大金钟水库水质现状及生态系统富营养化评价

王晶晶 陈方灿

摘 要 2017年10月—2018年2月对大金钟水库进行水质监测分析，并采用综合营养指数法（TLI）对水库营养状态进行评价。结果表明：大金钟水库符合地表水环境质量劣Ⅴ类水质标准，TP、TN、NH3-N在大金钟水库具有空间分布特性，TN是主要污染物;大金钟水库整体呈轻度富营养状态，个别区域呈中营养状态，且呈现出季节性差异。同时，对可能造成大金钟水库水体污染的因素进行全面分析，并提出了有效控制和综合防治大金钟水库水体污染的措施和建议。

关键词 大金钟水库;水质现状;富营养化

中图分类号：P343 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.17.085

1 材料与方法

1.1 试验地概况

大金钟水库位于广州市白云山南麓白云大道南鸣泉居度假村内，始建于1951年，属于典型南亚热带季风气候区的景观型水库。水库所在地区年平均气温21.7 ℃，年平均降雨量620 mm，其中4—9月为多雨期，集中全年降雨量80%以上。水库集雨面积5 km2，水面面积9.8万平方米，水源主要来自广州市白云山溪流及自然降雨[1]。水库东面为白云山溪水主要汇入口，西面有长530 m、宽4.5 m的土坝[2]，是水库唯一出水口。水库原来主要用做防洪和灌溉，后随社会经济发展，逐渐转变为景观休闲功用。为深入研究大金钟水库水质状况，2017年10月—2018年2月对水库水质进行监测分析，为水库后期治理和水质改善提供参考依据。

1.2 采样时间与样点

根据水库具体情况，共设置个4个监测样点，各样点设置位置如图1所示。其中，S1样点位于大金钟水库白云山溪水汇入口附近，S4样点位于大金钟水库土坝出水口附近。2017年9月降雨日占自然日达70%，为确保监测结果准确性，选择2017年10月（丰水期）和2018年2月（枯水期）对大金钟水库进行现场调查监测。

1.3 调查内容与方法

测试方法分为野外实地监测与实验室测试分析。利用YSI水质分析仪现场测定水温、酸碱度（pH）、溶解氧（DO）、盐度，透明度（SD）现场采用塞氏盘法测定。使用5 L有机玻璃采水器采集水体表层0.5 m深度水样，采集水样用移动低温冷冻保温箱储存，并尽快运回实验室分析。实验室测试分析指标有：高锰酸盐指数（CODMn）、总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH3-N）、叶绿素a（Chla）、铜（Cu）、锌（Zn）、砷（As）、汞（Hg）、镉（Cd）、铬（Cr）、铅（Pb）、石油烃、挥发酚。其中各指标检测方法如下：CODMn采用高锰酸盐滴定法，TP采用钼酸铵分光光度法，TN采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法，NH3-N采用纳氏试剂比色法，Chla采用荧光光度法测定，Cu、Zn、Cd、Pb采用原子吸收分光光度法测定，Cr采用二苯碳酰二肼分光光度法测定，As、Hg采用原子荧光分光光度法测定，石油烃、挥发酚采用分光光度法测定。水质采样、水样保存和分析根据《渔业生态环境监测规范》（SC/T 9102.3—2007）进行，所有指标测定方法均参考国家标准[3]。

1.4 评价指标与方法

综合水质评价依据《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002），采用单因子标准对照法，将监测指标实测值与地表水环境质量标准限值进行比较，按最差单项监测指标值确定水质类别[4]。

2 结果与分析

2.1 综合水质分析

表1监测结果显示，大金钟水库各样点水体指标范围为pH 7.86～8.50，DO 7.24～9.00 mg·L-1，SD 1.00～1.40 m，CODMn 3.6～4.9 mg·L-1，TP 0.201 9～0.261 4 mg·L-1，TN 2.230 0～3.120 0 mg·L-1，NH3-N 0.309 2～0.480 0 mg·L-1，Chla 1.98～8.75 mg·m-3。

2018年2月各样点的DO浓度较2017年10月略小，且与水温呈正相关关系。表明温度较低时，水体的DO浓度较低。

各样点NH3-N达到地表水环境质量Ⅱ类水质标准，TP达到地表水环境质量Ⅳ类水质标准，TN超过地表水环境質量Ⅴ类水质标准，且TP、TN、NH3-N在S1、S2、S3、S4样点上均呈现出浓度逐渐依次减少趋势。表明，TP、TN、NH3-N具有空间分布特性，且S4样点水质优于S1样点。这与S4样点SD较其他样点高相一致。

2017年10月各样点Chla含量均高于2018年2月，且在S1、S2、S3、S4样点上均呈现依次逐渐减少趋势。表明，夏秋季节（丰水期）Chla含量高于春冬季节（枯水期），呈现出显著的季节性差异，且在各样点Chla含量与TP、TN、NH3-N浓度存在正相关关系，即TP、TN、NH3-N浓度较高的样点，Chla含量也相对较高。水体中石油烃和挥发酚未检出。

各样点水体中的Cu、Zn、As、Hg、Cd、Cr、Pb等重金属均未超标，且远低于地表水环境质量Ⅰ类水质标准。

《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）依据地表水水域环境功能和保护目标，将自然水域按照功能划分为五类。大金钟水库现作为景观型水库，环境功能执行Ⅴ类水质标准。经对比分析，大金钟水库水质符合地表水环境质量劣Ⅴ类水质标准，主要表现为TN较高，超标1.56倍。

2.2 富营养化分析

大金钟水库水质综合营养状态指数情况如图2所示。综合营养状态指数法评价显示，2017年10月大金钟水库S1、S2、S3、S4样点的综合营养状态指数依次呈递减趋势，营养状态级别均为轻度富营养。2018年2月大金钟水库S1、S2、S3、S4样点的综合营养状态指数同样依次呈递减趋势，其中S1、S2样点营养状态级别为轻度富营养，S3、S4样点营养状态级别为中营养。对比2017年10月和2018年2月同样点综合营养状态指数，可见大金钟水库丰水期水质综合营养状态指数高于枯水期。

因此，大金钟水库水质在2017年10月至2018年2月期间，整体呈轻度富营养状态，个别区域呈中营养状态。

3 结论与讨论

3.1 大金钟水库水质现状与污染分析

调查结果表明，2017年10月至2018年2月大金钟水库水环境质量总体状况较差，属于劣Ⅴ类水质标准，主要为TP和TN相对较高，尤其是TN超标严重。本研究结果与2008年大金钟水库水质监测TN相对较高的结果基本吻合。大金钟水库TP、TN、NH3-N在同一时间段内具有空间分布特性，各样点TP、TN、NH3-N含量具体表现为S1样点>S2样点>S3样点>S4样点，而S1样点离汇入口最近，S4样点离汇入口最远。可见，大金钟水库入水口处的水质状况影响了整个水库的水质状况。水库水质整体呈轻度富营养状态，个别区域呈中营养状态，且综合营养状态指数与丰水期和枯水期具有关联性，丰水期水质状况较差。这一研究结果与其他同类型水库水体在汛期呈现轻度富营养状态相一致[6]。

大金钟水库水源主要来自广州市白云山溪流及自然降雨。广州市白云山是国家AAAAA级旅游景区，每年接待众多国内外游客，是广州市对外展示的主要名片。旅游业发展给白云山水环境带来了一定影响，且在白云山各景点中，富营养化污染已相当严重[7]。白云山水体中氮、磷物质随溪流及地表径流流入大金钟水库，可能是造成大金钟水质呈轻度富营养状态且呈时空分布的主要原因。另一种可能是大金钟水库周边存在居民区、餐饮业和旅游度假区，生产生活污水中含有大量的氮、磷物质，而这些物质随雨水或地表径流进入水库，也会造成水质富营养化。尤其是丰水期，生产生活污水进入大金钟水库的概率会增加，且大金钟水库豐水期水质状况较差也验证了这一点。因此，大金钟水库水质受降雨和外源污染因素影响较为明显。

3.2 大金钟水库水质改善建议与措施

大金钟水库虽然未列入饮用水水源保护区，但目前已出现轻度富营养化状态，且曾经常出现水华现象，严重影响了景观功能[8]，必须引起一定的重视。

近年来，有关部门在大金钟水库实施了阿科蔓技术水质改善综合治理工程[9]和以沉水植物群落恢复为主的水生态修复工程，水质在工程实施后一段时间内确有改善，但均未能维持效果持续较长时间。其主要原因是上述工程仅存在于水质单一层面治理，未综合考虑外源污染因素和水生态系统修复。

大金钟水库周边是居民聚集区和旅游度假区，每年都有大量市民和游客休闲观光。部分生产生活污水直接或者间接排放到水体中，是大金钟水库氮、磷超标和富营养化加速的主要因素[10]。因此，必须采取整改措施，完善排水管网，实现雨污分流，从根本上杜绝生产生活污水通过雨水管道或地表径流进入水库。

水生态系统修复是一项系统性工程。面对源源不断的白云山溪水汇入，大金钟水库必须构建一个集挺水植物、沉水植物、鱼虾贝蟹等水生生物为一体的水生态系统，完善生态系统中食物链环节，发挥水库的自我净化功能。氮、磷等是水生维管束植物和浮游植物生长必需的重要营养物质，浮游植物繁殖生长不仅能吸收利用多余的氮、磷等物质，而且能为浮游动物和底栖动物等提供丰富的饵料。因此，适当恢复挺水植物群落和沉水植物群落，投放本地鱼虾贝蟹等水生生物，控制浮游动植物过量生长，才能长期改善大金钟水库水体质量。

参考文献：

[1] 蒋玉玲，李青，陈晓宏，等.广州市大金钟水库浮游植物与环境因子的关系[J].水资源保护，2011，27（1）：46-50.

[2] 吴仕盛.浅谈大金钟水库除险加固工程初步设计[J].企业技术开发，2015，34（16）：74-75.

[3] 谢贤群，王立军.水环境要素观测与分析[M].北京：中国标准出版社，1998.

[4] 胡丽丽.大浪淀水库水质现状评价及污染分析[J].中国水能及电气化，2018，160（7）：59-60.

[5] 王明翠，刘雪芹，张建辉.湖泊富营养化评价方法及分级标准[J].中国环境监测，2002，18（5）：47-49.

[6] 孟祥哲.查干湖水库水质现状分析及其富营养化评价[J].农业与技术，2018，38（1）：59-60，70.

[7] 孙丽.旅游活动对水环境的影响研究：以广州白云山为例[D].广州：华南师范大学，2007.

[8] 余帆洋，钟铮，曾慧，等.大金钟水库水生生物群落结构特征[J].广东水利水电，2018（6）：31-34.

[9] 黄红，陈晓思.阿科蔓生态基技术在改善大金钟湖水质中的应用[J].人民珠江，2008（2）：63-65.

[10] 寇凌霄，王兴兵，王晓光，等.棋盘山水库水质现状及生态系统富营养化评价[J].河北渔业，2018（7）：36-41，46.

（责任编辑：赵中正）