底泥等。但是，每一种方法都存在利弊，且工程量大，费用较高，可能存在二次污染[5]。

3.2.2 建设生态浮床

生态浮床技术以浮床为载体，将高等水生植物或改良的陆生植物种植到水体表面，最终修复富营养化水体[6]。其间要通过室内试验和野外模拟试验选取能有效控制水体富营养化的植物，尤其是氮、磷去除效果较好的经济植物，夏季有水竹、空心菜等，冬季有黑麦草、苜蓿等[7-8]。

3.2.3 合理运用微生物修复技术

微生物修复技术充分利用土著微生物，从水库中筛选一些对氮、磷等营养物质有较强降解能力的微生物群落，以净化水库水体[9]。在既不影响其他土著微生物，又可以改善水库水质的情况下，可以向水库中投入有益的微生物制剂。

3.2.4 建立岸边植物带

在水库周围建立岸边植物带，保护水库上游、库内的现有陆生植被，丰富岸边植物带的多样性与完整性，使得水库周边形成一道绿色防护墙，从而提高水体抗富营养化的能力。岸边植物带对增加动植物种源、提高生物多样性和生态系统生产力、水土污染治理和保护、调节微气候和美化环境等均有重要的现实和潜在价值[10]。

4 结论

在积极控制水库外源污染物的同时，要因地制宜，科学施策。同时，要坚持多措并举、多管齐下，通盘考虑水生态系统平衡关系，更要考虑物种间的相互影响及生态安全，综合采用多种修复技术，使其达到更好的处理效果。