關于大型地表水供水水源地富營養(yǎng)化現(xiàn)狀調(diào)查及防治對策研究的建議

楊英杰　欒天新

[摘要]對遼寧省內(nèi)25座大型水庫水源地的富營養(yǎng)化狀況進行描述，并以大伙房水庫的總氮變化趨勢為例做詳細的評價。對水庫富營養(yǎng)化機理與制約因子以及水體富營養(yǎng)化模擬模型進行研究、探討，并提出具體的防治措施。

[關鍵詞]供水水源地富營養(yǎng)化防治對策

中圖分類號：TV21文獻標識碼：A文章編號：1671—7597(2009)0620006—01

一、前言

近年來，突發(fā)性水污染事故頻發(fā)，對人民的生產(chǎn)生活構成了嚴重威脅。飲用水問題關系到全社會的穩(wěn)定和經(jīng)濟的發(fā)展，水質(zhì)災害正在成為一種比洪澇災害更嚴重的災害。當前，我國內(nèi)陸水域水體普遍出現(xiàn)藻華暴發(fā)現(xiàn)象，近海海域頻繁發(fā)生赤潮現(xiàn)象，其中60％以上的大型湖泊、水庫已經(jīng)不同程度富營養(yǎng)化，城市水體基本上全部富營養(yǎng)化，太湖、滇池、巢湖、白洋淀等大型湖泊水體嚴重富營養(yǎng)化，漢江、珠江等河流水域也出現(xiàn)水質(zhì)富營養(yǎng)化。水體富營養(yǎng)化不但給生態(tài)環(huán)境造成嚴重危害，而且嚴重干擾水資源的利用，造成十分慘重的經(jīng)濟損失。

從長效治理角度看，富營養(yǎng)化的形成從根本上還是由于流域中人類活動導致營養(yǎng)鹽類物質(zhì)進入湖泊水庫，使湖泊水庫水體營養(yǎng)鹽類物質(zhì)濃度過高，在適當?shù)乃呐c氣象條件下藻類大量繁殖所致。隨著人類對環(huán)境資源的開發(fā)利用活動日益增加，工業(yè)的發(fā)展以及城市人口的高度集中，大量含有污染物質(zhì)的工業(yè)廢水和生活污水未經(jīng)適當處理便排入水體，使水體中氨氮、磷以及有機污染物等耗氧物質(zhì)濃度的升高，增加了水中的營養(yǎng)物質(zhì)的負荷量；而為了提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，施用化肥逐年增加，經(jīng)過雨水的沖刷和滲透，有更多的營養(yǎng)物質(zhì)流失而進入水中，也增加了水中的營養(yǎng)物質(zhì)的負荷量；在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面，為達到漁業(yè)高產(chǎn)，一些地區(qū)采用投放餌料的方法，這也成為水體接納氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的主要渠道。

因此，要徹底防治水體富營養(yǎng)化、防止藍藻水華，必須要從區(qū)域污染源頭控制、河流截污、河口與水庫凈化和水體生態(tài)修復的角度，進行藍藻水華暴發(fā)機理與水體富營養(yǎng)化評價以及水環(huán)境生態(tài)修復技術研究，為預防藍藻水華、水體富營養(yǎng)化提供技術支撐。

二、我省大型供水水源地富營養(yǎng)狀況

據(jù)2004年統(tǒng)計，遼寧省城市飲用水水源地(0.1萬t／d以上)共有206個，其中地表水水源地共有51個，地下水水源地155個。飲用水水源地中供水人口大于30萬人的有9個，其中地表水水源地就有6個。對全省25座大型水庫水源地的水質(zhì)進行了監(jiān)測，并對水源地富營養(yǎng)狀況進行了評價。評價結果表明，按年均值計算，處于中營養(yǎng)狀態(tài)的水庫13座，處于富營養(yǎng)化狀態(tài)的水庫12座，占評價水庫的48％?？偭住⒖偘钡奈廴?，加快了水庫富營養(yǎng)化，水庫上游點污染源雖然直接對水庫水質(zhì)構成威脅，但上游面污染也是主要原因之一。庫區(qū)上游植被覆蓋率較差，大面積水土流失，致使雨水裹夾含有大量農(nóng)藥、化肥及牲畜、家禽排泄物和生物殘骸等進入水庫，另外，生活污水中也含有大量營養(yǎng)性物質(zhì)。

以大伙房水庫為例：2003年至2006年總氮濃度由2003年最高1.59mg／L，上升至2006年最高2.45mg／L。呈明顯的上升趨勢。

三、富營養(yǎng)化機理與制約因子研究

針對大型供水水源地水體富營養(yǎng)化區(qū)域嚴重的情況，營養(yǎng)物質(zhì)不斷升高的狀況，針對富營養(yǎng)化的成因，有必要從以下幾個方面對水體進行水質(zhì)調(diào)查與監(jiān)測，根據(jù)調(diào)查、監(jiān)測結果對水體富營養(yǎng)化進行評價及機理與制約因子研究，確定水體富營養(yǎng)化主要限制因子。

(一)光照及溫度的影響。光是重要的環(huán)境因子之一，水中的光照強度隨著水體深度的增加而遞減，光合作用也隨著水體深度的增加而遞減；水溫的變化會引起水中其他因子的變化(如pH值)，浮游植物的各種生理活動及生化反應多必須在一定的溫度條件下才能進行，因此光照和溫度對藻類等浮游植物的生長以及整個水生生態(tài)會產(chǎn)生很大影響，需要對其進行研究，分析判斷其是否為水體富營養(yǎng)化的限制性因子。

(二)氟磷的影響。水體中營養(yǎng)鹽類物質(zhì)豐富，氮、磷含量的恰當比值是水體富營養(yǎng)化及藍藻爆發(fā)的關鍵條件之一，尤其水中的氨含量是磷含量的15至20倍時，是藍藻大量繁殖的最佳條件。葉綠素工是水體浮游藻類存量的重要標志，因此通過研究分析氮磷和葉綠素a的相關關系，必要時進行一些藻類增長潛力實驗(AGP實驗)，來確定水體氮磷含量對水體富營養(yǎng)化及藻類生長的影響。

四、水體富營養(yǎng)化模擬型研究

針對水體富營養(yǎng)化的限制性因子，建立水體富營養(yǎng)化模擬模型來研究點源、非點源污染對水體富營養(yǎng)化的影響。點源主要包括直接或間接向水體排放污染物的工業(yè)污染源、生活污染源、水產(chǎn)養(yǎng)殖等。非點源是指溶解的或固體污染物從非特定的地點，在降水和徑流從刷作用下，通過徑流過程匯入收納水體引起的水體污染，其主要來源包括農(nóng)業(yè)、城市暴雨徑流、林業(yè)和畜牧業(yè)等，主要的污染物包括氮、磷、有機物以及造成水體淤積的沉淀物。針對大型供水水源地的特點，一般分布于河流上游，非點源污染是水體富營養(yǎng)化控制的難點和關鍵，需要采用數(shù)學模型與現(xiàn)場實驗相結合的方法，選擇合適的模擬模型對非點源污染的未來狀況及對水體富營養(yǎng)化的影響進行預測，目前廣泛采用的是美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究局(ARS)開發(fā)的SWAT模型進行非點源污染模擬計算，SWAT模型是一個連續(xù)時間的分布式模型，可以預測流域內(nèi)復雜變化的下墊面條件、土地利用方式及不同管理措施對流域產(chǎn)匯流、產(chǎn)輸沙及非點源污染物質(zhì)的產(chǎn)輸出的長期影響。模型模擬需要收集和整理圖形、氣象、土壤屬性和管理措施等大量的數(shù)據(jù)，首先利用GIS軟件將各種圖形文件轉(zhuǎn)換到同一投影坐標系，將氣象和其它數(shù)據(jù)整理成SWAT模型需要的格式。再通過SWAT自動地形分析軟件包(TOPAZ)由流域DEM生成河網(wǎng)、劃分子流域，并計算子流域和河道的地形參數(shù)，通過疊加土地利用圖和土壤類型圖得到SWAT最小計算單元水文響應單元(HRU)。最后根據(jù)模型計算成果及國內(nèi)外的經(jīng)驗，提出非點源污染的控制防治措施。

五、防治措施研究

在水體富營養(yǎng)化主要限制因子研究、富營養(yǎng)化數(shù)學模型模擬的基礎上。針對主控因子的現(xiàn)狀，即未來變化情況，進行水體富營養(yǎng)化防治措施研究。具體包括小流域綜合治理技術分析及試驗、污染源控制與治理、網(wǎng)箱養(yǎng)魚區(qū)底泥殘留物清除、農(nóng)業(yè)種植結構及方式的改變、水土保持等工程技術和措施以及管理制度、政策法規(guī)建設等非工程措施。

六、小結

大型供水水源地富營養(yǎng)化現(xiàn)狀調(diào)查與防治對策研究，是一個關系到我省城市用水安全，保持社會的穩(wěn)定和經(jīng)濟的發(fā)展，人民生活水平的提高和生命安全的重要課題。通過對大型供水水源地水文氣象、水文地質(zhì)、社會經(jīng)濟、產(chǎn)業(yè)結構、污染源、土壤植被、水土流失等基礎資料的收集、調(diào)查、評價，通過實驗研究搞清水源地上游河道、庫區(qū)及水庫周邊污染物質(zhì)成因、轉(zhuǎn)化、變化規(guī)律。果提出使水源地營養(yǎng)化程度穩(wěn)定在中營養(yǎng)狀態(tài)的生態(tài)修復和水庫水生生物優(yōu)化技術及管理、工程對策，具有重要的現(xiàn)實意義。