我国城市水源中约40%为湖泊或水库, 且大部分为水库, 因此水源水库的水质状况对我国城市安全极其关键。当前我国城市水源水库水质风险类型主要是异味问题、藻类水华、铁锰超标、有机质偏高、营养盐超标等。引发水源水库水质问题的主要原因包括流域开发强度过大、库底淤积及内源释放、生态系统结构失衡、气候与水文异常变化等。

我国是水库大国，截止2019年拥有大小水库98112座，其中面积大于1 km²的水库5156个，是面积大于1 km²天然湖泊数量(2670个)的近2倍。当前我国仍在使用的最古老水库是安徽寿县安丰塘，该库始建于春秋中期(公元前613-公元前591)，引淠河、涧河之水筑坝而成，现有面积34 km²，库容9千万立方米，兼具灌溉、蓄涝、生态、航运等多种功能，灌溉面积达450 km²。拥有大型水库水源地在一定程度上成为该城市能否实现高质量发展的要素之一。

铁、锰均是地球化学性质比较活跃的金属元素，对环境条件中的氧化还原电位、酸碱度、温度等较为敏感。还原条件下，水库底泥中的铁、锰能够还原成溶解态的Fe2+、Mn2+离子，释放到上覆水中，威胁水厂取水的水质安全。而在氧化条件下，水体Fe2+、Mn2+则会发生氧化反应，转化成固体沉淀物而离开水相。铁锰还原溶解、氧化沉淀的多变性质对水源地水质、输水管网、用水设施、人体健康等产生影响，比如堵塞输水管道、形成锅炉结垢等，甚至使自来水出现黄水、红水的现象。GB 5749-2022中规定，自来水中铁、锰离子的达标阈值分别为0.3和0.1 mg/L，而世界卫生组织的《饮用水水质标准》(第二版)中将锰的阈值设定为0.5 mg/L。

我国水源水库发生季节性铁、锰超标的问题较为普遍。由于深水水库在热分层期间普遍存在底层缺氧情况，此时如果分层期间下层水体缺氧严重，或者底泥中活性铁锰含量较高，就会发生下层水体高浓度铁、锰离子现象。因此，水温分层稳定、下层厌氧层厚度抵达取水口水层时，铁锰超标问题就会威胁水厂取水的水质。洪继华等1982年发现了天津水源水库于桥水库在水温超过25℃时锰含量显著增加；台州水源地长潭水库2008-2013年夏季均出现水体铁、锰浓度超标，最高值一般出现在8月，铁和锰的最高值分别为2.42和1.20 mg/L。贵州六盘水市水源地双桥水库因大量枯枝落叶沉积到坝前，2017年夏季原水中锰浓度达到0.236 mg/L，通过底层排水1周后，才降至0.130 mg/L。萍乡市水源地山口岩水库2018、2019年夏季下层水体中铁、锰浓度达0.45、0.29 mg/L，对供水安全产生威胁。厦门市新建水源地莲花水库受底泥高锰的影响，2018年下层水体中锰浓度为3.22 mg/L，达到中等污染程度。由于流域大量种植桉树，南宁市水源地天雹水库水体有机质浓度高，加剧底层缺氧，引发了水体铁、锰浓度超标，并成为取水口发生“黑水”的原因之一。

在西安市水源地金盆水库，季风往往带来秋汛，在9月发生降雨量大于50 mm/d的暴雨，携带流域大量有机物进入水库，水库底层缺氧加剧，温跃层遭破坏，下层水体中高浓度磷通过混合作用大量进入上层水体，表层水体的TP甚至可达0.224 mg/L，造成短期水质灾变。 

从陆地生态系统中不同地貌单元的生态功能看，水库是流域物质的“汇”，存在功能逐渐“老化”、自净能力不断下降的风险。流域自然与人类活动产生的大量有机物、营养盐、泥沙等，在水库底部不断累积，而底泥中的有机质不断分解，营养盐、污染物逐渐累积、活化。此外，随着库龄增加，水库库容萎缩，库底物质累积，磷、氮、铁、锰、硫等内源释放强度增大，水库内源释放风险加大。因此，从库容维持和水质保障方面看，应密切关注水库底泥的内源释放风险，必要时开展底泥疏浚。

疏浚是一种成本较高的水库治理工程手段。只有当水库的底泥活性磷、有机质含量较高，且内源释放是水体富营养化较为重要的原因时，才建议疏浚。底泥有机质含量、磷含量、氮磷内源释放速率、下层水厌氧状况、铁锰含量、水体上下层混合强度，以及氮磷外源负荷与内源负荷比值是判别水库是否需要疏浚的重要依据。

近年来出现的扬水曝气(water-lifting aerator)技术在水库内源释放遏制方面的应用日渐成熟。在水深大、夏季热分层稳定、疏浚难度大、内源污染风险高的水库中，扬水曝气通过将下层滞水层缺氧、低温水提至水库表层，形成温跃层上下水层间的对流交换，显著增加下层水体氧浓度，改善表层底泥的理化特征，遏制底泥中氮、磷、铁、锰的厌氧释放，同时也可以降低表层水温，加快藻类垂向混合，抑制藻类在表层水体的过量生长。乌木滩水库水质的监测数据。2023年1月15日锰超标 2.82 倍，超标原因主要要是大竹县遭遇了罕见旱情，乌木滩水库因水位降低、气温骤变等原因，库底沉积物上扬，库区水质受到影响。

2014年10月至2015年1月周村水库热分层破坏期间，水库底部处于厌氧状态，大量污染物如锰、氨氮、硫化物等、从沉积物中释放出来。导致水质恶化、嗅味异常、鱼类大量死亡。周村水库底部锰超标较为严重，而铁的浓度相对较低。周村水库铁污染程度远低于锰，这可能是由于锰的氧化还原循环比铁激烈，对水体影响的时间更长，锰含量达0.12~1.12 mg/L，超标约 5 倍；加上缺氧条件下在有机质降解过程中，部分硫酸盐被还原为S，还原态铁、锰向上覆水扩散时，Fe与S结合形成FeS 沉淀，从而抑制了孔隙水铁向上覆水的释放。采用扬水曝气技术，对周村水库底部水体进行充氧并破坏水体分层结构，抑制周村水库内源污染释放，预防突发性水质恶化的措施。

金光水库2022年1月13日，时值大雪天气，温度较低，水体上部与下部温度不同(下部温度相应较高)，产生了一个致密屏障作用，使得水体上部与下部被温跃层分隔，缺乏对流运动，这时水体溶解氧降低，构成了还原环境，库底沉淀物中的四价锰被还原成可溶性的二价锰离子，从而使得水体中二价锰含量大幅度提高，水库取样分析发现锰元素超超标 340%。但随着天气变暖气温升高，温跃层消失，水体流动，溶解氧升高，二价锰离子再次被氧化成四价锰藏于库底沉积物中，不被检出。

人工充氧技术在解决水源水库水体周期性厌氧尧底部水体还原性污染物积聚尧沉积物溶解态金属污染物释放等问题上得到了广泛应用。澳大利亚 Eppalock 水库，曝气后锰浓度由2.04 mg/L降至0.54 mg/L。美国Carvins Cove底层 Mn 扩散通量 0.036 g m⁻² d⁻¹，深层曝气运行期间显著降低，关闭系统后通量回升。

在多数案例中，曝气能够将水体中可溶性 Mn²⁺ 转化为沉淀态 MnO₂，进而降低水体总锰浓度。溶解氧水平：DO ≥ 2 mg/L 是底层抑制 Mn 释放的基本阈值；更高的 DO（如 4–5 mg/L）可加速氧化。pH 值：碱性环境（pH > 7）显著提升 Mn²⁺ 的氧化速率；pH < 7 时氧化受阻。曝气强度与分布：深层持续曝气比仅表层曝气更能控制底泥释放；分层期（夏季热分层）是重点时段。