1. 引言
暮底河水库位于云南省文山市城西北部，盘龙河右岸一级支流暮底河下游河段，属红河流域泸江水系，是文山市重要的供水水源地。暮底河水库为中型水库，设计库容5784.90万立方，正常蓄水位1338.00 m，相应库容5677.20万立方米，兴利库容4572.14万立方米，灌溉面积5.28万亩。每年提供城市工业、生活用水2451万立方米。近年来，随着经济社会的发展，城镇化推进等因素，暮底河水库入库污染物趋势加剧。经验表明，随着水库运行时间的不断增长，水库外环境污染物的汇入及水库水体流速较慢，水库污染物富集且降解污染物的能力下降，可能会引起水库水环境质量下降面临环境风险。[1]本文根据暮底河水库取水口2013~2022年监测数据，取监测指标年平均值对暮底河水库水质进行分析与评价。
2. 监测基本情况
2.1. 监测断面
为了解暮底河水库水质状况，本文采用暮底河水库取水口监测断面2013~2022年连续10年监测数据进行分析评价。
2.2. 监测项目
选取《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002) [2]表1中总氮(TN)、总磷(TP)、叶绿素a (chla)、CODMn、溶解氧(DO)、pH和透明度(SD)等参数。
2.3. 评价及分析方法
水质类别采用《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)表1进行单因子评价。营养状态评价选取总氮(TN)、总磷(TP)、叶绿素a (chla)、透明度(SD)及高锰酸盐指数(CODMn) 5项进行计算，采用营养状态指数法评价。同时，水库水质的污染变化趋势采用Spearman秩相关系数法进行评价。
3. 水质评价及变化趋势分析
3.1. 2013~2022年暮底河水库水质变化趋势分析
评价参数选取国家《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中的总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(CODMn)、溶解氧(DO)、pH和透明度SD等。暮底河水库取水口2013 ~2022年水质监测重点指标参趋势变化见图1。
对2013~2022年暮底河水库监测数据进行分析，从图1趋势变化图可以看出，2013~2022年，总磷、pH、BOD5指标基本保持稳定，变化不明显；总氮、叶绿素a和CODMn呈现明显的上升趋势；溶解氧指标在2019年后有呈现上升趋势；但透明度指标在2013~2022年间呈现不断下降的趋势。根据国家《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)对水库指标进行单因子评价，其评价结果见表1[2]。根据《地表水环境质量评价办法(试行)》规定评价指标为：《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)表1中除水温、总氮、粪大肠菌群以外的21项指标，总氮不作为日常水质评价指标。可以看出暮底河水库2013~2022年间，除2017、2019、2022年三年出现总氮超标，其他指标均未出现超标现象，这一现象可能与当地的农业结构和地形及土壤性质相关。水库水质状况较好，水质类别为Ⅱ类。
Figure 1. Trends in key water quality monitoring indicators of Mudihe Reservoir from 2013 to 2022
图1. 暮底河水库2013~2022年水质监测重点指标变化趋势
Table 1. Water quality pollution status of Mudihe Reservoir from 2013 to 2022
表1. 暮底河水库2013~2022年水质污染状况
项目 年份 |
水质类别 |
超标项目和超标倍数 |
2013 |
Ⅱ |
无 |
2014 |
Ⅱ |
无 |
2015 |
Ⅱ |
无 |
2016 |
Ⅱ |
无 |
2017 |
Ⅱ |
总氮0.12倍 |
2018 |
Ⅱ |
无 |
2019 |
Ⅱ |
总氮0.12倍 |
2020 |
Ⅱ |
无 |
2021 |
Ⅱ |
无 |
2022 |
Ⅱ |
总氮0.09倍 |
3.2. 富营养化评价
造成水体富营养化是由于河流或湖泊等水体中过量的营养物质氮、磷等使藻类以及其他水生生物快速生长，水体透明度和溶解氧变化，造成水体水质恶化，加速水体老化从而使水体生态系统和水功能受到阻碍和破坏。[3]目前，有关湖泊富营养化的评价方法主要有：特征法、参数法、生物指标评价法、磷收支模型法、营养状态指数法和数学分析法。其中，营养状态指数法(TLI)是综合多项富营养化指标，包括湖水透明度、藻类叶绿素含量以及湖水总磷浓度并将其转换为营养状态指数，从而对湖泊营养状态进行连续分级的方法。[3]-[8]根据《湖泊(库)富营养化评价方法及分级技术规定》评价标准(总站[2001] 090号文件)，用TLI法对暮底河水库2013年~2022年进行富营养化状态评价，指标中5个因子相应权重分别为W(chla) = 0.266，W(TP) = 0.188，W(TN) = 0.179，W(CODMn) = 0.183，W(SD) = 0.183，其富营养状态综合评价表见表2，综合营养状态指数及各水质参数TLI(j)变化趋势见图2。
从表2及图2中可以看出，2013~2022年，各项营养指标中总氮、叶绿素a和CODMn对富营养化贡献较大，每年各项营养指标贡献率均≥17.5%。W(chla)、W(TN)、W(SD)总体呈现逐年升高的趋势。暮底河水库2013~2022年营养状态指数在32~40之间，水库均处于中营养状态，从2013年至2016年间，TLI指数呈现快速增长趋势，然后在2016~2022年间基本保持稳定后略有所上升，总体呈现上升趋势。从表3计算结果可以发现，营养状态指数变化趋势定量分析秩相关系数rs = 0.759且>r (0.564)，呈现明著上升趋势。
Table 2. Comprehensive evaluation of eutrophic status from 2013 to 2022
表2. 2013~2022年富营养状况综合评价表
年份 |
Chla |
SD |
TP |
TN |
CODMn |
TLI |
营养 状况 |
μg/L |
TLI |
m |
TLI |
mg/L |
TLI |
mg/L |
TLI |
mg/L |
TLI |
2013 |
2 |
33 |
4.00 |
24 |
0.015 |
26 |
0.72 |
49 |
4.2 |
39 |
34 |
中营养 |
2014 |
1 |
25 |
4.00 |
24 |
0.012 |
23 |
0.84 |
52 |
4.0 |
38 |
32 |
中营养 |
2015 |
2 |
33 |
4.04 |
24 |
0.011 |
21 |
0.75 |
50 |
4.9 |
43 |
34 |
中营养 |
2016 |
3 |
37 |
3.77 |
25 |
0.018 |
29 |
0.95 |
54 |
6.0 |
49 |
39 |
中营养 |
2017 |
4 |
40 |
3.68 |
26 |
0.016 |
27 |
1.12 |
56 |
5.9 |
48 |
39 |
中营养 |
2018 |
2 |
33 |
3.77 |
25 |
0.014 |
25 |
0.95 |
54 |
5.1 |
44 |
39 |
中营养 |
2019 |
3 |
37 |
3.37 |
28 |
0.016 |
27 |
1.12 |
56 |
5.8 |
48 |
39 |
中营养 |
2020 |
3 |
37 |
3.08 |
29 |
0.008 |
16 |
0.92 |
53 |
6.3 |
50 |
37 |
中营养 |
2021 |
5 |
42 |
2.57 |
33 |
0.010 |
20 |
0.94 |
53 |
5.8 |
48 |
39 |
中营养 |
2022 |
6 |
44 |
2.54 |
33 |
0.015 |
26 |
1.09 |
56 |
4.0 |
38 |
40 |
中营养 |
Figure 2. Comprehensive nutrient status index and trend of changes in TLI(j) of various water quality parameters
图2. 综合营养状态指数及各水质参数TLI(j)变化趋势
Table 3. Correlation coefficients of nutritional status evaluation indicators
表3. 营养状态评价指标相关系数
参数 |
总磷 |
总氮 |
透明度 |
叶绿素a |
高锰酸盐指数 |
营养状态指数 |
Spearman相关系数 |
−0.195 |
0.567 |
−0.939 |
0.802 |
0.250 |
0.759 |
注：N = 10在显著性水平a = 0.05下，r = 0.564。
综上分析，2013~2022年暮底河水库水质评估为Ⅱ类，水库各项营养指标中总氮、叶绿素a和CODMn对富营养化贡献较大，水库富营养状态指数总体呈现上升趋势，水质呈现逐渐恶化趋势。
4. 讨论
暮底河水库水体的富营养化主要受以下几种原因的影响。一是暮底河水库流域内地表径流携带部分污染物进入水库；二是水库上游存在老者底、五家寨、以勒冲村和烂泥寨等多个村庄，流域内农村面源污染可能未得到完全有效控制，造成部分污染物进入水库；此外，暮底河水库周围及上游有诸多面积的丘陵坡地等耕地，且耕地多属于红壤区，红壤土壤呈酸性且肥力较低，农民多使用化肥来提高生产力，雨季造成氮磷等污染物随雨水转移进入水库，所以入库河流携带的外源污染物、居民区生活污水和农业面源污染成为暮底河水库水体中污染物的主要来源。
5. 结论与建议
5.1. 结论
暮底河水库主要功能是作为饮用水水源地，2013~2022年间水库水质评估为Ⅱ类，使用TSI法计算水库的水质状况定量评估其处于中营养化状态，水库各项营养指标中总氮、叶绿素a和CODMn对富营养化贡献较大，富营养状态指数呈现上升趋势，水质呈现逐渐恶化的趋势。
5.2. 建议
为有效控制水库水体污染区上升趋势，建议采取以下相应的措施：
(1) 加强上游流域周边环境管理，加快上游农村污水截污，处理设施的建设，做好污水处理设施后期运行运维工作，同时建议加强农村污水设施运维的监管，防止上游农村污水未经处理进入水库。
(2) 加强农业面源污染的防治，实施生态农业，推广绿色农业种植，减少农药化肥的使用量，综合治理改善周边耕地土壤结构，减少水土流失，从而促进水资源保护与周边农业经济协调发展。
(3) 加强水库管理及水质监测，全方位关注暮底河水库水环境质量状况，以便采取相应的解决措施。同时，加强对饮用水水源地保护的宣传教育，让保护意识深入人心，营造水资源保护氛围。