近年来于桥水库水环境变化趋势分析

近年来于桥水库水环境变化趋势分析

本文以天津市于桥水库近三年（2010-2012）水质监测数据为依据，从水环境化学角度出发，对涉及的主要水环境指标进行分析，探讨主要污染物的来源及污染物含量随季节变化的情况。结果表明，由于库区周边工业、农业的迅速发展，造成水库环境压力不断加大，尤其是总氮，近三年平均含量达2.02mg/L，超出地表水Ⅲ类水体标准2倍；从季节变化角度来看，汛期是水库养分富集的高发期。本文以现有数据为基础，对水库未来水质变化作出趋势预测，为日后制定针对性库区水环境管理政策提供决策依据。

研究区概况

于桥水库是引滦入津工程中的重要调蓄水库，以防洪、城市供水为主，兼顾灌溉、发电等工农业生产，自1983年通水以来，每年向天津地区输送近10亿m3淡水，对天津市的社会经济发展起到了巨大的促进作用。于桥水库控制流域面积为2060km2，总库容15.59亿m3，正常蓄水位21.16m，主要接纳沙河、黎河、淋河3条河流的汇水，其中黎河和沙河在入库前10km处汇集形成果河。于桥水库流域属温带大陆大陆季风型半湿润气候，年平均降水量为748.5mm，其中汛期6～9月份的降水量约占全年总降水量的83%.

于桥水库作为天津市主要的饮用水水源地，近年来随着天津市社会经济的快速发展，工业农业排放的污染物急剧增加，水库遭受到严重的污染，水体富营养化趋势明显，控制上游及库区污染负荷，改善水生态环境已经迫在眉睫。本研究拟通过对于桥水库进行连续采样监测，获取水库水质变化机理及规律，为相关部门进行水库管理提供技术基础。

材料与方法

1.采样点的设置

考虑到库区面积较大，水质受库区条件影响在空间上分布不均的特点，故布设5个在空间分布具有代表性的库区采样点，分别为库中心（117.5084E，40.04306N），库心北（117.5043E，40.05728N），库心南（117.5076E，40.02611N），库心西（117.4881E， 40.04006N），库心东（117.5408E，40.04222N）；考虑到上水库采样方案的代表性及均一性，加设峰山南为库东侧入库采样点位（.5833E，40.02639N）。

2.实验室分析

于桥水库水质监测工作每月进行两次，库中心和峰南山采样点水质常年逐月监测，其余样点集中于4-11月（降水期）集中监测。检测项目包括pH、总磷、正磷酸盐、总氮、叶绿素a、溶解氧。所涉及的项目监测及分析方法分别按照《水和废水监测分析方法》和地表水环境质量标准（GB3838-2002）中规定的地表水

环境质量标准基本项目分析方法进行。

3.数据处理

采用SPSS软件对实验室监测数据项目之间进行统计分析，采用origin8.5绘制监测数据的时间变化曲线。

于桥水库pH值常年为8.5左右，属于弱碱性水体。由图2可看出，该水库pH值呈现明显的季节性变化趋势，从春季开始pH值上升，并在7月汛期来临之前达到峰值，其中2010年的峰值达到了8.95，之后水库pH值逐渐下降但仍维持在较高的水平，从11月份开始到次年的2月份pH出现波动，其中2月份出现一个小峰值。这种随季节变化的趋势主要是受气温的影响。从4月份开始气温急速上升，库区温度开始升高，造成夏季高pH的现象，此外，受到库区调水的影响，大流量的入水加速了水体的解离反应，并且大量养分的汇入，适宜的光照、温度条件，致使水体中藻类及其他浮游生物的大量繁殖，吸收消耗大量的CO2，促使水中碳酸不断分解，造成pH值明显升高。冬季出小现峰值则主要受到上游来水影响，可由同一时期峰南山监测点数据证明。

2.总磷变化分析

从近3年监测数据来看，总磷含量基本在0.05mg/L，三年平均值为0.04mg/L，达到地表水Ⅲ类标准（0.05mg/L）。水库总磷浓度依然随季节变化呈现出规律，冬季普遍较低，春季开始上升，夏季达到峰值，进入秋季总磷浓度则逐渐降低。其总变化趋势是夏季>秋季>春季>冬季。

沿水流方向分析，通过对峰南山、库心东、库心、库心西4个监测点的检测结果显示，总磷年平均含量分别为0.09mg/L，0.04mg/L，0.03mg/L，0.03mg/L，上游的总磷含量高于下游的总磷含量。这是由于上游存在多个点污染源和面污染源排放，致使上游来水总磷浓度偏高，峰值达到0.26mg/L，超过Ⅲ类标准的5倍以上。由于磷元素迁移能力较低，因此随着上游水进入库中，含磷化合物经物理、化学沉降，同时受到藻类等生物的吸收，总磷含量沿水流方向一直降低。

3.总氮变化分析

于桥水库总氮浓度常年高于1mg/L，尤其在2012年，全年平均浓度达到2.99mg/L，是Ⅲ类水质标准的3倍。监测数据显示，若不考虑2012年8-9月期间总氮异常值，总氮从12月份到次年的6月份均处于高浓度，7月份汛期开始总氮浓度呈现下降趋势，前者主要受外部调水的影响，在此期间大量浓度较低的上游来水造成总氮浓度下降，对水库中相对较高的总氮起到了一定稀释作用，之后总氮浓度下降，则主要是由于藻类等生物对水体中速效氮的不断消耗，随着汛期的到来，暴雨造成较强烈的地表冲刷，大量不同形态的氮素随着径流汇入于桥水库，造成了水库总氮水平在这一期间的上升。2012年，水库的氮污染呈现出加重趋势，特别是汛期期间，总氮浓度呈直线式升高。

4.叶绿素变化分析

5.溶解氧变化分析

于桥水库近3年溶解氧年平均值为4.04mg/L，超过Ⅲ类水标准（5mg/L）。溶解氧含量同样存在明显的季节性变化，夏季6月份开始溶解氧含量升高，且8月份达到最大值，之后呈现下降趋势，冬季12月份到次年春季5月份一直处于较低的水平。一般来讲，溶解度与温度呈负相关，然而图7数据却显示溶解氧与温度呈现正相关，因此其他因素对溶解氧的影响超过了温度的影响。这可能是由于叶绿素作为初级生产力，在夏季适宜的光照、温度条件下产生氧气的速率高于消耗的速率，致使水中溶解氧含量升高，同时由于夏季水库表层与深层水体之间的温度梯度进而造成的水流垂直交换也是增加水体中溶解氧的另一因素。由于水中溶解氧的含量是衡量水体自净能力的指标，因此可以看出夏季该水库的自净能力较强。

近些年于桥水库周边工业、农业都有快速发展，致使水库水质受到较严重的污染，特别是总氮呈现出逐年上升的趋势，主要是由于上游来水的影响，因此需加强对上游水的监测，一旦发现监测项目超标严重应停止水库调水。

从季节变化角度来看，夏季是水污染负荷指标严重超标季节，这一期间正值汛期，暴雨强烈冲刷地表，各种点污染源及面污染源产生的污染物随着径流汇入于桥水库，造成了水库急速污染。加之适宜的温度、pH值，以及丰富的营养物质又为藻类的爆发构成隐患，因此相关部门应该重视夏季水库的管理，切实保障天津市水源地的水质。

对于桥水库水质需加强监测，通过现有数据以及水质预测模型对水库进行研究，科学制定切实可行的恢复和保护措施，并为管理部门提供可靠依据。