水库水温变化对水质的影响分析：区域水资源保护的探索与实践

影响湖泊、水库富营养化的因素尽管是多方面的，但是，实际上只有3个是最主要的，即营养物质供给、冷热不同的气候条件和水体深度。

3.1　水库水温变化对表层水体主要营养物质的影响

3.1.1　对水库水体氮类化合物的影响

水体中氮的主要来源有两个方面：一是地表径流和农田排水携带大量的无机氮和有机含氮物质，前者包括降水中氨氮和硝酸盐氮以及无机氮肥，后者是生物残骸及分泌物和排泄物；二是水体中的某些生物的固氮作用。

氮在水体中根据不同条件，以不同形态的氮存在，随条件的改变而改变。水库的来水和用水基本上是以年为周期进行调节的，外界条件因素也随其变化。采用1990～2004年硝酸盐氮水库水质监测资料，对监测月份计算其平均值，分析其变化情况，分析成果如图4所示。

从分析结果可看出，硝酸盐氮变化趋势基本一致，含量随季节温度的生高而增大。因为氨氮在水中不稳定，首先向亚硝酸盐氮转化，它们在含量关系上有一定的联系。硝酸盐氮的转化与溶解氧的含量有关，还与水质好坏有关，其年内变化春季最低，秋季最高，其含量随温度升高而增加，并有明显的滞后延时现象，该流域最低气温出现在2月，水体中硝酸盐氮含量出现在4月；最高气温出现在8月，而硝酸盐氮最高值出现在10月。

图4　朱庄水库硝酸盐氮年内变化情况

3.1.2　对水库水体磷的影响

水体中的各种含磷化合物主要通过有机磷矿化、无机磷同化和不溶性有机磷有效化途径进行循环。有机磷的矿化作用：有机物中的磷，在其生物降解过程中，生成无机磷和磷化物，许多细菌和真菌都参与这个矿化过程。无机磷的同化作用：水中的溶解性无机磷首先为上层水中的浮游植物所吸收，其中一部分用于本身生长的需要，大部分积累在植物细胞中以备磷源不足时使用。水生高等植物能从沉积物中大量吸收无机磷，经代谢转变为有机磷化合物。不溶性有机磷转化为可溶性磷：沉积物中不溶性磷不能为水中生产者所利用，当水中pH值向酸性转变时，可使沉积物中的磷成为可溶性的，如加入酸性物质或水中某些自养的细菌活动所生成的酸类，可使磷的溶解过程加快。

图5　朱庄水库总磷年内变化情况

采用朱庄水库1991～2004年总磷监测资料，每年双月监测，全年监测6次。为计算年内变化规律，按月份计算其平均值，求总磷年内变化规律。总磷年内变化规律如图5所示。通过分析可以看出，朱庄水库水体总磷含量不大，年内变化情况为：2～8月逐渐增大，8月总磷含量最大，8～12月逐渐减小，水体总磷年内变化主要受温度因素影响，温度较高时，促使水体中磷的转换，温度较低时，转换速度减缓，导致总磷含量随季节呈周期性变化。(www.xing528.com)

3.2　温度分层对不同深度水体水质的影响

水库水体温度分层，意味着上下层水团的水动力交换受到限制，结果可能使上下层水团的物理、化学性质和水生生物分布出现显著差异。水体温度分层结构的交替发展，控制着水库中水体的交换过程，使水化学性质也出现相应的分布变化。

水库的温度分层效应对水库水体溶解氧有明显的影响。在出现温度分层效应时，表层水由于复氧和光合作用两种过程都得到充分进行，因而，表层水的溶解氧通常都比较高或呈饱和状态；而水库底层的水，则因既不能与溶解氧饱和的表层水混合，阳光又难以达到，因此水生植物光合作用很微弱或者受到抑制，使得水体底层的氧供给非常困难。但是水生生物的呼吸作用和沉降累积在底泥上的有机物分解过程却仍然在进行，不停地消耗水中的溶解氧，直至耗尽出现缺氧状态，而缺氧状态又导致内源性磷进入水体，为藻类生长提供营养物质，进一步加速水质富营养化进程，以此恶性循环。如表3为朱庄水库不同深度溶解氧监测分析结果。

通过对朱庄水库不同深度水质监测，高锰酸盐指数和亚硝酸盐氮含量表面大于底部，其他监测项目均是底部最大。

影响水体溶解氧的因素很多，主要有4个方面，复氧作用、光合作用、水生物呼吸作用和有机物的氧化分解作用。复氧作用和水生植物的光合作用是增加水体溶解氧的主要途径，而水生生物的呼吸以及有机物氧化分解，则需要消耗水中的溶解氧。因此是水体溶解氧降低的主要原因。这4个方面任何一个因素发生变化，都将使溶解氧发生变化。

表3　朱庄水库不同深度水质监测结果

复氧过程是大气与水体表面接触时，氧气溶解于水体的动态过程。在1个大气压下，氧在水中的溶解度随着温度升高而降低。加大水与大气的接触面，有利于增加复氧量，因此流动的河水比静止的或封闭的水库更容易吸收氧。

光合作用是绿色植物在阳光照射下进行有机物合成、释放氧气的一种复杂的生物化学过程。例如藻类等，在白天有光照的情况下进行光合作用，合成自身所需要的各种有机物质，同时向水体释放氧气。在夜间不仅藻类的这种光合作用停止下来，其呼吸作用还会消耗溶解氧。所以，藻类向水体补充氧气是一个间断过程。

水生生物呼吸作用和有机物质的氧化分解过程具有连续不断地消耗水体溶解氧的特点。特别是水体中有机物质被微生物氧化分解为简单的有机物和无机物时，要消耗大量的溶解氧。氧充足时，有机物在好气性微生物作用下进行有氧分解。水中的有机物含量很高时，消耗的溶解氧也高，有时会使溶解氧耗尽而出现缺氧状态，当水体为缺氧状态时，有机物便在厌氧性细菌为主体的微生物作用下进行厌氧分解。富营养状态的水体出现缺氧状态时，对水质将带来以下后果：第一，刺激和加速底泥沉积物中氮磷释放过程，增加水体中营养盐浓度；第二，缺氧状态下，有机物分解产物通常有甲烷、硫化氢以及氨气等，具有强烈的毒性和恶臭，这些物质将严重降低水体质量。