辽宁地区16座水库水质变化趋势分析与风险研究_王璐.pdf

2 0 2 3年1月J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y第2 5卷 第2期收稿日期:2 0 2 2-1 0-2 5作者简介:王 璐(1 9 8 9-),女,工程师,研究方向为环境监测与分析。辽辽宁宁地地区区11 66座座水水库库水水质质变变化化趋趋势势分分析析与与风风险险研研究究王 璐(辽宁省生态环境监测中心,辽宁 沈阳1 1 0 0 6 1)摘要:对辽宁省水库近2 0年的监测数据进行整理、分析,发现全省监测的水库中水质总体保持稳定,但水库营养状态指数有不同程度上升,得出了结论:辽宁地区1 6座水库未来存在富营养化风险。采用相关性分析和多元线性回归分析了水库各项监测数据,结果表明:入库河流总氮浓度是对库区水质影响较大的因素,是造成水库总氮浓度上升的主要原因之一。为此,提出了未来应以水库上游及周边非点源为主要综合防治对象,将入库河流总氮、总磷作为重要控制指标,以实现总氮、总磷负荷削减,减轻入库氮磷负荷压力。关键词:水库;变化趋势;风险研究;辽宁省中图分类号:X 5 2 文献标识码:A 文章编号:1 6 7 4-9 9 4 4(2 0 2 3)0 2-0 1 0 3-0 4A n a l y s i sa n dR i s ko fW a t e rQ u a l i t yC h a n g eT r e n d s i n1 6R e s e r v o i r s i nL i a o n i n gP r o v i n c eW a n gL u(L i a o n i n gP r o v i n c i a lE c o l o g i c a lE n v i r o n m e n tM o n i t o r i n gC e n t e r,S h e n y a n g,L i a o n i n g1 1 0 0 6 1,C h i n a)A b s t r a c t:A f t e r s o r t i n go u t a n da n a l y z i n g t h em o n i t o r i n gd a t ao f t h e r e s e r v o i r s i nL i a o n i n gP r o v i n c e i n t h ep a s t2 0y e a r s,i t i s f o u n d t h a t t h ew a t e rq u a l i t yo f t h e r e s e r v o i r sm o n i t o r e d i nt h ep r o v i n c e i sg e n e r a l l ys t a b l e,b u tt h en u t r i e n t s t a t e i n d e xo f t h e r e s e r v o i r sh a s r i s e n t ov a r y i n gd e g r e e s.I t i s c o n c l u d e d t h a t 1 6r e s e r v o i r s i nL i a-o n i n gP r o v i n c ea r ea t r i s ko f e u t r o p h i c a t i o n i n t h e f u t u r e.T h r o u g hc o r r e l a t i o na n a l y s i s a n dm u l t i p l e l i n e a r r e-g r e s s i o na n a l y s i so fv a r i o u sm o n i t o r i n gd a t ao f t h e r e s e r v o i r,i t i s c o n c l u d e d t h a t t h e i n c r e a s eo f t o t a l n i t r o g e nc o n c e n t r a t i o n i nt h e i n f l o wr i v e r i sam a j o r f a c t o r t h a th a sag r e a t e r i m p a c to nt h ew a t e rq u a l i t yo f t h er e s e r-v o i r a r e a,w h i c h i so n eo f t h em a i nr e a s o n s f o r t h e i n c r e a s eo f t o t a l n i t r o g e nc o n c e n t r a t i o n i nt h e r e s e r v o i r.I nt h e f u t u r e,t h en o n-p o i n t s o u r c e sa t t h eu p s t r e a mo f t h er e s e r v o i ra n da r o u n dt h er e s e r v o i rs h o u l db et a k e na s t h em a i no b j e c to f c o m p r e h e n s i v ep r e v e n t i o na n dc o n t r o l,a n dt h e t o t a ln i t r o g e na n dp h o s p h o r u s i nt h e i n-f l o wr i v e r s h o u l db e t a k e na s i m p o r t a n t c o n t r o l i n d i c a t o r s t o r e d u c e t h e t o t a l n i t r o g e na n dp h o s p h o r u s l o a da n dr e d u c e t h ep r e s s u r eo nt h en i t r o g e na n dp h o s p h o r u s l o a d i nt h er e s e r v o i r.K e yw o r d s:r e s e r v o i r s;c h a n g e t r e n d s;r i s kr e s e a r c h;L i a o n i n gP r o v i n c e1 辽宁省水库概况辽宁省地势复杂,水系河网密集。根据第一次全省水利普查结果发现,全辽宁省共有水库9 1 4座,总库容1 8 4.6 9亿m315。水库具有灌溉、保障河流水量、排涝、发展国民经济和人民安居乐业的重要作用。因此,水库的水质状况及变化趋势一直以来都受到管理部门的高度重视。辽宁省每月例行监测共1 6座大型水库(库容量大于1亿m3),总库容量为2 6 2.9 3亿m3。大伙房、碧流河、水丰、观音阁、桓仁、铁甲、石门、闹德海、汤河、柴河、清河、白石、阎王鼻子、乌金塘和宫山咀1 5座水库具有生活饮用水功能,葠窝水库为工业和农业灌溉用水功能。2 0 2 0年,监测的1 6座水库总蓄水量为1 3 0.8 6亿m3,平均蓄水率为4 9.8%61 0。辽宁省水库水质每月监测一次。监测项目分别为水温、p H值、电导率、溶解氧、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、氨氮、总氮、总磷、铜、锌、氟化物、硒、砷、汞、镉、六价铬、铅、氰化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂、硫化物、粪大肠菌群、透明度、叶绿素a和301DOI:10.16663/ki.lskj.2023.02.014 王 璐:辽宁地区1 6座水库水质变化趋势分析与风险研究环境与安全水位共2 7项,碧流河水库、大伙房水库和水丰水库还额外增测化学需氧量。监测方法与河流水质监测方法相 同。水 质 评 价 采 用 地 表 水 环 境 质 量 标 准(G B 3 8 3 82 0 0 2)中类标准,葠窝水库按类标准评价,水温、粪大肠菌群不参与评价,总氮单独评价。富营养化状况采用中国环境监测总站文件 关于印发湖泊(水库)富营养化评价方法及分级技术规定的通知 总站生字2 0 0 10 9 0号中规定的综合营养状态指数法评价,叶绿素a、总磷、总氮、透明度、高锰酸盐指数5项指标参与评价。按照综合营养状态指数,分为贫营养、中营养、富营养、轻度富营养、中度富营养、重度富营养1 02 0。2 辽宁省水库变化趋势2.1 全省水库水质总体保持稳定监测的1 6座大型水库近年来蓄水率有所上升,2 0 2 0年比2 0 1 5年蓄水率上升1 7%,比2 0 1 0年上升2.8%。全省水库蓄水量呈逐渐上升趋势。对2 0 0 02 0 2 0年进行监测的1 6座水库水质监测数据进行分析发现,全省水库水质保持稳定,以类水质为主,大部分水库水质达到功能区使用标准。但分析近2 0年数据发现,全省部分水库总氮、总磷浓度均有所上升,其中,石门和柴河水库总氮浓度上升趋势最为明显,分别上升1 4 1%和3 6 4%。桓仁和汤河水库总磷升高趋势较明显,分别上升1 5 4%和5 6 7%(图1、2)。图1 石门、柴河水库总氮浓度均值变化趋势图2 桓仁、汤河水库总磷浓度均值变化趋势2.2 富营养化指数有所上升1 6座大型水库营养状态均为中营养,但分析数据发现,1 0座水库综合营养状态指数具均出现不同程度的上升趋势。其中,桓仁水库上升幅度最大;部分水库综合营养状态指数升高明显,存在富营养化风险;碧流河、桓仁、闹德海、葠窝、阎王鼻子、宫山咀6座水库近5年均有月份出现轻度富营养化现象。如果进行总氮单因子分析,辽宁省水库总氮污染仍较为严重,水库总氮浓度均超过类水质标准,各年度均有水库总氮浓度超过类水质标准,2 0 2 0年最多。按总磷单因子评价,各年度总磷浓度以符合类水质标准为准,在5 0.0%9 3.8%之间(图3)。2.3 入库河流氮污染加重对库区水质影响较大对近2 0年的入库河流水质进行分析发现,1 1座总氮浓度上升的水库中,碧流河、大伙房、观音阁、铁甲、汤河和柴河6座水库入库河流总氮浓度出现不同程度的上升,且上升趋势与库区总氮浓度上升趋势总体吻合。说明入库河流总氮浓度上升对库区水质产401 2 0 2 3年1月绿 色 科 技(J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y)第2期生了较大影响,是造成水库总氮浓度上升的主要原因之一。未来应引起相关管理部门的重点关注,后续可进行进一步研究及调查,为更好地治理水库及河流水质提供基础支撑。图3 全省水库综合营养状态指数变化趋势2.4 水库风险预测研究氮磷是湖、库富营养化的主要影响因子,湖库汇总氮、磷水环境容量是水体富营养化的重要依据,对水库富营养化会产生重要的影响。水库中氮磷浓度升高,且随着植被和土壤被水淹没,会产生大量有害物质,对水库水体富营养化埋下隐患。浮游植物在发生光合作用的时候,对于氮磷吸收也是按照一定的原子比进行的,该比例为1 6 1时,是藻类发生爆发性生长的必要条件6。同时总磷和总氮作为水生生物的重要营养物质来源,其浓度的升高会直接导致水生生物的过量繁殖,进而使水体中的溶解氧迅速被消耗,造成水体透明度下降、有机质上升,高锰酸盐指数升高(表1)。利用P e a r s o n相关性分析和多元线性回归分析辽宁省1 6座水库监测数据,辽宁省1 6座水库富营养化在不同季节的环境限制因子各有不同,但是磷、氮、水温 等 均 对 水 质 富 营 养 化 具 有 很 大 影 响。利 用P A SW软件的频率直方图和频率描述统计功能对全省1 6座水库的C h l-a含量的累计频率