洪潮江水库水质超标风险与治理对策

2022-11-17甘园园刘均明邓建明潘志流

绿色科技 2022年20期

周萍，甘园园，刘均明，邓建明,3，潘志流

(1.广西壮族自治区环境地质调查院，广西南宁 530023；2.广西沿海水文中心，广西钦州 535000；3.广西壮族自治区水文中心，广西南宁 530023)

1 引言

党的“十八大”以来，生态文明建设成为党和国家的重大战略部署[1, 2]。“水是生命之源，水是生态之基”，水生态文明是生态文明的核心组成部分[3]。最严格水资源管理制度深入实施[4]，河湖长制工作全面推行[5]，水生态文明建设稳步推进[6]，地方党委政府和河长肩负起辖区河湖管控的主体责任[7]，对河湖健康状况更加关注。我国的水资源环境监测工作者广泛应用单因子评价法[8]、综合污染指数法[9]、水质标识指数法[10]和水质级别指数法[11]等，对河湖水质开展了评价工作。单因子评价法直接确定水质类别[12]，但无法进行定量分析；综合污染指数(WPI)法实现了定量分析，但无法直接判定水质类别[13]；水质标识指数法，既可判定水质类别又可开展定量分析，但存在标识内容冗余、屏蔽严重污染指标影响等缺点[10, 11]。邓建明综合了单因子评价法、污染指数法和标识指数法等方法的优点，对水质指标浓度实行了去量纲的标准化处理，改进设计出一种水质级别指数法[11]，实现了水质定量和连续化分析。这些评价方法的研究应用，推进了河湖健康状况信息的有效传递，为地方党政领导和河长开展河湖管控决策提供了技术支撑。

洪潮江水库又名星岛湖，横跨钦州市钦南区、灵山县和北海市合浦县的结合部，集雨面积400 km2，水域面积66.7 km2，总库容7.14亿m3，有效库容3.0亿m3，是一座集防洪、灌溉、旅游、供水、养殖和发电等为一体的多功能、综合型的大(Ⅱ)型水库[14]。库区多年平均降水量约1600 mm，降水年内分布不均，汛期(4～9月份)降水量约占85%，非汛期(10月份至次年3月份)降水较少上游来水量少。作为国家级水利风景区、北海市备用水源和跨界水体，洪潮江水库水质状况受到广泛关注[15～17]。由于涉及面广、利益关系复杂、相关部门职能交叉、责权划分不清、相关管理体制机制尚不完善等[18]，跨界水体的管理一直是水资源环境公共管理的难点和社会公众关注的焦点[19, 20]。跨界水库的水质监测评价和超标风险分析预警工作，是做好跨界水库运行管理和水资源环境保护的基础。本研究基于2018年1月至2019年2月连续14个月的监测结果，对洪潮江水库水质状况和潜在超标风险开展评价分析，以期为水库水质监测预警和水环境综合整治提供参考依据。

2 材料与方法

2.1 监测布点

在洪潮江水库跨钦州市钦南区-北海市合浦县交界处、钦州市灵山县-北海市合浦县交界处和水库大坝处，分别布设洪潮江库中1、洪潮江库中2和洪潮江坝首等共3个监测断面(点)。2018年1月至2019年2月，每月开展水质监测一次，连续监测14期次。

2.2 水质类别评价

2.2.1 全指标评价

根据地表水环境质量标准(GB3838-2002)，应用单因子评价法，就监测的pH值、溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总磷、总氮、铜、锌、氟化物、硒、砷、汞、镉、六价铬、铅、氰化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂和硫化物等22个指标进行水质类别评价，选择水质最差的单项指标所属类别来确定水体的综合水质类别。

2.2.2 双指标评价

根据地表水环境质量标准(GB3838-2002)，应用单因子评价法，就高锰酸盐指数和氨氮2个指标进行水质类别评价，选择水质最差的指标所属类别来确定水体的综合水质类别。

本研究对洪潮江水库3个监测断面(点)分别开展监测参数全指标和双指标(高锰酸盐指数和氨氮)评价分析。水质达到或优于Ⅲ类视为“达标”，否则视为“不达标”。

2.3 水质级别指数评价

对水质指标浓度实行去量纲的标准化处理，采用水质级别指数(MLI)法进行评价分析。水质级别指数(MLI)计算方法如下[11]：

对于水质属于Ⅰ～Ⅴ类的情况：

MLIi= (WLm-WL(m-1))/(CmS-C(m-1)S)·(Ci-C(m-1)S)+WL(m-1)

(1)

式(1)中：MLIi为水质指标i的水质级别指数，Ci为水质指标i的浓度值，m为Ci浓度的水质指标i对应的水质类别序号，m-1为前一个水质类别序号，WL为相应水质类别，CS为相应水质类别的指标i限值浓度。

对于水质劣于Ⅴ类的情况：

MLIi=1/Cd·(Ci·CVS)+5

(2)

式(2)中：CVS为V类水相应水质指标的限值浓度，Cd为所选择的设定浓度(Ⅲ类限值、Ⅴ类限值、或管理目标限值等)，其他符号同前。

取全部参评指标水质级别指数的最大值作为水体的最终水质级别指数。

MLI=MAX(MLIi)

(3)

本研究中，水质级别指数(MLI)的目标限值为“3”，水质级别指数(MLI)值小于等于3视为“达标”，水质级别指数(MLI)值大于3则视为“不达标”。

2.4 富营养化程度评价

按照《地表水资源质量评价技术规程》(SL395-2007)进行评价，水库富营养化评价项目为叶绿素α、总磷、总氮、高锰酸盐指数和透明度等5项。

3 结果与分析

3.1 各监测点水质概况

3.1.1 洪潮江库中1(钦州市钦南区—北海市合浦县交界处)

就监测的全部项目开展全指标评价时(以下简称“开展全指标评价时”)，该监测点水质在Ⅲ～Ⅳ类之间，2018年达标率仅为50%，年度评价不达标，主要超标项目为总氮，全年有6个月出现总氮超标的情况；仅仅针对实施最严格水资源管理制度考核的高锰酸盐指数和氨氮两个项目开展双指标评价时(以下简称“开展双指标评价时”)，该监测点水质在Ⅱ～Ⅲ类之间，2018年达标率为100%，年度评价达标。

3.1.2 洪潮江库中2(钦州市灵山县—北海市合浦县交界处)

开展全指标评价时，该监测点水质在Ⅲ～Ⅳ类之间，2018年达标率为58.3%，年度评价不达标，主要超标项目为总氮，全年有5个月出现总氮超标的情况；开展双指标评价时，该监测点水质在Ⅱ～Ⅲ类之间，2018年达标率为100%，年度评价达标。但2019年1～2月份连续2个月氨氮项目出现超标。

3.1.3 洪潮江坝首(水库大坝处)

开展全指标评价时，该监测点水质在Ⅲ～Ⅳ类之间，2018年达标率为58.3%，年度评价不达标，主要超标项目为总氮，全年有5个月出现总氮超标的情况；开展双指标评价时，该监测点水质在Ⅱ～Ⅲ类之间，2018年达标率为100%，年度评价达标。

3.2 水质级别指数变化情况及超标风险分析

3.2.1 洪潮江库中1(钦州市钦南区—北海市合浦县交界处)

图1显示的是洪潮江库中1监测点的水质级别指数(MLI)变化情况。可见，开展全指标评价时，该监测点水质在2018年年初非汛期和汛初期均处于超标状态。开展双指标评价时，该监测点水质虽然暂未超过目标限值，但其水质级别指数(MLI)多个月份均位于目标限值线上，说明上游钦州市钦南区境内库区已经没有剩余水环境容量，增加排污或遇到干旱少水情况，就很容易出现考核指标(高锰酸盐指数和氨氮)超标现象。

时间/年·月

3.2.2 洪潮江库中2(钦州市灵山县—北海市合浦县交界处)

如图2所示，开展全指标评价时，该监测点水质在年初非汛期处于超标状态，进入汛期后水质明显好转。开展双指标评价时，该监测点2018年水质全年均未超过目标限值，但2018年1月和2月的水质级别指数(MLI)接近目标限值，说明上游钦州市灵山县境内库区剩余水环境容量很小，水质潜在超标风险较大。在2019年1～2月份，由于库区前期降水偏少来水量少，该监测点氨氮项目连续2个月出现超标。

图2 洪潮江库中2监测点的水质级别指数变化情况

3.2.3 洪潮江坝首(水库大坝处)

如图3所示，开展全指标评价时，洪潮江坝首监测点水质在年初非汛期处于超标状态，进入汛期后水质明显好转。开展双指标评价时，该监测点水质暂未超过目标限值，但2018年1～2月份和2019年1～2月份的水质级别指数(MLI)都接近目标限值，潜在超标风险值得警惕。

图3 洪潮江坝首监测点的水质级别指数变化情况

3.3 富营养化情况

洪潮江水库各监测点所在水域富营养化水平评价结果见表1。3个监测点所在水域非汛期(10月份至次年3月份)一般处于中营养水平；汛期(4～9月份)尤其是前汛期(4～6月份)，容易呈现轻度甚至中度富营养化状态，很可能是受到降雨径流输入营养物质的影响。

表1 洪潮江水库各监测点所在水域富营养化水平评价结果

4 结论与建议

4.1 结论

总体上，洪潮江水库汛期水质优于非汛期水质，每年年初非汛期时水质相对较差，总氮项目存在不同程度超标现象，氨氮项目超标风险较大；但从富营养化水平来看，水库在汛期尤其是前汛期呈现轻度甚至中度富营养化现象，受降雨径流输入营养物质的影响较为明显；上游库区水质相对下游坝首附近水域水质较差，钦州市钦南区和灵山县境内库区基本没有剩余水环境容量。