大气湿沉降对河道型水源水库富营养化贡献数模研究

大气湿沉降对河道型水源水库富营养化贡献数模研究吴琼，崔树彬，罗欢，徐礼强(珠江水利科学研究院，广东广州510611)摘要:根据国内外对大气湿沉降的研究成果，初步分析了大气湿沉降对河道型水源水库富营养化的影响。以寻乌县九曲湾水库为例，建立了二维水量水质耦合模型，预测了在一场典型降雨后水库TN、TP的浓度场分布，分析氮、磷营养盐大气湿沉降对水库富营养化的影响，并在此基础上总结九曲湾水库富营养化的主要成因，为水库的富营养化治理提供参考。关键词:大气湿沉降;河道型水源水库;富营养化;水量水质耦合模型中图分类号:TV211．1文献标识码:B文章编号:1001-9235(2014)05-0008-04基金项目:国家自然科学基金项目(51009156);广东省自然科学基金项目(10451061101005309);南京水利科学研究院水利部水科学与水工程重点实验室开放研究基金资助项目(Yk914005)。收稿日期:2014-06-25作者简介:吴琼，女，安徽岳西人，主要从事水环境与水利研究工作。0前言随着经济发展和人口的增加，水库富营养化越来越严重。在全球范围内30%～40%的湖泊和水库遭受不同程度富营养化影响，而我国近年来江河湖库水体富营养化呈快速发展的态势，特别是湖泊和水库，其水体交换能力不及河流，加上适宜的营养盐条件，更容易发生水体富营养化［1］。以往的研究成果表明［2－3］，水源型水库的富营养化趋势日趋明显，已造成饮用水中发生不同程度的藻类污染，严重威胁饮用水安全和人民身体健康，影响水生态安全及社会服务功能。水源型水库的富营养化成因与一般水库有所不同，作为饮用水源保护区，水库周边点源和面源污染得到较好的控制，因此内源污染和大气湿沉降成为水源型水库富营养化的关键因素。但一直以来人们关注的重点在于流域点面源污染负荷对湖库富营养化的贡献上，而对来自大气湿沉降影响的认识并不多，大气中N、P湿沉降常常被人们忽视。1大气湿沉降的概念及研究进展大气沉降过程是化学物质进入水体的一个重要途径。大气湿沉降是自然界发生的雨、雪、冰雹等降水过程。它通过雨除作用和雨刷作用将大气中的污染物质带回到地面。已有研究表明雨水中富含营养盐，对水体营养盐的输入不可忽视。Zhang等［4，5］对黄海大气沉降研究表明大气沉降是大陆溶解无机氮和无机磷输入到黄海西部地区的主要途径，每年通过大气入海的溶解无机氮和无机磷分别为1.4×1010和3×108t/a。如果只考虑大气湿沉降和河流输入，其中58%的溶解无机氮和75%的溶解无机磷是通过大气湿沉降输入的。Chung等的研究显示，整个黄海区域的NH4－N的大气输入量超过了河流的输入量，而NO3－N的大气输入量为河流输入量的12.6%［6］。Whital等研究发现美国NorthCarolina州的Neuse河口湿沉降氮通量为11kg/hm2·a，占总输入量的50%。对于象Neuse河口对N比较敏感的水体，微生物和藻类群落的组成和功能的改变(如有害赤潮的发生)，缺氧和鱼类死亡都与过量的氮输入有关［7］。近几十年来，大气湿沉降对湖库富营养化的影响研究主要集中在太湖。已有的研究表明，大气N、P的沉降负荷较高，分别占由环太湖河道输入N、P总负荷的48.8%和46.2%［8］。大气中大量N、P沉降严重影响浮游植物生长和种群结构［9－11］。宋玉芝等［12］于2002—2003年对太湖湿沉降研究表明，总无机氮(TIN)的湿沉降具有季节性，夏季较高，对太湖水体的富营养化和蓝藻暴发具有潜在的促进作用。翟水晶等［13］在2007年对太湖北部梅梁湾监测结果显示大气总氮(TN)的年沉降量高达6958t，远超过太湖湖泊生态系统理论允许的TN年沉降量。余辉等［14］研究表明，2008—2009年太湖总氮(TN)和总磷(TP)的年湿沉降总量分别为10868t和247t，为同期河流入湖负荷的18.6%和11.9%。因此，大气沉降对湖库富营养化和水生态系统结构的影响不容忽视。2九曲湾水库富营养化现状分析九曲湾水库位于东江上游寻乌水马蹄河中游，位于寻乌县城北部，是寻乌县城区居民的唯一水源地。总库容415万m3，可调节库容238万m3，水库集雨面积为71km2。2014年3月，对九曲湾水库浮游植物、浮游动物、chla和鱼类资源等4个指标进行了前后2次监测，监测断面见图1，结果见表1。8人民珠江2014年第5期·PEAＲLＲIVEＲdoi:10.3969/j.issn.1001-9235.2014.05.003图1监测断面表1调查水域水质检测结果mg/L监测站位溶解氧化学需氧量五日生化需氧量氨氮总氮总磷1号9.33＜10.01.500.1861.260.0402号8.88＜10.02.140.2181.500.0623号8.82＜10.02.960.2571.580.02