石梁河水库蓝藻监测分析及防治对策

周一鸣，展卫红，张秋石，陈克红，张智铭

（连云港市环境监测监控中心，江苏 连云港 222001）

1 基本情况

石梁河水库地处江苏省东海县、赣榆区和山东省临沭县交界，位于新沭河中游，是江苏省最大的人工水库。水库承泄新沭河上游以及沂河、沭河部分洪水，负责调蓄沂沭泗流域的洪水。近年来，受上游工业废水、周边农田排水及库区网箱养殖等影响，库区水质富营养化明显，多次出现蓝藻暴发现象，本文对蓝藻暴发时期的石梁河水库开展持续性监测，研究石梁河水库蓝藻生长的影响因素并提出相应的防治对策。

2 监测情况

2.1 监测方案

2021年6月至9月，对石梁河水库库区及主要入库河流连续开展巡查监测。在石梁河水库库区布设9个点位（见图1），每周开展一次监测，主要监测库区蓝藻情况，监测项目包括pH、溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮、叶绿素a、藻密度。在入库河流新沭河、苍源河（新沭河支流）、穆疃河、塘子河各布设一个监测断面开展监测，每周进行现场巡查，每两周开展一次监测，监测项目为pH、溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮等。

图1 石梁河水库监测点位图

2.2 分析方法

pH采用《水质 pH值的测定 电极法》HJ 1147-2020；溶解氧采用《水质 溶解氧的测定 电化学探头法》（HJ 506-2009）；高锰酸盐指数采用《水质 高锰酸盐指数的测定》（GB/T 11892-1989）；氨氮采用《水质 氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法》（HJ 535-2009）；总磷采用《水质 总磷的测定 钼酸铵分光光度法》（GB/T 11893-1989）；总氮采用《水质 总氮的测定 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》(HJ 636—2012)；叶绿素a采用《水质 叶绿素a的测定 分光光度法》（HJ 897-2017）；藻密度采用显微镜人工计数法。

2.3 评价方法

水质评价采用《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）；水质超标按照《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ类标准；水华程度评价采用《水华遥感与地面监测评价技术规范》（HJ 1098-2020）。

3 监测结果分析

3.1 水质监测结果统计

3.1.1 库区水质监测结果

对石梁河水库库区共开展13次监测，库区叶绿素a均值21 μg/L，最大值45 μg/L；藻密度均值2 924万个/L，最大值6 146万个/L，库区水华程度评价结果为轻度水华，与蓝藻形成相关的其他水质指标[1]，水温均值27.9 ℃；pH均值8.5，最大值9.4；溶解氧均值6.94 mg/L，最小值3.2 mg/L；总磷均值0.19 mg/L，最大值0.40 mg/L；总氮均值4.52 mg/L，最大值28.4 mg/L；高锰酸盐指数均值4.6 mg/L，最大值7.6 mg/L，整个库区2021年6～9月水质指标总磷、总氮超地表水水质Ⅲ类标准。

3.1.2 入库河流水质监测结果

对石梁河水库入库河流新沭河共开展13次监测，对塘子河、穆疃河共开展15次监测，对新沭河支流苍源河共开展8次监测，四条河流水质全部为劣V类。入库河流中水质最差的为苍源河，超标因子最多、超标倍数最大，主要超标因子为总磷、高锰酸盐指数、氨氮，总磷均值0.78 mg/L，超标2.9倍，高锰酸盐指数均值7.6 mg/L，超标0.27倍，氨氮均值1.81 mg/L，超标0.81倍；塘子河主要超标因子为总磷、高锰酸盐指数，总磷均值0.45 mg/L，超标1.25倍，高锰酸盐指数均值6.32 mg/L，超标0.05倍；新沭河主要超标因子为总磷，均值0.34 mg/L，超标0.7倍；穆疃河主要超标因子为总磷、高锰酸盐指数，总磷均值0.33 mg/L，超标0.65倍，高锰酸盐指数均值6.1 mg/L，超标0.017倍。

3.2 库区藻密度变化及影响因素分析

3.2.1 空间变化分析

石梁河水库库区各点位藻密度均值变化见图2。从图2可见，库区藻密度均值较大的点主要集中在1#～6#点，藻密度均值均在3 000万个/L左右，7#、8#、9#点藻密度相对稍低，均值均在2 500万个/L左右，按照水华程度分级标准，库区9个点全部为轻度水华。从单次监测数据看，1#、2#、4#、5#、8#、9#点位均有发现中度水华的情况，最高值为5#点2021年6月25日监测结果，藻密度6 146万个/L。从库区监测点位和入库河流位置分析，位于新沭河入库口的1#、2#点位和穆疃河、塘子河入库口的4#、5#点位，藻密度均值较高，说明入库河流水质对库区蓝藻生长影响较大。

图2 石梁河水库库区藻密度空间变化趋势图

3.2.2 时间变化分析

2021年6～9月，石梁河水库库区藻密度时间变化趋势，见图3。从图3可见，石梁河水库库区13次监测结果中，有6次藻密度均值超过3 000万个/L，达到轻度水华程度，其中有5次出现在6月下旬至7月中旬，1次出现在8月中旬，尤其6月25日的监测结果显示库区有多个点达到中度水华程度，当日库区藻密度均值4 591万个/L，也接近中度水华。从藻密度变化情况看，石梁河水库蓝藻经历生长期、高峰期、老化期的变化过程大致分为两个周期，第一周期从6月21日至8月4日、第二周期从8月12日至9月23日，藻密度的周期变化与蓝藻的生命周期基本吻合[2]。从每个周期的藻密度结果看，第一周期蓝藻密度大于第二周期，主要是第一周期蓝藻发生后，引起了石梁河水库管理处的高度重视，采取了打捞除藻等措施，因而减少了第二周期蓝藻暴发的密度。

图3 石梁河水库库区藻密度时间变化趋势图

3.2.3 影响因素分析

蓝藻的生长与水体环境条件密切相关，资料显示：蓝藻生长最适宜的温度为25 ℃～35 ℃、水体中性偏碱、丰富的氮磷营养物质等条件最适合蓝藻生长[3]。叶绿素a是反映水体蓝藻现存量的重要指标，因此可以通过分析叶绿素a与主要监测因子均值的变化关系来确定蓝藻的影响因素（图4～图8）[4]。

图4 石梁河水库库区叶绿素与水温关联分析图

图5 石梁河水库库区叶绿素与氮磷比关联分析图

图6 石梁河水库库区叶绿素与pH关联分析图

图7 石梁河水库库区叶绿素与溶解氧关联分析图

图8 石梁河水库库区叶绿素与高锰酸盐指数关联分析图

从图中可以看出，石梁河水库蓝藻在两个生命周期的水温均比较适宜，且8月19日温度达到30 ℃以上，水体叶绿素a含量也达到了峰值，氮磷比大多在101～251的范围。pH中性偏碱，并且在每个周期内随时间呈现由升到降的变化趋势，这与蓝藻从生长吸收空气中二氧化碳导致水体pH升高，到死亡释放酸性气体导致水体pH下降的趋势一致[5]。与此同时，每个周期内库区溶解氧呈现由升到降、高锰酸盐指数呈现由低到高的过程，也与蓝藻的生命周期变化一致。

3.3 入库河流影响分析

2021年汛期以来，通过新沭河进入石梁河水库的洪水水量超过14亿立方米，主要集中在7月27日至8月3日、8月30日至9月8日，分别达7.5亿立方米、6亿立方米。大量的山东泄洪来水对石梁河水库水质造成了巨大影响，也为蓝藻生长创造了良好条件。

6月～9月对入库河流的监测结果显示：石梁河水库入库河流主要污染物为总磷、总氮。新沭河总氮平均浓度为5.8 mg/L；穆疃河总氮平均浓度为3.6 mg/L；塘子河总氮平均浓度为4.8 mg/L；苍源河总氮平均浓度为6.1 mg/L。石梁河水库的总氮监测期间均值为4.3 mg/L，除穆疃河总氮低于库区均值外，其他入库河流总氮均明显高于库区均值。石梁河水库的总磷监测期间均值为0.19 mg/L，入库河流的总磷数值（见1.2节）全部高于库区均值。

4 污染来源分析

通过汛期对石梁河水库监测和溯源巡查，发现石梁河水库污染的主要原因是上游大量超标客水下泄，但石梁河水库生态修复缓慢也是污染的原因之一。从2020年以来，石梁河水库修建了环湖公路，在环湖路内进行了岸线修复，采砂塘口全部关闭，网箱养殖也全部取缔，同时取缔了周边部分圈养养殖，投放鲢鱼等鱼类来维护生态平衡。但水库入库口生态缓冲区建设、采砂塘口生态修复等关键工程仍未实施，水库周边农村生活污水及农业面源污染未有效解决。

4.1 汛期泄洪造成石梁河水库总磷持续超标

石梁河水库是沂沭泗水系东调入海的重要工程，是山东鲁南地区泄洪就近入海最便捷的通道。2020年汛期，石梁河水库共接纳山东入境超标客水约38亿立方米，造成水库总磷浓度由7月初的0.05 mg/L，上升至8月初的0.465 mg/L，通过水库自净，直至2021年4月库区总磷才恢复到0.05 mg/L。随着气温的升高，水库中藻类大量繁殖，5月上旬水库蓝藻暴发。

4.2 山东省临沭县大部分污水和尾水通过新沭河支流排入石梁河水库

石梁河水库主要水源为新沭河，水库西北部有塘子河和穆疃河两条入库河流，均为季节性河流。因东西向新沭河和南北向沭河阻隔，能直接或通过支流进入水库的污水主要来自上游临沭地区和水库周边赣榆区班庄镇、东海县石梁河镇等部分地区。山东省临沭县大部分位于沭河以东和新沭河沿岸，其工农业及居民排水绝大部分通过支流或入库河流汇入石梁河水库，其东北部乡镇排水则通过塘子河和穆疃河直接进入水库，其他区域只要通过苍源河、穆疃河等支流就可进入石梁河水库。

4.3 水库周边未经处理的污水直排入石梁河水库

水库与入库河流周边涉及赣榆区、东海县及山东临沭县的较多村庄，在现场巡查中发现，几乎所有入库河流都受到了河流附近村庄居民污水排放的影响。该区域内居民生活污水管网不完善，集中处理率较低，平时大部分污水蓄积于沟塘，后期随雨水排入河中。此外，现场巡查发现苍源河、穆瞳河附近水产养殖聚集，观塘河上游的大兴镇在河流边建有养殖场，养殖废水直排，影响库区水质。班庄镇、石梁河镇均有不同规模的个体养殖户，露天放养羊、鸡、鹅等畜禽，有部分养殖污物随意排放。

4.4 农田退水

受降雨、灌溉水等影响，大量农田退水汇入石梁河水库。

5 对策和建议

2021年汛期结束后，石梁河水库总磷仍超标，来年蓝藻暴发或有隐患，对石梁河水库蓝藻防治有以下建议：

5.1 科学编制蓝藻暴发应急预案，备齐应急处置技术和人员

制定完善科学的应急预案，配备专门人员和装备，加强对入库河流的监测预警，关注上游客水水质。在入库河口及蓝藻频繁暴发区域设立水质自动站或浮标站，建立常态监测机制，研发适用本区域蓝藻生长的数据模型，利用大数据技术提前预警，研判治理方法，早发现、早治理。同时建立应急处置队伍，科学应对库区蓝藻暴发。

5.2 加强石梁河水库生态修复及入库口生态缓冲区建设

一是对采砂塘口进行生态修复，恢复水生植被；加强库区岸线浅水生态涵养区建设，促进库区生物多样化，充分利用水生植物净化水质，科学投放鱼类，维持生态平衡；二是加强入库口河流整治，提升上游来水水质，严控入湖污染源，限制入河排污总量，同时开展送水通道截污治污能力建设，实现源头治理；三是在主要入库河流入库口建设缓冲区，缓流、滞留汛期入库洪水，缓解库区污染压力。

5.3 尽快完善库区周边生活污水、养殖废水治理设施

推进周围村庄人居环境整治，加快完成库区周边村镇污水处理工程建设，实现污水处理设施行政村全覆盖，对生活污水、企业污水、畜禽养殖污染物排放进行截污治污，保证污水稳定达标排放，并完善相应的管理监督机制；定期整治库区周边农村河网，消除污水塘、断头沟，改善水体流动性，提升区域河道水质。

5.4 加强区域合作，共同治理石梁河污染

石梁河库区处于两省三县交叉地区，加强赣榆区、东海县和临沭县区域合作，促进区域水利、环境监测、污染源数据共享和工作协调，消除治理和执法的真空地带，推进石梁河水库库区水质持续向好。