PDF《广州环境科学（季刊）》

水环境及污染防治 山仔水库富营养化与水华爆发的水文因素分析 周亮进 (1) 改性凹凸棒土对染料废水脱色初步实验 张如春 (6) 大气环境及污染防治 烟气 SOx、NOx 监测中存在问题的探讨 黄谦德 (

10 ) 广州市在用机动车排气抽检工作若干问题探讨 张小雯 (

12 ) 固体废物及处理 成都市食品垃圾分类收集模式研究 杨荣金,李铁松 (

16 ) 环境监测与分析 鸭绿江丹东段江水中有机污染物分析 刘绮,梁惠枫 (

21 ) 环境生态 不同磷浓度下菖蒲的生长状况及净化作用研究 吴小刚,杨F,周连凤,等(25 ) 重金属胁迫下植物生态型、MT 和PCs 的响应 代全林 (

30 ) 环境评价 佛山市南海区土地利用结构对非点源污染影响研究 帅红(35 ) 灰色关联分析法在淮河流域水环境质量综合评价中的应用 周宾(39 ) 环境法规 我国土地污染防治法律问题探讨 张百灵,单晓燕,李希昆 (

44 ) 动态与信息简讯 信息产业部环保总局联合发布通信基站监测办法 公众有望获得准确辐 射数据 (24) 广州即将启动车辆限行 车辆密集路段首先实行 (24) 《广州 环境科学》征稿启事 (48) 封面摄影 珠水聚潮育穗城 林晓东 主管单位 广州市环境保护局 主办单位 广州市环境科学学会 编辑出版 《广州环境科学》 编辑部 地址广州市府前路

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guangzhou.gd.cn 印刷华南理工大学印刷厂 主任傅家谟 副主任甘海章 赖光赐 委员王作新 刘攸弘 齐雨藻 朱锡海 陈成章 汪晋三 李萍萍 余国扬 吴政奇 吴乾钊 骆世明 姚继业 黄兆源 曾凡棠 彭绍盛 主编甘海章 栏目编辑 王仁宇 王良焱 尹伊伟 刘攸弘 李战隆 施性清 黄卓尔 责任编辑 熊晓琪 林焕章 广州环境科学(季刊) 第22卷第3期 (总第87期) ・2007年9月30日出版・1985年12月创刊 GUANGZHOU HUANJING KEXUE 《广州环境科学》 编委会 (按姓氏笔画排序) 目次首届穗版内部资料优秀奖《中文科技期刊数据库》 入编期刊 《中国知识资源总库》 入编期刊 广东省连续性内部资料出版物 登记证粤内登字 A 第10070 号 内部资料・免费交流 Vol.22, No.3 Sep.2007 第22 卷第3期2007 年9月广州环境科学GUANGZHOU ENVIRONMENTAL SCIENCES 湖泊、 水库由于水体流动缓慢, 氮、 磷营养物质 不断聚积,给藻类提供了大量养料.在适宜的气候 条件下水体中的藻类容易迅速生长,使得水体浊度 增大, 透明度降低, 导致水华的爆发, 如我国云南的 滇池, 安徽的巢湖, 天津的于桥水库等水体均发生富 营养化现象,长江最大的支流汉江也多次发生过水 华现象[1]477 .水库发生富营养化主要与水体中的氮、 磷等营养物质水平、水文条件、气候条件等因素有 关, 在营养源满足条件的前提下, 水文、 气象、 气候条 件是发生浮游植物爆发的诱导因素[2] .一般发生水 华的水域要同时具备以下特征: 氮、 磷营养物质水平 达到湖泊富营养化标准水平,水深不超过

10 m, 平 均流速小于 0.05 m/s,而且水温在适宜藻类生长的 范围内, 气候温暖, 日照充足等[3] .福建省山仔水库 水质除部分指标外可以达到地表水Ⅱ类水标准, 但 总氮、 总磷水平已达到富营养化的水平, 1997~2004 年总氮的年平均浓度为 0.59~2.89 mg/L, 总磷浓度为 0.035~0.063 mg/L. 一般将总氮浓度达到 0.5 mg/L、 总 磷浓度达到 0.05 mg/L 作为水体达到富营养化的标 准, 因此山仔水库发生水华的物质基础已具备.

2000 年开始山仔水库在库湾水浅、 流缓的七里、 小沧、 日 溪等处出现水华, 水库已出现富营养化现象[4] .山仔 水库蓄水初期 (2000 年前) , 总氮、 总磷相对较高, 但 均未出现水华,本文的目的是通过多年监测数据研 究山仔水库主要指标的动态变化,分析水库水华爆 发与水文因素的关系,为水库的运行调控提供科学 依据.

1 研究区概况 山仔水库位于敖江流域福州市连江县境内, 上 游来水来源为邻近的宁德市,该水库于

1994 年11 月建成发电,水库调节库容 1.06 亿m3 ,水面面积 6.639 km2 , 平均水深

25 m, 坝头最深处约

50 m, 上游 集水面积

1 646 km2 ,多年平均径流量 18.57 亿m3 . 流域年降水量在

1 000~1

800 mm 之间, 土壤主要是 花岗岩发育的红壤为主,植被群系属闽中的戴云 山―― ―鹫峰山常绿槠类照叶林小区.

1997 年福州市 人民政府确定敖江为福州市的第二饮用水源(下称 二水源) ,

2003 年山仔水库坝址下游

8 km 处的塘坂 水库建成,二水源取水口位于塘坂水库右岸距大坝

50 m 处, 目前二水源已向福州市供水量达

30 万t/d, 山仔、 塘坂水库的主要水文参数见表 1. 水库库区周 边有日溪、 小沧

2 个乡镇, 人口约

1 万人, 流域内有 宁德市的古田县、 福州市的晋安区、 罗源县、 连江县 等9个乡镇,总人口

20 万人.流域经济以农业、 林业、 石板材加工业为主, 没有其他工业企业.山仔水 库周边原有小规模的养猪场,生猪存栏数近万头,

2001 年福州市政府加强二水源的保护, 到2002 年6月采取强制搬迁取缔水库周边的养猪场. 山仔水库富营养化与水华爆发的水文因素分析* 周亮进 1,

2 (1 华东师范大学资源与环境科学学院,上海 200062;

2 福州市环境科学研究所,福州 350011) 摘要文章通过水质主要指标的时空变化及其与水库流量、 水位、 水滞留时间等关系, 研究水动力条件对山仔水库富营 养化的影响. 研究表明, 由于山仔水库蓄水时清库不彻底, 总氮、 总磷浓度较高, 从1997 年开始呈现下降趋势,

2001 年后又有所 回升;

水库水滞留时间大于

2 周的年份, 相对年均水位低, 水库水华爆发的几率大;

水库的进口、 支流入口的总磷、 COD、 藻类数 量和叶绿素 a 相对较高;

山仔水库与下游塘坂水库因其水库形态、 库容、 水力交换能力的差异, 藻类数量和叶绿素 a 含量也存在 明显的差异, 说明了山仔水库水华的发生与水文因素关系密切. 关键词 富营养化 水滞留时间 水文因素 水库调控 山仔水库 收稿日期:2007-03-27,修改稿收到日期:2007-04-20 注:* 基金项目: 福建省科技厅资助 (2002H029)

1 22 卷3期广州环境科学 2研究方法 2.1 采样和分析方法 为了解山仔水库水华爆发期间库区不同点位主 要水质指标、 藻类数量及叶绿素 a 含量的情况,

2005 年6月和

9 月份进行了布点监测. 监测点位: 水库进 口、 日溪、 七里、 水库库心、 水库出口 (坝前) .监测项 目主要有水温、 溶解氧 (DO) 、 透明度 (SD) 、 总氮 (TN) 、 总磷 (TP) 、 高锰酸盐指数、 五日生化需氧量 (BOD5 ) 、 藻类数量、 叶绿素 a (Chl a) 等, 其中叶绿素a 指标从

3 月至

11 月每月在水库库心采样监测

1 次. 塘坂水库库心进行同期采样监测,采样和分析项目 与山仔水库相同. 水质采样及分析方法依据《水和废水监测分析 方法(第四版) 》 [5] .浮游藻类样品用福尔马林固定, 沉淀浓缩后在光学显微镜下进行定量和定性的分析 鉴定.叶绿素 a 的测定采用取

2 500 mL 水样用 Whatman GP/C 微孔玻璃纤维滤膜 (0.45 滋m) 抽滤, 滤膜低温干燥后, 用90%丙酮低温萃取, 离心后取 上清液测定光密度, 实验方法和计算按规范进行. 2.2 富营养化评价方法 通常用叶绿素 a 来反映藻类数量多少的综合指 标, 其变化又常常与 TP、 TN、 高锰酸盐指数、 SD 等污 染指标存在着密切关联,因此富营养化现状评价采 用以透明度为基准的修正卡森指数法 TSIm [6] . 各指标 的计算公式如下: TSIm (SD) =10 2.46+ 3.69-1.53 ・ ln SD ln 2.5 (1) TSIm (Chl a) =10 2.46+ ln Chl a ln 2.5 (2) TSIm (TP) =10 2.46+ 6.71+1.15 ・ ln TP ln 2.5 (3) TSIm (TN) =10 2.46+ 3.93+1.35 ・ ln TN ln 2.5 (4) TSIm (CODMn ) =10 2.46+ 1.50-1.36 ・ ln CODMn ln 2.5 (5) 注: 式(5) 中的 CODMn 为高锰酸盐指数. 营养化分级: TSIm53 为富营养.

3 结果与分析 3.1 山仔水库水质与富营养化的特征 3.1.1 主要水质指标的时空变化 山仔水库

1994 年建库蓄水以来, 水体中总氮、 总 磷的浓度较高, 随后逐步降低, 根据福州市环境监测 站对山仔水库 1997~2005 年的监测数据, 到2001 年 达到一个低谷,其后总氮的浓度基本在 0.5~1.0 mg/L 的水平上, 总磷则呈现上升的趋势, 见图 1. 山仔水库功能原来以发电、 灌溉等为主, 蓄水前 未彻底清库, 造成大量的植被、 腐殖质等有机质腐烂、 消解后进入水体中,使得水库在蓄水初期 TN、TP 浓度较高,在外源增加不明显的情况下,随着时间 的推移,水库中的污染物会逐步通过水体的交换而 带出水库, TN、 TP 浓度逐年降低,到2001 年达到低 点.

2002、

2003 年, 山仔水库的 TN、 TP 浓度有增加的 趋势,

2004 年又出现下降, 可能与畜禽养殖排入水库 底部的污染物释放有关. 为了解主要污染指标在水库内的空间分布,

2005 年6月、

9 月对山仔库区各部分及主要支流水 质进行监测, 从表

2 可见, 山仔水库水质指标存在较 明显的空间分布特征.在山仔水库进口及主要支流 日溪入口 (七里、 日溪) , TP、 高锰酸盐指数、 BOD5 等表1山仔水库和塘坂水库主要水文参数 流域面积 /km2

1 646

1 701 多年平均径流量 / 万m3

185 750

188 900 正常蓄水位 /m 90.0 36.8 死水位 /m 67.0 35.0 正常蓄水位库容 / 万m3

16 700 822.6 调节库容 / 万m3

10 600

139 项目山仔水库 塘坂水库 库容系数 /% 5.71 0.44 图11997~2005 年山仔水库总磷、 总氮的年际变化

2 22 卷3期浓度均明显高于库心, 藻类的数量在水库进口、 日溪 的缓流区也比水库库心、 水库出口 (坝前) 大. 与塘坂 水库相比, 山仔水库 TP、 高锰酸盐指数、 BOD

5、 Chl a、 藻类数量等指标比塘坂水库的高. 表2山仔水库主要水质指标空间分布 水库进口 0.7 11.1 7.5 5.0 0.51 0.072

40 128.8 七里 0.6 7.07 6.0 4.5 0.25 0.056

34 35.0 日溪 1.2 7.89 6.5 5.0 0.54 0.038

52 119.0 水库库心 0.9 4.62 4.2 3.5 0.26 0.032

42 68.3 水库出口 (坝前) 0.8 7.31 7.5 5.5 0.50 0.038

48 40.7 监测点位 SD m DO mg/L 高锰酸盐指数 mg/L BOD5 mg/L TN mg/L TP mg/L Chl a mg/m3 藻类 万个 /L 塘坂水库 1.1 3.46 5.3 4.0 0.50 0.046

10 13.5 表3历年山仔水库营养状态评分结果 SD Chl a TP TN 高锰酸盐指数

1997 1.13 62.78 ― ― 0.052 60.72 2.89 83.13 4.39 62.93

1998 0.90 66.63 ― ― 0.063 63.13 1.62 74.60 3.74 60.55

1999 0.77 69.31 ― ― 0.050 60.23 1.40 72.45 2.63 55.32

2000 0.99 65.10 9.05 48.64 0.043 58.34 0.95 66.73 3.32 58.78

2001 0.82 68.25 17.75 55.99 0.035 55.76 0.59 59.59 2.48 54.45

2002 0.75 69.67 12.30 51.98 0.038 56.79 0.62 60.33 2.62 55.27

2003 0.60 73.40 50.78 67.46 0.058 62.09 0.82 64.48 3.10 57.76

2004 0.65 72.06 43.41 65.75 0.056 61.65 0.80 64.20 3.60 59.98 年份 平均值 m TSIm 平均值 mg/m3 TSIm 平均值 mg/L TSIm 平均值 mg/L TSIm 平均值 mg/L TSIm

2005 0.7 70.83 38.2 64.36 0.063 63.13 0.88 65.61 3.46 59.39 3.1.2 山仔水库富营养化评价 营养化现状评价采用以透明度为........