姜友秀，林國慶，王好光，苗曉雨

（1.中國海洋大學(xué)海洋環(huán)境與生態(tài)教育部重點實驗室，山東青島266100；2.平度市尹府水庫管理局，山東青島266700）

1 區(qū)域概況

尹府水庫坐落于青島市平度市云山鎮(zhèn)北部，位于大沽河水系小沽河支流的豬洞河中游，水庫興建于1958年，1981年擴建，水庫總庫容1.61億m3，控制流域面積178km2，尹府水庫是一座集防洪、灌溉、城市供水等為一體的山東省大（Ⅱ）型水庫［1］。水庫周邊村落有20多個，以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，周圍群山環(huán)繞，主要為山區(qū)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，耕地和果園占多數(shù)。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，化肥的大量使用，不合理的灌溉，生活污水的隨意排放，嚴重影響水庫的水質(zhì)。

2 調(diào)查方法

在庫區(qū)選擇7個有代表性的采樣點，用GPS定位，各取樣點均勻分布在整個庫面上，如圖1所示。兩次采樣分別是雨季剛過的豐水季節(jié)（2010年9月）和雨季即將來臨的枯水季節(jié)（2011年5月）。在水樣的采集過程中，用采水器分別采取了水庫表層、中層和下層的水樣。水樣在采集現(xiàn)場滴加氯化汞溶液，將水樣進行固定。采樣當(dāng)天將水樣運回實驗室，保存在4℃的條件下。采樣24h內(nèi)，在實驗室對水樣進行了抽濾（用孔徑0.45μm的醋酸纖維濾膜）的預(yù)處理。

圖1 尹府水庫水質(zhì)調(diào)查采樣位置

采集水樣后，對水樣進行常規(guī)性水質(zhì)分析，主要包括兩部分：現(xiàn)場測量的水體溶解氧（DO）、透明度（SD）和水深（D）；實驗室測量的指標(biāo)主要有葉綠素a（Chl-a），總氮（TN），總磷（TP），硝態(tài)氮，氨氮，高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）。兩次采樣的水質(zhì)分析結(jié)果分別代表尹府水庫2010年9月豐水季和2011年5月枯水季的水體質(zhì)量。

本文選擇綜合營養(yǎng)指數(shù)法（TLI）進行水質(zhì)營養(yǎng)狀態(tài)的評價。水質(zhì)各項指標(biāo)的時空變化規(guī)律分析則采用地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準［2］進行評價。

3 實驗結(jié)果

3.1 主要污染指標(biāo)及水質(zhì)狀況

尹府水庫在不同季節(jié)的主要污染指標(biāo)見表1。運用綜合營養(yǎng)指數(shù)法（TLI），計算得到的水庫營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)表明，水庫豐水季的營養(yǎng)狀態(tài)略好于枯水季，但是水庫全年均處于中營養(yǎng)狀態(tài)，接近輕度富營養(yǎng)化狀態(tài)［TLI（∑）＞50］。

表1 污染指標(biāo)及水質(zhì)狀況

2006年滇池不同湖區(qū)草海和外海的營養(yǎng)化狀態(tài)指數(shù)分別為70、77，達到中度到重度富營養(yǎng)水平，水質(zhì)屬于劣Ⅴ類；2006年巢湖全湖平均營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)為60，達到輕度富營養(yǎng)，屬于Ⅴ類水。相比之下，尹府水庫的水質(zhì)要好于此類大型水體。

山東省大（Ⅱ）型水庫的門樓水庫，2005～2008年期間［3］，全庫營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)呈現(xiàn)略微的增加趨勢，最高值為44.12，雖然營養(yǎng)狀態(tài)同處于中營養(yǎng)狀態(tài)，但是水質(zhì)要好于尹府水庫。

3.2 水庫各指標(biāo)的時空變化規(guī)律分析

3.2.1 TN含量的時空變化

3.2.1.1 在時間變化上

枯水季TN的含量遠高于豐水季如圖2所示。

圖2 庫內(nèi)TN含量變化

枯水季水庫內(nèi)TN含量為2.66～3.99mg/L，平均值3.28mg/L，遠超過地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準規(guī)定的Ⅴ類水水質(zhì)標(biāo)準，屬于劣Ⅴ類水。

（1）在兩次取樣的時間間隔內(nèi)，調(diào)查區(qū)域的水量一直處于入不敷出的狀態(tài)，水庫水量的減少，濃縮了水庫的氮，使氮在枯水季的濃度高于豐水季。

（2）在春天耕種時間，果園和農(nóng)田大量的施肥和灌溉，使部分氮肥隨灌溉進入水庫，增加了水庫內(nèi)氮肥營養(yǎng)物質(zhì)總量，造成了枯水季TN含量的嚴重超標(biāo)。

（3）在豐水季的9月份，經(jīng)過了藻類的大量生長期，氮素被消耗，且豐水季降雨量較枯水季大，入庫水對TN具有一定的稀釋作用，使豐水季TN含量范圍在0.72～1.08mg/L，平均值為0.94mg/L，在地表水質(zhì)量標(biāo)準的Ⅲ類水要求之內(nèi)，符合集中式生活飲用水地表水源地的功能。

可見，尹府水庫已經(jīng)出現(xiàn)了一定程度的富營養(yǎng)化，枯水季富集的大量氮素，為藻類的大量生長提供了條件，從TN方面而言，水庫水體呈現(xiàn)枯水季水體營養(yǎng)化程度高于豐水季的時間變化特征。

3.2.1.2 在空間變化上

不論枯水季節(jié)還是豐水季節(jié)，TN的含量大小順序都是采樣點6、7＞2、1＞3、4、5，TN含量最大的是入庫口，其次是出庫口，庫中TN含量最低。由TN的含量分布規(guī)律可以推測，氮主要來源于外源的補給，包括農(nóng)業(yè)大量施肥、不合理灌溉、周圍村莊生活污水的排放和飯店排放的大量有機廢水、牲畜養(yǎng)殖、家禽飼養(yǎng)等產(chǎn)生的高氮污水的排放，水庫入口處TN含量最高。在營養(yǎng)物質(zhì)進入水庫后，分散在整個庫區(qū)內(nèi)部，在庫中被稀釋及被藻類等微生物的吸收利用，使得TN在水庫內(nèi)部含量最低；而在出庫口，受人為活動影響較大，出庫水質(zhì)比庫中要差。另外，底泥作為內(nèi)源向上覆水體釋放氮，水庫出口處TN含量有所升高，最終使TN含量呈現(xiàn)出入庫口＞出庫口＞庫中的空間變化規(guī)律。

3.2.2 氨氮的時空變化

作為藻類等微生物有效利用形式的氨氮，其變化規(guī)律如圖3，占TN含量1/3的氨氮。它的時間變化與TN相似，都是枯水季的濃度遠大于豐水季。這一規(guī)律與水庫的水量變化有關(guān)，兩次取樣時間段內(nèi)，水庫水的消耗遠大于補給。消耗主要包括：作為飲水水源地向城市的供水、庫面的蒸發(fā)、以及春季耕種所需的灌溉消耗等。而作為主要補給來源的降雨卻幾乎為零，整個期間只有2011年5月中旬的一場23mm的降雨，沒有形成有效的入庫水流。在枯水季，氨氮的平均濃度0.89mg/L，最高值達1.64mg/L，含量超過Ⅳ類水標(biāo)準；在豐水季，氨氮含量平均值0.39mg/L，整體都低于1.0mg/L，水庫水質(zhì)達到Ⅲ類水標(biāo)準。從氨氮方面看，枯水季水庫的水質(zhì)營養(yǎng)情況也要比豐水季嚴重，這與TN得出的結(jié)論相符。兩次取樣分析表明：

圖3 NH+4-N含量變化

（1）水庫入口處氨氮含量最高，庫中最低，氨氮的空間變化規(guī)律與TN的空間變化相一致。在入口處TN含量最高，占TN1/3的氨氮含量也會最高。水庫內(nèi)部氨氮含量最低，氨氮作為生物可利用的有效形式，被大量利用消耗，尤其是經(jīng)過夏季，在藻類的生長過后，氨氮更是達到最低值；另外，氨氮進入水庫后，會在溶解氧充足的情況下，被氧化為硝態(tài)氮，因此，庫中氨氮含量最低。

（2）在出口處，氮的不同存在形式之間的相互轉(zhuǎn)化，使各種氮的存在形式達到一個相對的動態(tài)平衡，且底泥釋放部分氨氮，因此在出庫口氨氮濃度要比庫中高，而比入庫處要低。

3.2.3 TP的時空變化規(guī)律

圖4顯示，枯水季尹府水庫TP的含量0.037mg/L～0.059mg/L之間，平均值0.048mg/L，屬于Ⅲ類水的標(biāo)準。豐水季水庫各處TP的含量均低于0.01mg/L，符合Ⅰ類水的水質(zhì)要求。兩次取樣分析結(jié)果差異很大，豐水季取樣時間是2010年9月，水生生物的大量生長，大量消耗各種營養(yǎng)物質(zhì)，而對含量以10-2mg/L的數(shù)量級描述的TP而言，其消耗更加明顯，使水體TP含量低于0.01mg/L；而在枯水季，浮游生物的生長緩慢，磷的消耗減少，以及長時間的干旱，水庫水量的減少，對磷起到了濃縮的作用，造成磷濃度增加。結(jié)果分析，水庫中磷素造成的營養(yǎng)問題，也不容忽視。

圖4 枯水季TP的含量變化

在枯水季，水體磷含量的空間差異不大，出庫口和庫中磷含量略微高些，入庫位置磷含量略低。出庫口附近人為活動影響較大，船只要在此入庫和停泊，使得出口處磷含量最高。磷的這種空間分布特征為夏季藻類的生長提供了條件，利于藻類的大量繁殖。

3.2.4 藻類Chl-a含量分析

葉綠素a表征藻類的生長情況，由圖5可知，豐水季Chl-a的含量遠高于枯水季，豐水季Chl-a平均值達到0.021mg/L，而枯水季僅為0.0045mg/L，豐水季藻類大量生長使Chl-a較枯水季增長了4.7倍。這一變化規(guī)律合乎藻類微生物的生長。夏季較高的水體溫度、足夠的降雨過程攜帶的大量氮、磷等營養(yǎng)素進入水庫、以及充足的光照，都為藻類等浮游生物大量繁殖提供了適宜的條件，使Chl-a含量達到較高水平。藻類較高的生長量表明，水庫在枯水季儲存的大量氮、磷營養(yǎng)鹽比較適合藻類的生長，夏季藻類的生長明顯，容易在水華爆發(fā)季節(jié)出現(xiàn)藻類的大量生長，增加供水水廠的水處理難度，影響水庫的供水水質(zhì)。水庫內(nèi)Chl-a的含量已經(jīng)達到較高的水平，略低于太湖2001年1～8月的Chl-a平均值0.030mg/L［4］。

圖5 葉綠素a的含量分布圖

在空間變化上，水庫中心的點2、點6處Chl-a值最高，含量最低處位于水庫入口處，因為在庫中，各種營養(yǎng)物質(zhì)含量都比較豐富，且相對較為緩慢的流速，使庫中條件適宜藻類的大量繁殖生長。

3.2.5 高錳酸鹽指數(shù)含量變化

作為地表水受到有機污染物和還原性無機物污染綜合程度的高錳酸鹽指數(shù)。如圖6所示，呈現(xiàn)出豐水季高于枯水季的變化規(guī)律，分析原因，應(yīng)該是夏季降雨豐富，氣溫較高，適宜藻類及其他浮游生物的大量繁殖生長，使生物量大增。在生物的新陳代謝過程以及藻類等在微生物的代謝轉(zhuǎn)化過程中，最終轉(zhuǎn)化為一些有機或無機物，使豐水季高錳酸鹽指數(shù)高于枯水季。另外，豐水季的大量降雨，很多污染物隨降雨一起匯入水庫，如生活污水，農(nóng)田經(jīng)過雨水淋濾產(chǎn)生的徑流等都含有大量的有機物，共同增加了水庫的高錳酸鹽指數(shù)。

圖6 各采樣點高錳酸鹽指數(shù)的含量

4 結(jié)語

（1）尹府水庫全年處于中營養(yǎng)狀態(tài)，接近輕度富營養(yǎng)狀態(tài)，枯水季的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)高于豐水季，營養(yǎng)化程度略高。

（2）尹府水庫水質(zhì)營養(yǎng)狀況枯水季節(jié)要比豐水季節(jié)嚴重。其中TN在枯水季含量平均值3.28mg/L，水庫屬于劣Ⅴ類水，氨氮超過Ⅳ類水標(biāo)準，TP也達到Ⅲ類水的規(guī)定值，水質(zhì)狀況遠不如豐水季節(jié)?？刂妻r(nóng)業(yè)化肥的使用，進行合理的施肥和灌溉，對水庫水質(zhì)的改善會起到很好的作用。

（3）尹府水庫的水質(zhì)隨季節(jié)的變更而變化，豐水季節(jié)水體營養(yǎng)狀況輕，枯水季節(jié)水質(zhì)營養(yǎng)重。加強對枯水季水庫營養(yǎng)物質(zhì)含量的控制，可以起到良好的改善水庫水質(zhì)的作用，并能達到控制夏季藻類物質(zhì)的大量生長的目的。

（4）尹府水庫不同營養(yǎng)物質(zhì)在空間變化上不同。氮呈現(xiàn)出入庫口含量最高，庫中含量最低的變化規(guī)律；磷的含量則是入庫口高于出庫口。

［1］崔洪敬.尹府水庫除險加固工程設(shè)計簡介［J］.水科學(xué)與工程技術(shù).2006（S2）:13-15.

［2］GB3838-2002，地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準［S］.

［3］高林峰，張雷.山東某水庫水體富營養(yǎng)化狀況分析［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù).2010（S1）:215-218.

［4］王明翠，劉雪芹，張建輝.湖泊富營養(yǎng)化評價方法及分級標(biāo)準［J］.中國環(huán)境監(jiān)測.2002（5）:47-49.