水库pH值异常偏高成因分析及治理与保护探析

杨海毅

（凯里生态环境监测站 贵州凯里 556000）

引言

水库的水生态系统中，pH 值是反映其水体品质的重要参数，由于水库是天然的水体，其水体往往受到生态环境的影响而出现复杂的变化，导致pH 值出现异常偏高。一旦水库pH 值异常偏高，势必对水体生物以及周边环境造成不利的影响，甚至可能导致水库生态发生紊乱，这和国家生态项目建设以及可持续发展战略的实施产生了违背，为了响应国家可持续发展的号召，保护水库的生态环境，相关部门需要做好水库pH 值异常偏高成因分析，并积极采取有效的治理与保护措施，实现对水库良好生态环境的维护。

1 案例水库概况

里禾水库位于贵州省黔东南自治州凯里市舟溪镇里禾村，是凯里市唯一建成并运行的一座中型水库，也是凯里市重要集中式饮用水源地之一，距凯里城区23 公里，大坝高55.5 米，水库集雨面积35.3 平方公里，总库容1798 万立方米，坝顶高程816m，正常蓄水位810 m。

自里禾水库水质在线自动监测站建成投运以来，里禾水库每年春季及春夏之交，在雨季及高温天气情况下，pH 均时有出现异常偏高情况，特别是2019 年出现的时间持续长从部分时段出现溶解氧、总磷等污染物指标超标情形[1]。当地政府部门高度重视水库水资源的环保工作，为了弄清出现这种情况的成因，凯里市环境监测站连续三年对其开展针对污染调查、水质现状监测。

2 水库pH 值异常升高的可能因素分析

保护环境是国家的基本国策，《中华人民共和国环境保护法》对我国保护和改善环境、防治污染和其他公害、信息公开和公众参与以及监督管理和法律责任均作出规定。

为了保护湖泊生态的良好环境，避免出现水资源“先污染与后治理”情况，国家和地方也是出台了一系列的生态环保政策，其中《贵州省生态环境保护督察实施办法》 政策的实施有效促进地区内环保工作的开展。

基于此，里禾水库水资源环境保护治理工作是一项系统化工程，需要做好其水库pH 值异常升高的可能因素全面分析，进而针对性采取措施，避免造成不良影响的继续恶化。通过分析得知水库pH 值异常升高的可能因素主要分为外因和内因，外因可能是水库上游的河段和水库的周边区域由于经济迅速发展，上游的生活污水、工矿企业的生产废水和农作物的化肥污染等都可能会对水库的水质产生影响，进而导致水库的水体pH 值升高；由于水库水体内营养盐的含量逐渐增加，对水生藻类的生长提供了良好的条件，使它们大量繁殖，因水中浮游植物比较多，白天通过光合作用会对二氧化碳大量消耗，从而使水体出现PH 值的升高。内因方面主要是在于水库本身，由于受到环境因素影响，尤其是丰水期的水位上涨、夏天季节的高温天气等，导致水库水体内所含各种物质发生变化而导致pH 值异常升高[2]。

3 水库pH 值异常偏高成因分析

3.1 水体pH值和藻类关系

水体内的藻类发生光合作用的过程，会使水体环境内的物质发生变化，进而影响水体pH 值，同样水体pH 值的变化也会影响藻类的生长状态。当水体内的pH 值发生变化，会造成藻类细胞膜的电荷出现变化，对其营养盐吸收产生影响[3]。

在天然水体内，且pH 值受到游离的CO2、碳酸盐平衡状态影响，而CO2又受到藻类和水生生物的生命活动等影响，其中藻类通过光合作用会将水体内CO2实现C6H12O6、O2的转化，水生的生物通过呼吸作用以有机物实现CO2的产生。水体内的CO2主要以浓度从高到低进行扩散，速度比较缓慢，但藻类在光合作用过程中会使CO2迅速减少，打破水体内的平衡状态，易导致水体pH 值的升高。

另外，由于受到藻、菌活动的影响，水体pH 值呈现出昼夜变化、季节变化、生物分布情况而变化等特点[4]。藻类生长期间对水体pH 值要求一般为6.5-7.5范围，而水体pH 值为碱性促进藻类发生光合作用，影响了藻类生长、繁殖以及种群演替。因此，想要实现对水体pH 值异常情况的解决，切实落实水库水生态保护的政策及工作，就需要相关人员明确水体pH值和藻类关系，基于此对水库pH 值异常偏高具体原因实现根本性分析。

3.2 水库pH值异常偏高具体原因分析

通过调查得知里禾水库附近不存在工业、企业，对工业企业的排污因素实现了排除；库区内有一些村寨，通过对水库附近补给水源和生活可能污染源等采取采样监测、分析，得知所有点位的监测结果都是正常的，对生活废水和农业生产污染等因素实现排除。为了进一步对库区内水体pH 值异常偏高原因明确，又分别库区坝前（2m、5m、8m）、水质自动站取水点（库区中部2m、5m、8m）、两条主要补给水源交汇处、乌东桥下（主要补给水源1）、养街（主要补给水源2）设置5 个监测垂线，并对监测结果严格评价[5]。结合坝区内所设监测垂线结果与分析，发现表层水体的pH 值偏高，在水体深度不断增加下pH 值也逐渐正常，达到8 米及以下都表现正常。

通过上述调查，水库水体pH 值的异常升高初步判断是因为藻类光合作用过程对水体内CO2大量消耗，对水体环境酸碱平衡状态产生的影响，水体内大量CO32-和OH-的积累，造成其pH 值的异常升高。具体原因可以判断得知：水库内的表层藻类通过充足阳光的获取发生光合作用现象，并释放出氧气；大量的藻类导致阳光很难透过表层到水体的深层，则水深增加藻类呈现减少的状态，藻类死后会朝水体的底部区域发生沉积，此类有机体在腐化、分解过程也要对氧气消耗，进而生成二氧化碳，此时水体内的氨氮和磷等元素也会增加，水体的底部区域呈现出缺氧甚至无氧的状态；后厌氧生物在大量繁殖后形成了还原生物化学环境，此时大量的铁、锰、氨、磷及二氧化碳等元素溶于水体内，导致水体发生恶化；同时水体内氮和磷等元素的增加还会为表层的藻类提供充足的营养，促进水体内的藻类迅速生长，从而形成了营养化恶性循环结构，而这也导致水库水体的上表层出现pH 值的异常偏高，而水体深层却是正常的状态[6]。

4 水库pH 值异常偏高的治理策略

4.1 有效控制内源污染

在水库pH 治理中，需要做好水库底泥的疏浚工作，对水体沉积物内所含污染物有效去除，以对污染水体内源清除实现底泥内营养盐含量减少；日常要加强水库底泥检测和分析，为底泥处理提供科学的依据。

因为水库在夏季期间常出现水体分层的情况，使水体的底部区域出现厌氧的状态，而厌氧环境条件会使水体内沉积物释放出营养盐，导致下层的水体出现严重的富营养化情况。面对这种情况，就可以采取虹吸装置对水库底部区域的厌氧以及富含氮磷水进行排出，而此类泄水可以用来发电。在此治理过程，不要对温跃层产生破坏，也不能对水位造成太大影响，防止水库下部的水体和上部的水体发生替换和扰动，避免污染物质出现扩散现象。

在水库内，溶解氧含量往往随着水深增加而出现降低，如果出现氧平衡的失调情况，势必会导致水库的生态系统出现变化，进而呈现物质循环的失衡；且水体内溶解氧含量和底泥内的磷释放有着密切关系，若水体处在厌氧的状态，底泥磷释放的现象就会十分强烈，而水体若是有氧的状态，底泥磷释放的现象就十分微弱甚至没有磷释放。面对此种情况，可以对水库采取深水曝气处理，不对水体分层造成影响情况下实现溶解氧含量的提升，且对厌氧环境实现好氧环境的转变能够缓解内源性磷影响程度，并有效实现铁、氨氮和锰等离子浓度的控制。

4.2 发展生态水产养殖

在水库运行中，藻类的大量繁殖是导致其水体pH 值异常升高的重要原因，而想要实现其水生态环境的有效保护，就可以通过发展生产水产养殖，来对水体内的藻类实现控制，进而达到水体pH 值异常升高的治理，且还能够促进水生态环境生物多样性的增加，实现水生态的环保功能。水库内具有相应的食物链，食物链内的生物互相影响和约束，从而促进了稳定的水库生态系统形成，水库水体pH 值异常升高和水库生态系统失衡有着密切关系，因此在对此情况治理中就可以通过生态水产养殖实现控制。在水库环境内，要做好库内鱼类种类、数量的严格控制，以合理鱼类构成与规模维护水体良好生态。在对水库水体pH 值异常升高治理中，由于浮游动物以浮游植物为食，想要减少浮游植物的数量，要对水体上层区域内的浮游动物做好保护；因为底栖动物对水库底部生态具有调节功能，还要做好水体中下层底栖动物的保护工作[7]。

基于此，对水库可以放养一些食用浮游植物的鱼类，且还要减少食用浮游动物、底栖动物类的鱼，以保护浮游动物和底栖动物达到对藻类的控制，避免水库内的有机物消耗而导致水体富营养化情况的发生。

4.3 合理种植水生植物

在水生态中，水生植物占据着重要的地位，大部分都具有着生态环保功能，除了一部分对水体产生危害外，很多水生植物还能够实现水环境的有效修复，出于水生态保护的原则，就可以合理选择和种植水生植物，对水体pH 值异常升高实现治理。此方法的主要机制是：以水生植物种植和藻类生长竞争，从而避免藻类过度繁殖。通过水生植物合理种植，可以一定程度控制风浪，便于悬浮颗粒能够有效沉降，避免底泥出现再悬浮，从而实现底泥污染控制；同时水生植物还能够对氮和磷等营养盐吸收，和藻类进行营养的抢夺，实现藻类生长的抑制；水生植物通过光合作用还可以产生氧气，实现水体内溶解氧含量的增加，促进水体内生态环境的改善，抑制水体内异氧菌活动；另外水生植物的根部还分泌的物质还可以对藻类生长、繁殖产生抑制。

通过相关研究表明，不同的水生植物对藻类抑制的效果不同，其中浮游植物中的水浮莲、浮萍和紫萍等，能够对雷氏衣藻和栅藻等实现抑制；沉水植物中的水遁藻、轮藻和金鱼藻等，能够对鱼腥藻、微囊藻和小席藻等产生抑制；挺水植物中的石菖蒲、芦苇和两栖蓼等，能够对栅藻、铜绿微囊藻等产生抑制；陆生植物中的大麦秸秆能够对蓝藻产生抑制。在对水库水体pH 异常升高治理时，可以分析水库内具体的藻类情况，结合水体pH 异常升高的原理合理种植水生植物来实现。

4.4 构建人工湿地系统

在水库的入库河道位置可以进行人工湿地系统的建立，借助此系统的物化、生物等作用，以吸附、过滤、沉淀、吸收、离子的交换、微生物的分解等手段达到有效净化污水的目的，从而实现水库水体pH 异常升高的治理。

此系统的功能有很多，以植物的根系吸收、降解、转化以及生物的合成，以细菌以及真菌等各种微生物的转化、降解以及生物固定，以无机和有机胶体及复合体的络合、沉淀与吸收，实现水库水体的净化效果。在人工湿地内，通过水生植物种植，以其茎叶、根系能够实现污水内悬浮物的过滤、截留，还能够从废水内实现营养物质的吸收，实现污染物的综合去除，降低水体营养盐的含量。

5 水库水资源的保护和管理策略

5.1 做好外源污染的预防

相关部门要积极响应和落实生态保护战略，深入贯彻落实科学发展观，树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念，以保护和改善湖泊水质、维持湖泊生态健康为目标，做好水库环境的整治工作，对水库表面的漂浮物及时打捞和清运，避免它们对水体产生污染；做好水库区域内生活污水、生活垃圾的严格管控，对库区内较为密集的一些村庄可以进行生活污水的收集管网建立，同时加强库区内生活垃圾的管理，涉及到库区村民、旅游人群向水库内倾倒垃圾的监督与管控；可以对库区内饮用水的水源保护做好区域规划，对保护区排污口取消，并针对水源地的保护进行应急预案的制定，实现水污染的事故预防以及应急处理；另外，还要加强对农业面源的污染控制，做好库区内的农田管理工作，对农业用地进行合理规划，结合土壤肥力的检测情况对化肥合理使用，以水肥结构的优化措施避免对水库产生污染。

5.2 做好水库使用和运行控制

相关部门在水库的调度中，要对季节因素综合考虑，结合夏秋季实际情况进行水库蓄水量的适当提升，促进水体自净能力的增强，保证水量调度逐渐转变为水量和水质的统一调度；在水库的使用中要做好绿色生产的推广，做好水土流失的有效防治，实现水库现有库容的保护；同时，还需要做好渔业管理，以保持良好水环境为基础，来对库区的渔业结构实现合理调整，在鱼类放养中要尽可能选择土著鱼类，避免外来鱼种的盲目引进，且还要对水体上层区域浮游动物和水体中下层的水生植物保护；另外，还要加强水源地的水量、水质监管工作，在水量方面要对地表水的水源定期开展水文观测和评价预报，在水质方面要做好水源污染的调查、评估和判断，全面和及时了解水体污染的情况以及各类污染物信息，便于对污染情况有效防治。

结语

综上所述，pH 值是评判水库生态的重要参数，其可以直接反映出水库生态系统的均衡情况，为了确保水库具有良好的水环境，面对水库pH 值异常偏高的情况，就需要做好其成因的分析，并结合实际情况采取科学有效的治理措施，为了保证水库长期具有稳定的水环境状态，还需要制定和采取水库水资源的保护和管理策略，实现对水库危情的及时掌控和处理。