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【摘要】周村水库是山东省枣庄市城区饮用水水源，由于库内网箱养鱼，水库周边畜禽养殖及农村生产、生活面源污染，水质富营养化严重，水质不达标，一度停止供水。近几年来，采取了清理网箱，实施生物防治，整治周边环境，水质明显改善。本文通过对水质监测数据分析，评价水库水体富营养化程度和变化趋势，并初步分析的成因，提出相关的防治对策。
【关键词】周村水库 水质富营养化评价防治对策
[Abstract] the Zhoucun reservoir of Shandong city in Zaozhuangprovince is the drinking water source, because the base cagesurrounding the reservoir, livestock and rural production, livingnon-point source pollution, water eutrophication, water quality is not up to the standard, once to stop water supply. In recent years,take a clean cage, the implementation of biological control,improving environment, water quality improved significantly. In this paper, through the analysis of the monitoring data of water quality, evaluation of reservoir eutrophication degree and trend,and analyze the causes, puts forward relevant countermeasures.
[keyword] Zhoucun reservoir water quality evaluation andPrevention Countermeasures of rich nutrition
中图分类号：TV文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
水库富营化是由于天然径流作用，水库水体中氮、磷等营养物质富集，引起某些特佂藻类（主要是蓝藻、绿藻）及其他浮游生物的迅速繁殖，水体生产能力提高，使水体溶解氧下降，造成浮游生物、植物、水生物和鱼类衰亡的水质恶化现象。水库水体的富营养化在人类活动的影响下，可加速富营养化进程。对于饮用水源的水库，进行富营养化程度评价，十分必要。常用的评价方法有特征法、生物指标法、综合营养状态指数法、灰色系统理论法等【1】，本文采用常用的综合营养状态指数法评价，力求反映水库整体营养状态。
1 周村水库概况
1.1周村水库位于枣庄市市中区孟庄镇境内，西泇河上游属淮河流域运河水系，坐标位置：东经117°41＂、北纬34°57＂，周村水库流域内为地貌是低山丘陵区，属暖温带季風区大陆性气候，雨热同期。据1961～2012年资料统计，水库流域多年平均降雨量为845.0mm，年际变化较大，降水主要集中在汛期（6～9月份），6～9月降雨量占全年降雨量的71.5%。1960年6月建成蓄水，流域面积121平方公里，流域呈扇形，主河流长度11.7公里，总库容8404万m3，兴利库容4442万m3,死库容658万m3。经多年投资建设，已建成为具有防洪、灌溉、城市供水、发电多种功能的重点中型水库。
1.2市中区是枣庄的经济、文化中心，城区人口39万，城区日用水量约8万m3，周村水库是城市生活用水唯一的地表水水源地，供水工程于1987年建成供水，设计日供水7万m3，实际日供水4－5万m3。自1988年，为使库区群众脱贫致富，政府鼓励、扶持库区群众发展网箱养鱼，从无到有，从少到多，到2001年发展到10000多只网箱，网箱密度过大，网箱面积超过库面的15%。网箱养鱼投入大量的饲料，只有部分饲料被鱼吸收利用，过量的饲料及鱼类排泄物对水体造成严重污染，水库自净能力下降，远远超过水库的承载能力，生态平衡和生态环境遭到破坏。出水口水的透明度下降，出现了灰白絮状体，水体发出令人厌恶的臭味。通过对水质污染物进行分析，总氮超标18倍、总磷超标8倍、氨氮超标27倍、叶绿素a超标2800倍、COD超标0.5倍。该水库已经富营养化，水库网箱养鱼是水质富营养化的主要原因，水体提前老化。作为城市生活水源地，水质污染已严重威胁城市居民的饮水安全，2002年7月停止了生活供水。
2 水库水质富营养化评价
2.1评价的原因。为保障枣庄市城区供水，恢复周村水库供水功能， 2008年5月，政府决定清理周村水库内的网箱，历时两个月完成清理工作。共清理网箱1.5万余只、各种捕鱼设施400余套件、渔船500余只，累计清理各种鱼300余万斤，涉及养鱼户500余户，补偿养鱼户500多万元。网箱清理后，水质明显改善，同年，又投资6000多万元建成周村水库至城区的供水管道26公里，设计日供水能力4.4万方。2011年4月恢复了已开始向城区供水，日供水3万方。
虽然周村水库的内源污染源得到了清除，可水库水质不稳定，TN、TP等部分营养指标仍超标，影响供水水质，增加水厂水处理成本。营养盐的超标，表明富营养化虽有减轻但未彻底消除。为分析富营养化根源，探索有针对性有治理对策，保障居民饮水安全，对周村水库2006年至2012年的水库营养状态进行了分析评价。
2.2评价方法
按照《地表水环境质量评价办法》，采用综合营养状态指数法（TLI（∑））进行评价。
2.2.1）湖泊（水库）营养状态分级
采用 0～100 的一系列连续数字对湖泊（水库）营养状态进行分级：TLI（∑）＜30 贫营养；30≤TLI（∑）≤50 中营养；
TLI（∑）＞50 富营养；50＜TLI（∑）≤60 轻度富营养；
60＜TLI（∑）≤70 中度富营养；TLI（∑）＞70 重度富营养
2.2.2综合营养状态指数计算综合营养状态指数计算公式如下：
式中： TLI( ∑)—— 综合营养状态指数； Wj —— 第 j 种参数的营养状态指数的相关权重； TLI（j） —— 代表第 j 种参数的营养状态指数。 以 chla 作为基准参数， 则第 j 种参数的归一化的相关权重计算.
表1中国湖泊（水库）部分参数与 chla 的相关关系 r ij 及r ij2值
2.2.3各项目营养状态指数计算公式
TLI（chla）=10（2.5+1.086lnchla）
TLI（TP）=10（9.436+1.624lnTP）
TLI（TN）=10（5.453+1.694lnTN）
TLI（SD）=10（5.118-1.94lnSD）
TLI（COD Mn ）=10（0.109+2.661lnCOD Mn ）
式中：chla 单位为 mg/m3，SD 单位为 m；其他指标单位均为 mg/L
2.3 2006年至2012年评价结果见表2
表2 周村水库2006年—2012年富营养化评价结果
2.4富营养化成因初步分析
2.4.1内源污染为主。水库中进行网箱养鱼二十多年，放养网箱多是投饵性网箱，每年投入饲料约为1.5万吨，饲料利用系数一般只有40%-80%[2]，据调查周村水库网箱养鱼户，只有45%的饲料被鱼体吸收利用，其余55%以饲料残渣和鱼的排泄物形式进入水库中，形成污染物沉积层。2008年清理了网箱养鱼后，水库水质污染趋势得到遏制，从评价结果看，富营化程度在逐年减轻，但是由于库底多年积累的污染物不能在短时间内全部消除，因此，对水质的污染依然长期存在。
周村水库底部沉积了大量的污染物，底泥颗粒较细，为粘性土、胶状、颜色为黑褐色到深黑色，腥臭并带有臭鸡蛋气味，有机质、氮、磷含量很高，主要的污染底泥沉积区与网箱养鱼范围大体一致。由于水体正向分层，据测定水深0-4米为变温层，温度随气温变化而变化，4-10米为斜温层，温度随深度增加而降低，10米至底部为等温层，温度基本不变。底部DO值很低，处于厌氧状态，沉积物中污染物释放到水体中，每年春、秋季水温变化产生“倒库”现象则加剧了水质的阶段性恶化。
2.4.2外源污染加重。外源污染是指河流在径流过程中由于外部污染物的汇入造成的水库水质污染。外源污染又可分为点源污染和面源污染：点源污染主要是指城镇/乡村生活污水、工矿企业的生产废水集中排放水体造成的水质污染，而面源污染则是流域上由于地表径流造成的水体污染。
经调查,水库上游主要有西伽河、徐洼河、下十河三条支流，夏季三条河道取水测得的总氮和硝氮超出库区2.9倍和6.26倍，说明外源污染也是富营养化的重要原因。根据现有资料和实地调查上游没有较大工矿企业，流域内人口4.6万人，为农业种植和果树种植区，面源污染主要为生活污水、化肥流失、农药残留等形成，上游入库河流沿河有畜禽养殖养殖大棚的养殖废水未处理直接入河道，为主要污染源。
3水库水体富营养化防治对策
3.1加大生物防治措施。水库藻类数量随水温升高呈上升趋势，N/P的比值介于33—115，TN和TP营养盐比较充足，为藻类大量繁殖提供了最有利的条件，在光照条件好的情况下，藻类大量繁殖，发生水华，高峰时候藻類数量已经达到3300万个/L。藻类种类主要有绿藻、蓝藻、硅藻、金藻、甲藻、裸藻、黄藻七门52属，其中绿藻最多，蓝藻次之。高藻水致使水处理成本增加，可产生藻毒素威胁水质安全。
去除藻类采取生物防治措施是经济高效的方法，利用滤食性淡水鱼类食用藻类的特点，通过投放滤食性鱼治理藻类。近5年来，周村水库每年投放鲢鳙约40万尾，规格为5克/尾，此项措施一举两得，据测算每年消除藻类250万公斤，滤食性鱼增重25万公斤[3]，产生经济效益约150万元。要在此基础上，继续加大投放白鲢、鳙鱼等滤食性鱼类的力度。
3.2实施内源污染治理。库区淤积严重，据监测,水库建成以来，淤积量240余万方。网箱养殖的残留物堆积在库底，底泥中富集了大量污染物，不断向水体中释放。研究和制定底泥清淤工程方案，分期实施底泥清淤工程。采取风力曝气、研制有助于消化、分解底泥污染物的菌种等强化生物治理有效消除内源污染。
3.3加强入库口湿地建设。在上游河流入库口蓄水高程以上建设湿地，形成污染缓冲带，有效拦截入库污染物，栽种耐水性芦苇、水草等植物和莲藕等经济作物，利用植物吸附氮磷，进一步降低氮、磷污染物入库量。
3.4强化上游库区管理。控制点源污染，在保护区内设置警示牌和宣传标语，提高库区群众保护水源地的认识。加强水利、环保、国土等部门的联合执法，水库流域内禁止新上排污工业项目，拆除违法排污项目。城镇生活污水处理达标排放，建设生态养殖场和养殖小区，循环养殖，减少农村养殖业污染，采取有力措施防止新污染源的出现。逐渐实施面源治理，逐年降低化肥使用量，增加施用有机肥料，减少农药使用量，严禁施用高毒、高残留农药等措施控制面源污染。
4 结语
水体提前老化，富营养化加快是当前水库面临的主要问题，水库水功能退化，造成地区水质型缺水。本文通过对周村水库富营化评价，分析了富营化的原因，总结了采取清理网箱养鱼、生物治理等改善水质措施的经验并提出的防治对策，对类似的水库水污染治理有借鉴作用。目前，对水库底部沉积物形成内源污染治理的方法较少，特别是对网箱养鱼造成过污染的水库要加强监测、研究更有效的生物治理方法，提升水库管理水平，保护好地表水水源，对保障地区经济发展和居民生活用水安全有重要意义。
参考文献：
1、林秀雁、卢昌义《厦门汀溪水库富营养化评价方法初探》[J]厦门大学报<自然科学版>，2011，(01)，144-148
2、银媛媛《青狮潭水库水质变化趋势及富营化评价》[J]仪器仪表与分析监测，2012，（02），39-40.
3、赵卫华、刘云国、卢承志《龙湘水库富营化评价和防治对策》人民长江，2006，（04）21-22.
【关键词】周村水库 水质富营养化评价防治对策
[Abstract] the Zhoucun reservoir of Shandong city in Zaozhuangprovince is the drinking water source, because the base cagesurrounding the reservoir, livestock and rural production, livingnon-point source pollution, water eutrophication, water quality is not up to the standard, once to stop water supply. In recent years,take a clean cage, the implementation of biological control,improving environment, water quality improved significantly. In this paper, through the analysis of the monitoring data of water quality, evaluation of reservoir eutrophication degree and trend,and analyze the causes, puts forward relevant countermeasures.
[keyword] Zhoucun reservoir water quality evaluation andPrevention Countermeasures of rich nutrition
中图分类号：TV文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
水库富营化是由于天然径流作用，水库水体中氮、磷等营养物质富集，引起某些特佂藻类（主要是蓝藻、绿藻）及其他浮游生物的迅速繁殖，水体生产能力提高，使水体溶解氧下降，造成浮游生物、植物、水生物和鱼类衰亡的水质恶化现象。水库水体的富营养化在人类活动的影响下，可加速富营养化进程。对于饮用水源的水库，进行富营养化程度评价，十分必要。常用的评价方法有特征法、生物指标法、综合营养状态指数法、灰色系统理论法等【1】，本文采用常用的综合营养状态指数法评价，力求反映水库整体营养状态。
1 周村水库概况
1.1周村水库位于枣庄市市中区孟庄镇境内，西泇河上游属淮河流域运河水系，坐标位置：东经117°41＂、北纬34°57＂，周村水库流域内为地貌是低山丘陵区，属暖温带季風区大陆性气候，雨热同期。据1961～2012年资料统计，水库流域多年平均降雨量为845.0mm，年际变化较大，降水主要集中在汛期（6～9月份），6～9月降雨量占全年降雨量的71.5%。1960年6月建成蓄水，流域面积121平方公里，流域呈扇形，主河流长度11.7公里，总库容8404万m3，兴利库容4442万m3,死库容658万m3。经多年投资建设，已建成为具有防洪、灌溉、城市供水、发电多种功能的重点中型水库。
1.2市中区是枣庄的经济、文化中心，城区人口39万，城区日用水量约8万m3，周村水库是城市生活用水唯一的地表水水源地，供水工程于1987年建成供水，设计日供水7万m3，实际日供水4－5万m3。自1988年，为使库区群众脱贫致富，政府鼓励、扶持库区群众发展网箱养鱼，从无到有，从少到多，到2001年发展到10000多只网箱，网箱密度过大，网箱面积超过库面的15%。网箱养鱼投入大量的饲料，只有部分饲料被鱼吸收利用，过量的饲料及鱼类排泄物对水体造成严重污染，水库自净能力下降，远远超过水库的承载能力，生态平衡和生态环境遭到破坏。出水口水的透明度下降，出现了灰白絮状体，水体发出令人厌恶的臭味。通过对水质污染物进行分析，总氮超标18倍、总磷超标8倍、氨氮超标27倍、叶绿素a超标2800倍、COD超标0.5倍。该水库已经富营养化，水库网箱养鱼是水质富营养化的主要原因，水体提前老化。作为城市生活水源地，水质污染已严重威胁城市居民的饮水安全，2002年7月停止了生活供水。
2 水库水质富营养化评价
2.1评价的原因。为保障枣庄市城区供水，恢复周村水库供水功能， 2008年5月，政府决定清理周村水库内的网箱，历时两个月完成清理工作。共清理网箱1.5万余只、各种捕鱼设施400余套件、渔船500余只，累计清理各种鱼300余万斤，涉及养鱼户500余户，补偿养鱼户500多万元。网箱清理后，水质明显改善，同年，又投资6000多万元建成周村水库至城区的供水管道26公里，设计日供水能力4.4万方。2011年4月恢复了已开始向城区供水，日供水3万方。
虽然周村水库的内源污染源得到了清除，可水库水质不稳定，TN、TP等部分营养指标仍超标，影响供水水质，增加水厂水处理成本。营养盐的超标，表明富营养化虽有减轻但未彻底消除。为分析富营养化根源，探索有针对性有治理对策，保障居民饮水安全，对周村水库2006年至2012年的水库营养状态进行了分析评价。
2.2评价方法
按照《地表水环境质量评价办法》，采用综合营养状态指数法（TLI（∑））进行评价。
2.2.1）湖泊（水库）营养状态分级
采用 0～100 的一系列连续数字对湖泊（水库）营养状态进行分级：TLI（∑）＜30 贫营养；30≤TLI（∑）≤50 中营养；
TLI（∑）＞50 富营养；50＜TLI（∑）≤60 轻度富营养；
60＜TLI（∑）≤70 中度富营养；TLI（∑）＞70 重度富营养
2.2.2综合营养状态指数计算综合营养状态指数计算公式如下：
式中： TLI( ∑)—— 综合营养状态指数； Wj —— 第 j 种参数的营养状态指数的相关权重； TLI（j） —— 代表第 j 种参数的营养状态指数。 以 chla 作为基准参数， 则第 j 种参数的归一化的相关权重计算.
表1中国湖泊（水库）部分参数与 chla 的相关关系 r ij 及r ij2值
2.2.3各项目营养状态指数计算公式
TLI（chla）=10（2.5+1.086lnchla）
TLI（TP）=10（9.436+1.624lnTP）
TLI（TN）=10（5.453+1.694lnTN）
TLI（SD）=10（5.118-1.94lnSD）
TLI（COD Mn ）=10（0.109+2.661lnCOD Mn ）
式中：chla 单位为 mg/m3，SD 单位为 m；其他指标单位均为 mg/L
2.3 2006年至2012年评价结果见表2
表2 周村水库2006年—2012年富营养化评价结果
2.4富营养化成因初步分析
2.4.1内源污染为主。水库中进行网箱养鱼二十多年，放养网箱多是投饵性网箱，每年投入饲料约为1.5万吨，饲料利用系数一般只有40%-80%[2]，据调查周村水库网箱养鱼户，只有45%的饲料被鱼体吸收利用，其余55%以饲料残渣和鱼的排泄物形式进入水库中，形成污染物沉积层。2008年清理了网箱养鱼后，水库水质污染趋势得到遏制，从评价结果看，富营化程度在逐年减轻，但是由于库底多年积累的污染物不能在短时间内全部消除，因此，对水质的污染依然长期存在。
周村水库底部沉积了大量的污染物，底泥颗粒较细，为粘性土、胶状、颜色为黑褐色到深黑色，腥臭并带有臭鸡蛋气味，有机质、氮、磷含量很高，主要的污染底泥沉积区与网箱养鱼范围大体一致。由于水体正向分层，据测定水深0-4米为变温层，温度随气温变化而变化，4-10米为斜温层，温度随深度增加而降低，10米至底部为等温层，温度基本不变。底部DO值很低，处于厌氧状态，沉积物中污染物释放到水体中，每年春、秋季水温变化产生“倒库”现象则加剧了水质的阶段性恶化。
2.4.2外源污染加重。外源污染是指河流在径流过程中由于外部污染物的汇入造成的水库水质污染。外源污染又可分为点源污染和面源污染：点源污染主要是指城镇/乡村生活污水、工矿企业的生产废水集中排放水体造成的水质污染，而面源污染则是流域上由于地表径流造成的水体污染。
经调查,水库上游主要有西伽河、徐洼河、下十河三条支流，夏季三条河道取水测得的总氮和硝氮超出库区2.9倍和6.26倍，说明外源污染也是富营养化的重要原因。根据现有资料和实地调查上游没有较大工矿企业，流域内人口4.6万人，为农业种植和果树种植区，面源污染主要为生活污水、化肥流失、农药残留等形成，上游入库河流沿河有畜禽养殖养殖大棚的养殖废水未处理直接入河道，为主要污染源。
3水库水体富营养化防治对策
3.1加大生物防治措施。水库藻类数量随水温升高呈上升趋势，N/P的比值介于33—115，TN和TP营养盐比较充足，为藻类大量繁殖提供了最有利的条件，在光照条件好的情况下，藻类大量繁殖，发生水华，高峰时候藻類数量已经达到3300万个/L。藻类种类主要有绿藻、蓝藻、硅藻、金藻、甲藻、裸藻、黄藻七门52属，其中绿藻最多，蓝藻次之。高藻水致使水处理成本增加，可产生藻毒素威胁水质安全。
去除藻类采取生物防治措施是经济高效的方法，利用滤食性淡水鱼类食用藻类的特点，通过投放滤食性鱼治理藻类。近5年来，周村水库每年投放鲢鳙约40万尾，规格为5克/尾，此项措施一举两得，据测算每年消除藻类250万公斤，滤食性鱼增重25万公斤[3]，产生经济效益约150万元。要在此基础上，继续加大投放白鲢、鳙鱼等滤食性鱼类的力度。
3.2实施内源污染治理。库区淤积严重，据监测,水库建成以来，淤积量240余万方。网箱养殖的残留物堆积在库底，底泥中富集了大量污染物，不断向水体中释放。研究和制定底泥清淤工程方案，分期实施底泥清淤工程。采取风力曝气、研制有助于消化、分解底泥污染物的菌种等强化生物治理有效消除内源污染。
3.3加强入库口湿地建设。在上游河流入库口蓄水高程以上建设湿地，形成污染缓冲带，有效拦截入库污染物，栽种耐水性芦苇、水草等植物和莲藕等经济作物，利用植物吸附氮磷，进一步降低氮、磷污染物入库量。
3.4强化上游库区管理。控制点源污染，在保护区内设置警示牌和宣传标语，提高库区群众保护水源地的认识。加强水利、环保、国土等部门的联合执法，水库流域内禁止新上排污工业项目，拆除违法排污项目。城镇生活污水处理达标排放，建设生态养殖场和养殖小区，循环养殖，减少农村养殖业污染，采取有力措施防止新污染源的出现。逐渐实施面源治理，逐年降低化肥使用量，增加施用有机肥料，减少农药使用量，严禁施用高毒、高残留农药等措施控制面源污染。
4 结语
水体提前老化，富营养化加快是当前水库面临的主要问题，水库水功能退化，造成地区水质型缺水。本文通过对周村水库富营化评价，分析了富营化的原因，总结了采取清理网箱养鱼、生物治理等改善水质措施的经验并提出的防治对策，对类似的水库水污染治理有借鉴作用。目前，对水库底部沉积物形成内源污染治理的方法较少，特别是对网箱养鱼造成过污染的水库要加强监测、研究更有效的生物治理方法，提升水库管理水平，保护好地表水水源，对保障地区经济发展和居民生活用水安全有重要意义。
参考文献：
1、林秀雁、卢昌义《厦门汀溪水库富营养化评价方法初探》[J]厦门大学报<自然科学版>，2011，(01)，144-148
2、银媛媛《青狮潭水库水质变化趋势及富营化评价》[J]仪器仪表与分析监测，2012，（02），39-40.
3、赵卫华、刘云国、卢承志《龙湘水库富营化评价和防治对策》人民长江，2006，（04）21-22.