长江流域水库富营养化调查与评价

　　摘要：为研究长江流域水库营养化现状，对长江流域345个重要水库水质及富营养化状况进行了调查研究。结果表明：长江流域水库营养化状态以中营养和轻度富营养为主，分别占评价总数的73.44%和21.15%。中度富营养化水库占比较小，主要出现在岷沱江、嘉陵江和乌江水资源二级区。三峡水库干流营养状态指数总体偏低，以中营养和轻度富营养状态为主;支流营养状态指数较高，以轻度富营养和中度富营养状态为主，呈现出自库尾至坝前逐渐降低的趋势。丹江口水库库湾水质总体良好，以Ⅱ-Ⅳ类水质标准为主，营养化状态以中营养状态为主，泗河库湾在春秋季处于中度富营养状态。近年来，汉江水华发生频率增加，范围扩大，除氮磷生源要素、水文要素和气候因素外，河流藻类来源与聚集，以及早春良好的光照等气候条件也是水华暴发成因之一。

　　关键词：水库富营养化;水库水质;调查与评价;营养状态指数法;长江流域

　　水库对调节流域生态环境和社会经济发展具有重要作用。与河流相比，水库水流流速较小，营养盐易在水体中累积，造成水体富营养化[1-3]。水体富营养化可导致水库水质恶化，影响供水。富营养化水体发生蓝藻水华形成藻毒素，对人类和生态系统造成伤害，且会对农田灌溉及景观功能产生影响[4-6]。长江流域水库富营养化已有大量的研究成果。王孟等[7]对长江流域27座大型水库富营养化特征进行了分析，发现水库富营养化与水库类型、水库流域位置和水库功能有关。邱光胜等[8]对三峡库区支流富營养化状况进行了评价，结果表明库区支流主要处于中营养状态。雷沛等[9]对丹江口水库典型人库支流富营养化进行评价表明，丹江口水库人库支流处于富营养化状态。近年来随着社会经济的发展，长江流域水库富营养化形势严峻。目前的研究多聚焦于大型水库的营养化状态分析，未能体现整个长江流域水库的营养化现状。本文基于长江流域345个重要水库数据对长江流域水库营养化总体状况进行分析，并着重对三峡水库和丹江口水库的营养化状态进行分析，以为治理水体富营养化，防治水华暴发提供理论及技术支撑。

　　1 数据来源与评价方法

　　1.1 数据来源

　　本文收集了长江流域2016年和2017年345个重要水库以及2008～2016年三峡水库的营养状态指数数据。2017年春季和秋季对三峡水库朝天门、寸滩等6个干流采样点和御临河、乌江等29条支流采样点进行水质采样分析。2017年春、夏、秋和冬季对丹江口水库柳坡镇、泗河等11个水库库湾的总氮、总磷、高锰酸盐指数、叶绿素a和透明度进行现场检测和采样分析。

　　1.2 评价方法

　　水质评价以SL 395-2007(地表水资源质量评价技术规程》和GB 3838-2002《地表水环境质量标准》为依据。三峡水库干流具有河道特征，总磷按照河流标准限值进行评价;支流水流较缓，具有湖库水流特征，总磷按照湖库标准限值进行评价。富营养化评价依据SL395-2007《地表水资源质量评价技术规程》中的营养状态指数法。

　　2 结果与分析

　　2.1 长江流域水库富营养化状况

　　2.1.1 现状

　　长江流域345个重要水库2016年和2017年的营养状态指数见表1。处于中营养状态的水库数量有253个，占评价数量的73.33%;处于轻度富营养状态的水库数量有74个，占评价数量的21.45%;处于中度富营养状态的水库数量有18个，占评价数量的5.22%;无处于贫营养和重度富营养状态的水库。处于轻度富营养化和中度富营养化的水库主要是总磷、总氮和高锰酸盐指数等过高。

　　长江流域水库分别处于金沙江石鼓以下、眠沱江、嘉陵江等10个资源二级区，水库营养状态指数见图1。由图可以看出，水库水体以中营养和轻度富营养为主，中度富营养化水库数量占比较小，主要位于岷沱江、嘉陵江和乌江水资源二级区。其中，岷沱江水资源区处于中度富营养的水库数量比例达20%以上，嘉陵江和乌江水资源区也超过5%。营养盐过高与污染来源、土地利用类型、降雨等因素密切相关。岷沱江、嘉陵江和乌江水资源区分布有大量农村和耕地，农村生活、畜禽养殖、施肥农药等带来的面源污染是水库富营养化的主要原因之一[10]。

　　2.1.2 水库富营养化时空变化趋势

　　长江流域不同水资源区水库营养状态指数有所差异，详见图2。其中岷沱江水系较高，为54.6，属于轻度富营养化状态。都阳湖水系、洞庭湖水系较低，分别为43.7和38.3。金沙江石鼓以下、宜宾至宜昌水系、嘉陵江水系、乌江、汉江、宜宾至湖口和湖口以下干流处于中间水平(44.6～44.9)。就长江干流水系而言，营养状态指数变化范围为44.7～48.4，各水资源区差异不大。支流水系呈现出自西向东逐渐降低的趋势，其中岷沱江为54.6，鄱阳湖水系为43.7。由高到低排序为岷沱江、嘉陵江、汉江、乌江、鄱阳湖和洞庭湖。干流水资源区营养状态指数标准偏差变化范围为4.6～6.8，无明显变化规律。支流水资源区总体呈现出自西向东减小的趋势，乌江水资源区标准偏差最高，为8.6;其次为岷沱江;汉江水系最低，为4.6。

　　对具有较长时间序列数据的51个水库的营养状态指数变化趋势进行了分析，见图3。由图可以看出，水库营养状态指数总体变化范围为41.2～44.6，随时间略微呈增加趋势。回归分析表明，营养状态指数年均增长幅度为0.33。其中，2009～2011年营养状态指数基本未发生变化，2012～2017年营养状态指数有所增加，至2017年，营养状态指数达到44.6。

　　以年均变化速率评价其营养状态指数随时间的变化趋势见图4。51个水库中有37个水库营养状态指数呈增加趋势，其中隔河岩水库、道观河水库和西北口水库营养状态指数增加幅度明显高于其他水库，增加幅度分别为1.9，1.5和1.6。有12个水库营养状态指数呈减小趋势，其中鲁班水库、郑家河水库、百花湖水库和红枫湖水库降低幅度较大。可见，长江流域水库富营养化程度总体呈增加趋势。就空间分布来看，嘉陵江和乌江水资源区水库营养状态指数大多随时间增加呈减小趋势，其余水资源区水库大多呈增加趋势。营养状态指数增加幅度大于1的湖泊主要分布在宜宾至宜昌、汉江、鄱阳湖水系、宜昌至湖口及湖口以下干流水资源区;营养状态指数减小幅度大于1的湖泊主要分布在嘉陵江、乌江水资源区。

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