新立城水库水体富营氧化的成因分析和治理对策
[摘要]：本文介绍了新立城水库的水体富营养化的缘由，并浅析了水体富营养化的相关原因，提出了治理的具体措施和相关实践，并取得了初步的效果，并对未来的治理提出了方向。
毕业论文网 Abstract: The article aims to introduce the conditions of eutrophication of the water body in reservoir of xinli city, briefly analyze the reasons behind, provide concrete measures and practices in treatment in prime effects, and point out the direction for future management. [关键词]: 水体富营养化水华氮磷浓度比水质治标和治本措施 Key Words: eutrophication of the Water Body, blooms, concentration ratio of nitrogen and phosporus, water quality, measures to manage symptoms and root 中图分类号：P463.24文献标示码：A 文章编号： 1 概述 新立城水库枢纽工程位于吉林省长春市净月旅游经济开发区内的伊通河上，水库坝址以上河长114.8公里，控制流域面积1970平方公里。
水库流域多年平均降雨量601毫米，多年平均天然径流量2.16亿立方米，水库洪水主要由夏汛降水所形成，其主要来源为伊通河本流及其支流伊丹河。
水库工程按五百年一遇洪水设计,可能最大洪水校核。
水库工程规模为大（2）型水库，工程等别为Ⅱ等，主要建筑物级别为2级。
新立城水库是长春市唯一的大型防洪屏障,防洪保护城区面积140平方公里,人口278万人。
设计年供水量7920万立方米，供水保证率95%。
水库运行以来，发挥了较显著的防洪兴利综合效益。
截止2008年底，兴利方面累计供给城市用水40.6亿立方米，保证长春市超百万居民的生活用水和数百个厂矿企业的生产用水。
此外，还提供农田灌溉用水6.14亿立方米。
2 对水库2007年及2008年出现蓝藻的分析 2.1 水库蓝藻的爆发及危害 2007年7月12日水库取水塔周围水面出现大量蓝藻聚集，随后几天面积逐步扩大，特别在取水塔周围尤为严重，局部出现了水华的现象，并通过输水洞进入到供水管道，使水厂处理负担加大，造成水厂减量取水，直至停止从新立城水库取水。
导致长春市部分城区断水、工厂停产、居民小区生活用水用消防车来保障，不仅使水库蒙受了巨大的经济损失，而且对长春市部分区域的生产、生活产生极大的影响。
2.2 水体富营养化的形成机理 天然水体中由于过量营养物质（主要是指氮、磷等）的排入，使水体中营养物质迅速富集, 导致各种水生生物、植物异常，特别是蓝、绿藻过度繁殖和生长，水体透明度下降, 溶解氧含量降低, 水质恶化，严重时发生“水华”, 大量水生生物死亡,水变腥变臭,这种现象称作水体富营养化。
这种情况经常发生在湖泊、海湾等相对封闭, 水流缓慢的水体。
2.3 对水库2003年至2008年水质资料分析 2.3.1 年度水质资料分析 针对水体富营养化的两项主要指标氮、磷的含量，采用吉林省水文水资源局的化验资料对其进行了统计分析，分别为年均及7，8，9月3个月的均值，详见下表1： 年份 氮均值（mg/L） 磷均值（mg/L） 二者相比 来（出）水量（） 2003 0.57/0.61 0.06/0.06 9.50/0.53 0.44 2004 0.67/0.83 0.10/0.15 6.70/5.43 0.64 2005 1.08/1.31 0.18/0.37 6.00/3.53 3.27 2006 1.36/1.44 0.05/0.05 27.20/30.79 2.46（1.93） 2007 1.97/1.87 0.07/0.14 28.14/13.36 1.24（1.08） 2008 1.14/1.16 0.05/0.08 22.80/14.46 2.45（1.62） 由上表可知：在年度均值上，对淡水富营养化的关键指标磷由2003年的0.057 mg/L增加到2005年最大的0.177mg/L，增长了2.11倍；而另一项指标氮由2003年的0.573 mg/L达到2007年最大1.972mg/L，增长了2.44倍；水体中原有的氮磷平衡被破坏，为2007年里蓝藻的爆发准备了物质条件。
另一方面对三个月氮磷合计值进行统计分析：对淡水富营养化的关键指标磷在2004、2005年的的三个月中变化最为巨大，但二者相比的比值却在6倍以下；2006年指标磷的指标相对正常，但二者相比的比值达30倍；2007、2008年7月至9月蓝藻出现时指标磷的指标较多，而且二者相比的比值在13倍至14.5倍之间。
2.3.2汛期水温资料分析 根据水库水文站水温资料：在2006、2007、2008年7月的平均水温都高于其他各年，但2006年没有出现蓝藻；2007、2008年8月出现蓝藻时，2008年月平均水温高于其他年份，而2007年月平均水温与其他年份相差不大。
2.4 水库水体蓝藻出现原因分析 在研究氮、磷物质与水质富营养化过程中，氮、磷浓度的比值与藻类增殖有密切关系。
日本湖泊科学家研究指出，当湖水的总氮和总磷浓度的比值在10∶1～15∶1的范围时，藻类生长与氮、磷浓度比值存在直线相关关系。
若总氮和总磷浓度之比不在此范围时，则藻类增殖可能受到影响。
如表2中2007、2008年水库水体中总氮和总磷所占比例情况也印证了此种情况，特别是2007年中四个月和三个月的比值均在此范围内，2007年蓝藻出现也相对严重些；2003至2006年水库水质的氮、磷比则不在范围，虽然2004、2005年氮磷的指标逐渐升高，但也没有出现水面大量蓝藻等水生生物的现象。
当然，新立城水库的蓝藻出现也跟水温有间接的关系，但不是主要原因。
从以上相关资料可以得出：由于水库流域从2000年到2005年经历由枯水年到丰水年转变过程中，特别是2001年水库蓄水量最低时只有138 万立方米，随后几年流域来水量也不多，直至2004年和2005年流域来水量逐年加大，水库水位达到主汛期汛限水位，将上游多年沉积的氮磷等营养物通过地表径流进入地面水体中或下渗, 通过土壤进行横向运动,最后排入水库水体中，导致水库水体富营养化的加剧；从表1可体现出来，又通过一系列的物理、化学等过程，在2007、2008年氮磷对比度相对适合，水温也较常年相对较高时，导致水中藻类快速生长，出现了蓝藻的集中爆发。
3 污染源调查 通过调查，水库流域包括5个乡镇，主要在伊通县境内，伊通县是一个农业县，工业并不发达，基本没有大中型工业和矿山，主要以农业为主，水田较多，山地基本绿化；因此，水库的氮磷等营养物质的来源主要来自未加处理的生活污水、有机垃圾和家畜家禽粪便以及农田施用的化肥、农药，其中最大的来源是农田上施用的大量化肥、农药。
同时，由于水库枢纽已运行近50年，水体中的底泥在还原状态下会释放磷酸盐，也会增加磷的含量。
4 主要对策 新立城水库作为省会长春市主要地表水供水水源地之一，针对影响水库水体富营养化的相关因素，已建立一套水污染防治体系，从控制污染源为主，到充分发挥水利工程调度优势等措施为辅，来有效防止水质污染和水体富营养化的发生，保护好供水水源的水质。
主要从治标和治本措施两个方面来进行，即退耕还林还草、恢复植被，以及通过增加供水量、泄洪、泄藻来加快水体交换的力度等行之有效的工程措施和非工程措施来改变和恢复生态环境，取得了很好的成效。
具体如下： 4.1 治标措施 主要通过采取在取水塔增加防护措施，利用丰水年的有利时机，加强科学调度，确保蓝藻等水生生物不进入取水塔，保证城市供水。
4.1.1 在取水口周围布设增氧机，通过增氧机的工作，可以有效阻挡上游水生生物接近取水口，防止蓝藻等水生生物污染供水管道，进入净水厂；同时也增加了取水口区域水体的含氧量，抑制蓝藻的繁殖，在一定程度上保证了原水水质。
4.1.2 利用丰水年的有利时机，加强科学调度，利用冲锋舟制造波浪，配合叠梁泄水，将富集在水面的蓝藻等水生生物集中下泄；一般情况下水库深层水中营养物质浓度高于表层，故通过溢洪道底孔泄水，把营养物质较丰富的深层水排掉，从而使含营养物质较多的底部水体及时更新，对于减少水库水体营养物质发挥了重要作用。
2006年至2008年总输出水量达4.6亿立方米，见表1，使水库的水体得到了及时的更新，在一定程度上也降低了水体中氮、磷的浓度 4.1.3 及时清除水库水面漂浮物，如上游洪水冲下来的玉米秸、树枝、杂草、农药瓶等，确保其不在腐烂、分解成有机质，增加水体的富营养化程度。
4.1.4结合大库养鱼，向水库中投放鲢鱼、草鱼等鱼苗，来滤食藻类及其他水生物。
4.2 治本措施 主要从控制导致水质富营养化的氮、磷营养物质入手，减少水库水体中氮磷的浓度，采取了以下措施： 4.2.1 对水库一级保护区进行封闭管理，实施水源地保护工程建设。
在221m高程设置围栏、绿化带将整个库区保护起来，防止人、牲畜进入库区，一期工程从2008年已开始建设，到2009年底基本完成。
4.2.2 在伊通县城建立污水净化厂，对城区生活等污水进行处理，以减少氮磷通过地面径流进入水库，此项工程正在进行中。
4.2.3 在水库入河口人工营造湿地，种植芦苇、柳条等灌木或水生植物，来拦截水中漂浮物和吸收氮、磷元素进行代谢活动以去除水体中氮、磷营养物质，同时植物和根区微生物共生，产生协同效应，净化污水。
经过植物直接吸收、微生物转化、物理吸附和沉降作用除去氮、磷和悬浮颗粒，同时对重金属分子也有降解效果。
水生植物一般生长快，收割后经处理可作为燃料、饲料，或建立沼气池，以此作为原料，可产生一定的经济效益，可谓一举两得。
此工程计划2010年实施。
4.2.4 争取国家资金，对水库进行清淤，减少底泥对水库富营养化的影响。
4.2.5 科学调度，实行计划供水，保持水库水体本身的自净能力。
5 结论 根据吉林省水文水资源局的监测结果：2007年以来对新立城水库进行水质状况评价，评价参数选择为pH值、化学需氧量、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、氨氮、总氮、总磷等7项。
评价结果见下表2。
表2新立城水库水质评价表 年 类别 pH值 化学需氧量 高锰酸盐指数 五日生化需氧量 氨氮 总氮 总磷 无量纲 mg/L 2007 年均值 8.47 21.5 4.9 2.9 0.24 1.97 0.07 水质类别 Ⅰ Ⅳ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅴ Ⅳ 2008 年均值 8.05 17.0 5.0 2.6 0.26 1.14 0.05 水质类别 Ⅰ Ⅲ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅳ Ⅲ 2009 年均值 8.27 17.1 4.4 3.8 0.19 0.99 0.04 水质类别 Ⅰ Ⅲ Ⅲ Ⅲ Ⅱ Ⅲ Ⅲ 新立城水库2007年至2009年三年间的水质综合评价为Ⅲ类，从上表可以看到，2007年总氮、总磷和化学需氧量的指标超过了Ⅲ类水标准；2008年总氮超过了Ⅲ类水标准；2009年的各项指标均在Ⅲ类水标准之内。
虽然，新立城水库水体富营养化的治理和探索取得了一定的成绩和效果，但是水库水体富营养化的治理和探索是一个长期的过程，包括需要对氮磷的来源进行定量分析以及对水库水体的物理化学过程进行进一步的研究等，还有漫长的道路要走；而且水体富营养化的治理是一个流域内的综合治理，需要政府各部门的通力协作，才能够从根本解决问题！ 参考文献： [1] 吉林省水文水资源局水质监测资料. [2] 中华人民共和国国家标准 地表水环境质量标准（GB3838—2002） [3] 方子云.水资源保护工作手册[M].河海大学出版，1988. 注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。