棋盘山水库水质现状及生态系统富营养化评价

    寇凌霄 王兴兵 王晓光 魏洪祥 张涛 刘勇

    摘要：2016年5月—2017年11月对棋盘山水库水质进行了8次采样调查，检测结果表明主要污染物为总氮。采用流域综合水质指数法对棋盘山水库总体水质状况进行评价，2016年流域水质指数为3.50， 2017年流域水质指数为3.25，该水库以Ⅱ～Ⅲ类水质为主。采用湖泊（水库）富营养化评价方法对水库富营养化状况进行评价，棋盘山水库在2年内除2016年坝前南岸呈现中营养状态，其它均呈现轻度富营养状态。

    关键词：棋盘山水库；水质；综合评价；富营养化评价

    棋盘山水库位于沈阳世博园正北方向，距离市中心东偏北20 km。拦截的是蒲河水，属辽河水系。流域面积133 km2，水库总库容8.016×104 hm2，是一座以防洪为主兼顾农田灌溉、旅游、水产养殖等综合利用的中型水库。该库水深的平均值为8.02 m，最深处为13.60 m。为给今后棋盘山水库发展水产养殖业提供科学依据和基础资料，我们于2016年5月-2017年11月对水库水质进行了调查。

    1材料与方法

    1.1采样时间与采样站位

    2016年～2017年对棋盘山水库进行现场调查监测8次，根据库区情况共设4个站位，即坝前南岸、坝前北岸、上游南岸、上游北岸。分别记为1～4（见图1、表1）。采样点根据水位深度分层采集样品。

    1.2调查内容与方法

    理化指标调查内容有：水深、水温、透明度、pH、溶解氧、总碱度、总硬度、钙、镁、氨氮、亚硝酸盐、总氮、总磷、有机物耗氧率（CODMn）。调查与检测根据《渔业生态环境监测规范SC/T 9102.3-2007》[1]进行。

    1.2.1综合水质评价方法评价标准依据《地表水环境质量标准 GB 3838-2002》[2]及《渔业水质标准 GB 11607-89》[3]，采用单项指数法与河流水质综合评价方法断面综合水质指数计算公式[4-5]：

    1.2.2富营养化状态评价评价标准依据《关于印发湖泊（水库）富营养化评价方法及分级技术规定的通知》[6]中规定的综合营养状态指数。

    公式：

    TLI（∑）=∑nj=1Wj·TLI（j）

    使用SPSS 17.0处理试验数据，进行单因素方差分析和Duncan多重比较，显著性水平为0.05。

    2结果分析与水质评价

    2.1理化指标

    根据棋盘山水库水体特征，将水质指标分为物理指标、氧平衡指标、常规化学指标3方面进行分析，详细的检测结果见表2。

    2.1.1物理指标库区平均水深为8.02 m，均值变幅在3.66～12.65 m，水位最高值出现在2017年9月的坝前南岸，为13.60 m，水位最低值出现在2016年5月的上游南岸，为2.80 m。水温水平变化差异不明显，随季节更替变化，均值变幅在17.91～18.14 ℃，平均水温为18.04 ℃，水温最高值出现在2017年7月的上游北岸，为2770 ℃，水温最低值出现在2017年11月的上游南岸，为4.90 ℃。透明度5月明显高于其它月份，均值变幅在80.00～104.38 cm，平均89.07 cm，透明度最高值出现在2016年5月的坝前南岸，为180.00 cm，透明度最低值出现在2017年7月的上游北岸，为45.00 cm。（见图2-图4）

    2.1.2氧平衡指标坝前溶解氧5、7月份呈饱和状态，上游溶解氧5、7、9月份呈饱和状态，均值变幅在9.82～11.07 mg/L，平均10.41 mg/L，溶解氧最高值出現在2016年7月的上游北岸，为15.93 mg/L，溶解氧最低值出现在2017年9月的坝前南岸，为6.32 mg/L。高锰酸钾指数水平波动不明显，平均值北岸低于南岸。均值变幅在4.28～4.49 mg/L，平均4.41 mg/L，高锰酸盐最高值出现在2016年7月的上游北岸，为5.78 mg/L，高锰酸钾指数最低值出现在2016年5月的上游北岸，为3.60 mg/L。（见图5、图6）溶解氧

    2.1.3常规化学指标pH水平变化无明显差异，平均值上游略高于坝前，各站位的最高值都是出现在7月，最低值都是出现在11月，均值变幅在8.74～8.54，平均8.64，pH最高值出现在2017年7月的上游南岸，为9.07，pH最低值出现在2016年11月的坝前南岸和北岸，为8.22。总碱度无季节和站位差异，处于稳定状态，均值变幅在2.49～2.56 mg/L，平均2.53 mg/L，最高值出现在2016年5月的坝前北岸和上游北岸，为3.04 mg/L，最低值出现在2016年9月的坝前南岸，为1.83 mg/L。总硬度也无季节和站位差异，处于稳定状态，均值变幅在3.67～3.79 mg/L，平均3.74 mg/L，最高值出现在2017年5月的坝前南岸，为4.36 mg/L，最低值出现在2016年9月的坝前南岸和上游南岸，为3.02 mg/L。钙水平变化无明显差异，平均值上游略高于坝前，均值变幅在2.04～2.26 mg/L，平均2.15 mg/L，最高值出现在2017年7月的上游南岸和上游北岸，为2.82 mg/L，最低值出现在2016年9月的坝前南岸，为1.27 mg/L。钙的数据随着监测月份呈一升一降波动状态，平均值坝前略高于上游，均值变幅在1.501～1684 mg/L，平均1.594 mg/L，最高值出现在2016年上游北岸，为1.959 mg/L，最低值出现在2017年7月的上游南、北岸，为0830 mg/L。氨氮监测期间变幅较大，2016年各监测站位都是最低值，为0.025 mg/L， 从2017年5月逐渐上升，9月逐渐下降，最大值出现在2017年7月的上游北岸，为2.713 mg/L。均值变幅在0.084～0.483 mg/L，平均0.289 mg/L。亚硝酸盐含量与季节变化有关，各监测站位从每年的5月份逐渐上升，从每年的9月份逐渐下降，平均值坝前略高于上游，均值变幅在0.009～0012 mg/L，平均0.011 mg/L，最大值出现在2017年9月的坝前南岸，为0.029 mg/L。总氮在监测期间变幅较大，平均值北岸高于南岸，均值变幅在1.341～1.522 mg/L，平均1.436 mg/L，最高值出现在2016年7、9月的上游北岸，为2461 mg/L，最低值出现在2017年11月的上游北岸，为0.104 mg/L。总磷监测期间变幅较大，2016年5月～9月各监测站位都是最低值，为0001 mg/L，除坝前南岸，其它3个监测站位11月份数值上升，2017年随着监测月份呈一升一降波动状态，平均值上游高于坝前，均值变幅在0027～0.031 mg/L，平均0.030 mg/L，最高值出现在2017年5月的坝前南岸和上游南岸。（见图7-图15）

    2.2水质评价

    监测的棋盘山水库为Ⅱ～Ⅲ类水质。总氮单独评价，坝前南岸、上游南岸、上游北岸符合Ⅲ类水质标准，坝前北岸符合Ⅳ类水质标准。

    监测断面综合水质指数

    图162016—2017年棋盘山水库各站位综合水质污染指数变化趋势

    根据水质分析结果，采用综合污染指数法对棋盘山水库进行水质评价。2016年从坝前南岸到上游北岸的4个断面综合水质污染指数依次为3.94、3.93、4.00、4.06。2017年从坝前南岸到上游北岸的4个断面综合水质污染指数依次为375、3.75、3.86、4.76。从各断面水质状况分析，上游两个断面的综合水质污染指数偏高于坝前，2016年和2017年除了上游北岸这个断面水质一般，以Ⅳ类水质为主，其它各断面水质良好，均以Ⅱ～Ⅲ类水质为主。采用流域综合水质指数法对水库总体水质状况进行评价，2016年棋盘山水库水质指数（P）为3.50， 2017年棋盘山水库水质指数（P）为3.25，2017年水库的总体水质比2016年好。水环境质量总体良好。

    2.2.1水质分析棋盘山水库属于中型的山谷型水库，库区平均水深8.02 m。水体透明度大小主要取决于水中浮游生物和悬浮物的多少，季节、天气和水体条件的变化是影响水体透明度的主要因素，库区各监测断面透明度都较大。 参照GB 3838-2002，pH标准为6～9，库区都在标准范围内，表明库区具有良好的缓冲性能。库区溶解氧平均值都在7.0 mg/L以上，参照GB 3838-2002，符合Ⅰ类水质标准。库区溶解氧充足，有利于有机质的氧化分解。根据经验，渔业水域碱度一般认为在1.0～3.0 mmol/L之间较好[7]，在监测周期内碱度指标都在此范围内；库区的总硬度都在2.8～5.7范围内，参照《淡水养殖水化学》[8]中天然水硬度分类，属于中等软水。总碱度、总硬度均高于辽宁省另一也属于山谷型水库的观音阁水库[9]。水体中还原性有机物及无机物的含量常用高锰酸盐指数表示，参照GB 3838-2002，库区高锰酸盐指数均符合Ⅲ类水质标准。氨氮是引起水体富营养化的一个污染物，参照GB 3838-2002，库区的坝前的氨氮平均值符合Ⅰ类水质标准，上游的氨氮符合Ⅱ类水质标准，分析原因主要是由于上游南北两岸2017年5、7月份均存在超标现象，2017年5月上游南岸超标0.055倍，上游北岸超标0.004倍，2017年7月上游南岸超标1.432倍，上游北岸超标1.713倍；库区总磷参照GB 3838-2002，各点的平均值均符合Ⅲ类水质标准，2017年5月、9月各监测断面均超过地表水Ⅲ类标准0.05，超标倍数分别为坝前南岸0.68，0.24，坝前北岸0.32倍，上游南岸0.68，0.1，上游北岸0.42，0.56，其它各年份均未超标；钙、镁和亚硝酸盐没有评价标准，但有学者做过很多有关亚硝酸盐毒性的研究：王鸿泰研究得出亚硝酸盐含量为0.090±0.03 mg/L的池塘，鱼发生出血病[10]；魏泰莉对60多种鱼养殖池塘进行研究得出患病池塘的亚硝酸盐含量均值分别为0.176 mg/L和0.095 mg/L[11]，本次调查的棋盘山水库各监测年份的亚硝酸盐含量都很低，均不会对水生生物产生毒性影响；棋盘山水库的主要污染指标为总氮，参照GB 3838-2002，2016年上游北岸和坝前北岸监测结果平均值达到了劣Ⅴ类，其它监测年份的各站位监测结果的平均值在Ⅲ～Ⅳ类。

    2.2.2水质营养类型2016～2017年棋盘山水库各站位营养状态指数变化见图17，监测周期内各站位年均营养状态指数均在48.43～53.34之间，棋盘山水库在2年内除2016年坝前南岸呈现中营养状态其它均呈现轻度富营养状态。上游两个站位营养状态指数连续2年均高于坝前两个站位， 2016年营养状态指数最高值出现在上游南岸，2017年营养状态指数最高值出现在上游北岸；各站位营养状态指数2017年>2016年。由此可以得出棋盘山水库的营养状态指数上游高于坝前。

    3讨论

    3.1棋盘山水库水质现状

    2年的调查结果表明：棋盘山水环境质量总体良好，总氮单独评价，坝前南岸、上游南岸、上游北岸符合Ⅲ类水质标准，坝前北岸符合Ⅳ类水质标准；采用综合污染指数法对棋盘山水库各断面进行水质评价，2016年和2017年除了上游北岸这个断面水质一般，以Ⅳ类水质为主，其它各断面水质良好，均以Ⅱ～Ⅲ类水质为主，上游两个断面的综合水质污染指数偏高于坝前；采用流域综合水质指数法对棋盘山水库总体水质状况进行评价，该水库以Ⅱ～Ⅲ类水质为主，2017年水库的总体水质比2016年好；采用湖泊（水库）富营养化评价方法对水库富营养化状况进行评价，各站位营养状态指数2017年>2016年，由此可以得出棋盘山水库的营养状态指数上游高于坝前，棋盘山水库在2年内除2016年坝前南岸呈现中营养状态其它均呈现轻度富营养状态。

    3.2棋盘山水库建议与措施

    棋盘山水库是国家AAAA级旅游景区，但是水库已经出现轻度富营养化状态，必须引起重视，分析原因，提出建议和措施：

    棋盘山水库水质好，鱼类资源丰富，吸引大量的垂钓爱好者前来垂钓，虽然水库中都是滤食性鱼类，但是垂釣者投放的饲料和鱼类排泄物溶于水体中和沉积水底的都会使水库的水质趋于轻度富营养化状态，针对此问题建议：制定有序的垂钓规范，并及时将挣脱鱼钩不能存活的鱼类打捞出来。以免给水库照成二次污染。

    棋盘山水库风景秀丽，近几年，由于水库旅游业的不断发展，每年都有大量的游客旅游度假，生活垃圾直接或间接排放到水库中，是水库加速富营养化的另一个原因。针对此问题提出建议：有关部门加大巡查力度，发现漂浮物和垃圾及时进行打捞、清扫，保护水质及库区周边环境，巩固国家AAAA级旅游景区的地位。

    建议对水质进行定期监测，及时了解水质状况，针对问题制定防治措施和方案，及时控制和制止污染的发生。

    參考文献：

    [1]

    中华人民共和国农业部.渔业生态环境监测规范：SC/T 9102.3-2007[S].

    [2] 国家环境保护局.地表水环境质量标准：GB 3838-2002[S].北京：中国环境科学出版社，2002.

    [3] 国家环境保护局.渔业水质标准：GB 11607-89[S] .北京：中国标准出版社，1990.

    [4] 梁德华，蒋火华. 河流水质综合评价方法的统一和改进[J].中国环境监测，2002，18（2）：63-66.

    [5] 蒋火华，朱建平，梁德华，等.综合污染指数与水质类别判定的关系[J].中国环境监测，1999，15（6）：46-48.

    [6] 中国环境监测总站.湖泊（水库）富营养化评价方法及分级技术规定：总站生字[2001]090号[S].

    [7] 万成炎，吴晓辉，朱爱民，等.2003.江苏省大中型水库水质的理化特性及其渔业评价[J].水利渔业，26（3）：109-112.

    [8] 雷衍之. 2004.淡水养殖水化学[M].北京：中国农业出版社.

    [9] 石俊艳，于伟君，解涵，等.2006.观音阁水库渔业资源调查报告[J].水利渔业，26（3）：109-112.

    [10] 王鸿泰.池塘中亚硝酸盐对草鱼种的毒害及防治[J].水产学报，1989.（3）：207-213.

    [11] 魏泰莉.养殖水环境中亚硝酸盐对鱼类的危害及防治的研究[J].水产养殖， 1999.（3）：15-17.

    The evaluation for water quality and ecology eutrophication of Mount Qipan Reservoir

    KOU Lingxiao，WANG Xingbing， WANG Xiaoguang，WEI Hongxiang，ZHANG Tao， LIU Yong

    （Freshwater Fisheries Science Institute of Liaoning Province， Liaoyang 111000， China）

    Abstract：Eight samples were obtained from Mount Qipan Reservoir from May 2016 to November 2017，the examination results showed that the main pollution was from total nitrogen.The water quality of the reservoir was evaluated by Watershed Comprehensive Water Quality Index Method，and the water quality index of the watershed was 3.50 in 2016 and 3.25 in 2017，respectively. The water quality of the reservoir was mainly type II and type III.Eutrophication status of the reservoir were evaluated by Eutrophication Evaluation Method of Lakes and Resertoirs，in these 2 years，middle level of eutrophication was found in southern part of the reservoir and light level of eutrophication found in other parts.

    Key words：Mount Qipan Reservoir；water quality；comprehensive evaluation；eutrophication evaluation

    （收稿日期：2018-04-20）