1. 引言
杏林湾水库地处厦门市北部集美区内，该处原为一个开阔海湾，1956年筑堤围海后形成一个封闭的淡水水库，面积7.2 km2，周边有杏林、后溪、灌口、侨英等多个街镇，汇水面积约209.3 km2，总库容2465万m3，正常水位库容1201万m3，主要受上游石兜–坂头水库和后溪流域降水的汇流补给，下游经涵闸通入大海，是具防洪排涝、灌溉、养殖、供水及旅游等多功能的水库 [1] 。
周玉琴通过分析1990~1996年监测数据结果表明，杏林湾水库大多数情况下水质类别为IV~V类，主要污染来源为生活污水、农田面源污染和水产养殖废水 [2] ，王静等对2006~2010年的监测数据进行评价表明，杏林湾水库主要污染因子为TN，TP，NH3-N和BOD5，其中TN超标最严重，水库基本处于中度富营养-重度富营养化状态 [3] ，卢亚芳等还对杏林湾水库的水质富营养化、水质理化特性，水体的硝化作用及水系表层沉积物中PAHs进行了评价和研究 [4] [5] [6] [7] [8] 。
近年来，随着社会经济的快速发展，杏林湾水库水质日趋劣化。2011年发布的《厦门市环境功能区划(第三次修订)》已把杏林湾水库调整为执行《地表水环境质量标准》(GB3838-2002) V类水环境质量标准，主要功能为养殖、农业灌溉和一般景观水体。随着大量污染物的汇入，2015年水库主要水质指标已严重超标为劣V类 [9] ，不能满足其水环境功能的要求。为了改善杏林湾水库水质，厦门市政府于2016年6~9月进行了杏林湾水域截污整治百日行动，对环湾污水排放口进行了大规模的截污整治，本文就这次的整治效果进行评估并提出进一步的防治对策，以期对杏林湾水库污染防治、合理开发利用水库资源及为上游流域综合治理提供技术支撑。
2. 库区截污概况
通过现场勘查、资料查阅、村庄排水体系分析等方法对杏林湾环湾污水排放口进行调查核实，查明全湾共有雨污排放口52处，现状日排放合流制污水量约2万t/d (不计雨天及后溪流域流入量)，导致杏林湾水质重度富营养化，水库坝头断面水质为劣V类。为改善水域水质，厦门市于2016年6月启动了杏林湾水域截污整治工程建设，共投资5亿多元，对环湾20 km的雨污水排放口全部进行截流，建设了10座分散式污水处理站，其中4座合计处理能力达3.9万t/d的污水处理站已建成运行，对截流的污水进行处理后达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级标准A标准后排到杏林湾水库。同时建设2座初期雨水调蓄池，对降雨量4 mm以内的初期雨水进行去污处理后排放，并在九天湖下游建设泵站，以回抽湖水的方式，加强湖水循环。整个环湾污水截流系统已于2016年10月建成并试运行。
3. 截污后库区水质评价
3.1. 评价因子
采用厦门市环境监测中心站的监测数据，在水库入口(1#)及库心(2#)设2个采样点，样品采集、保存及指标的检测严格按照地表水和污水监测技术规范(HJ/T91-2002)等开展，水质监测指标包括溶解氧(DO)、高锰酸盐指数(CODMn)、五日生化需氧量(BOD5)、氨氮(NH3-N)、总磷(TP)、总氮(TN)。
3.2. 评价方法及标准
采用超标分类评价方法。评价标准执行《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)，本文把超过V类标准值的水质划为劣V类，见表1。在地表水环境质量标准中对地表水综合评价采取的是限值原则，即以单项指标最差所属级别确定其综合水质类别 [2] 。
3.3. 评价结果
根据厦门市环境监测中心站实际监测的数据，按超标分类评价方法进行杏林湾水库截污前后的水质进行评价，结果见表2。
入库口与库心两个监测点截污前后监测数据变化趋势基本一致。从评价结果分析，截污前6个指标中DO和CODMn两个水质指标达到III类，NH3-N和TP达到Ⅳ类，BOD5为V类，TN为劣V类。截污后6个指标都有较大幅度的改善，其中DO改善了11.9%~15.2%，两个监测点指标都由Ⅲ类提高到II类；
Table 1. Surface water environmental quality standard limit (unit: mg/L)
表1. 地表水环境质量标准限值(单位：mg/L)
Table 2. Evaluation results of water quality of Xinglin bay reservoir after sewage interception (unit: mg/L)
表2. 截污前后杏林湾水库水质评价结果(监测值单位：mg/L)
CODMn改善了13.0%~13.5%，1#监测点维持III类，2#监测点提高到II类；BOD5改善了54.4%~62.2%，1#监测点从V类提高到III类，2#监测点从V类提高到II类；NH3-N和TP分别改善了40.9%~42.8%和41.7%~51.9%，两个监测点都从IV类提高到III类；TN的监测数据改善了28.2%~29.3%，尽管提高幅度较大，但仍然低于V类水质标准，为劣V类。
随着截污工程的完工，杏林湾水库水质在原有的基础上有较大好转，6个主要指标中改善效果从大到小依次为BOD5、TP、NH3-N、TN、DO和CODMn，其中BOD5、TP、NH3-N、DO和CODMn5个指标都可满足地表水Ⅲ类水质标准，但由于受到TN这个短板的影响，按照限值原则，即以单项指标最差所属级别确定其综合水质类别，杏林湾水库的水质依然为劣V类。
4. 水污染原因分析
4.1. 城镇生活污染的影响
近年来，随着集美新城建设的快速发展，生活污水逐年增加，已建成的污水处理厂纳污能力不足，使得一部分城镇生活污水未经处理就直接排入库区，造成了严重的污染。水库流域范围内有英村、锦园、西亭、兑山4个社区，加上集美新城的新增人口约7.8万人，以人均用水185 L/d计算，生活污水排放量达475.44万t/a，估算COD入库量为1473.45 t/a、NH3-N为182.33 t/a，TP为21.90 t/a，TN为280.34 t/a。生活垃圾入库量COD、NH3-N、TP、TN负荷分别为19.40 t/a、1.20 t/a、3.68 t/a、12.04 t/a [10] 。
4.2. 流域农业污染源的影响
流域内农业生产使用的农药、化肥和地膜的使用量不断增加，加上焚烧和雨水的冲刷等原因，加剧了杏林湾水库水体富营养化。水库周边有耕地面积1530 ha，调查每年施氮量(以N计) 300 kg/ha、施磷量(以P计) 30 kg/ha左右，测算耕地流失的N为53 t/a，P为0.82 t/a进入库区 [2] 。上游河道鸭等禽类的养殖业对库区水体造成了一定污染，据测算2015年鸡鸭养殖污染物入库量COD为2.27 t/a、NH3-N为0.10 t/a，TP为0.02 t/a，TN为0.20 t/a [10] 。
4.3. 工业污染源的影响
工业废水是造成杏林湾水库水质污染的重要因素。据《集美区后溪工业污染源调查报告》统计，2015年杏林湾水库流域共有工业企业251家，主要为织染厂、饲料厂、食品厂等企业，排放工业废水7.58万t/a，估算COD入库量为30.12 t/a、NH3-N为2.64 t/a，TP为0.23 t/a，TN为7.91 t/a。
4.4. 水资源短缺的影响
厦门是淡水资源匮乏的海湾型城市，多年平均降雨量1427.9 mm，3~9月为春夏多雨湿润季节，10月至来年2月为秋冬少雨干燥季节，最少的月份滴雨不下。主要入库河流后溪属于独流入海的山溪性溪流，水系分布短促，汇流时间短，径流量集中在汛期的很短时间内，大部分直接渲泄入海。汛期时河床中沉积的污染物被带入杏林湾水库，枯水期库区得不到补水，水库污染物得不到有效的稀释和净化。
4.5. 其他影响因素
一是随着杏林湾水库中园博苑景观升级和环湾慢行系统的建设，库区旅游人数快速增长，增加了入库的生活垃圾和生活污水。二是新城建设过程中因市政污水系统尚未完善，工地的施工泥水、生活污水等通过雨水沟渠或管道排放进入杏林湾。三是库区底泥中的营养盐大量释放到水体，导致整个水库全年都处于富营养化水平 [4] 。
综上所述，杏林湾水库现状污染负荷中生活污染已占全部污染负荷的80%以上，是COD、NH3-N、TP、TN污染的主要来源。其中对库区TN的影响大小依次为生活污染源、农业污染源和工业废水，贡献率分别为80.4%、14.6%和2.2%。
5. 库区水污染防控对策
截污后，水体中DO、CODMn、BOD5、NH3-N、TP都已达到Ⅲ类或Ⅲ类以上指标，但TN浓度仍未达标为劣Ⅴ类，因此，控制TN是今后杏林湾水库治理的主要目标，建议从以下四个方面对TN进行控制和治理。
5.1. 加强生活污染源治理
重点关注农村生活污水的处理，推进流域农村污水全面截流纳管，采取截污、禁排、雨污分流和污水资源化等措施，完善水库周边区域的污水收集处理系统和管理。对现有的10座分散式污水处理站进行提标改造，强化污水脱氮工艺，提高TN排放标准，并加大中水回用。农村生活垃圾按照“户分类、村收集、镇转运、区处理”的原则，完善杏林、灌口、后溪和侨英街镇农村生活垃圾收集及转运体系，将流域内的生活垃圾收集到垃圾填埋场处理。
5.2. 开展小流域综合整治
按照《厦门市小流域综合治理工作方案》要求，在上游许溪段试点工作成功的基础上，实施上游河道后溪、兑山溪、崎沟溪和锦园溪的黑臭河道整治工程和防洪排涝整治工程。对存在污水溢流的崎沟溪、九天湖、董任村等处排洪沟实施上游拦沙拦渣，防止水土流失。加强库区流域的农田管理，推广测土施肥技术和病虫害综合防治技术，减少化肥、农药施用量。对禽畜养殖户进行规模化管理，禽畜养殖场通过使用发酵床技术和沼气工程，实现无污染零排放，控制进入水库的面源污染。加快城镇污水处理厂及其配套管网建设，工业废水按规定处理后，全部纳入市政管网汇入城市污水处理厂集中处理。
5.3. 优化库区生态岸线建设
划定库区岸线生态保护红线，注重维护库区岸线的天然形态。在后溪和锦园溪等入库河口构建前置库或生态河道工程，通过设施的拦截、沉淀、絮凝，水生植物的吸收、吸附以及微生物的分解、转化作用，阻滞泥砂、TN入库，改善入库水质。在环湾库岸采用生态缓冲带技术，合理搭配林地、草地、灌木、混合植被和沼泽湿地，通过植物拦截及土壤下渗作用减缓地表径流流速，拦截陆域面源污染，达到截留或吸收地表径流TN的目的。
5.4. 强化水体的净化处理
在浅水水域，建立天然湿地净化系统，由低向高依次种植漂浮、沉水、挺水、湿生植物，如金鱼藻、水罂粟、荷花、香菇草、水芹、慈姑、黄菖蒲等，适当配置景观物种或归化种，构建成丰富多样的污水净化生物群落，净化水体。在库中设立人工浮床，通过浮床植物根部的吸收、吸附和根际微生物硝化反硝化作用，削减水体中的TN。定期进行水库清淤，物理去除和转移底泥中的大量营养盐。评估上游的石兜–坂头水库的生态补水能力，或利用雨季进行蓄水调水，定期对库区进行生态补水，提高库区自然净化能力。