長潭水庫富營養(yǎng)化現(xiàn)狀及防治對策

屈道村,屈 藝

(1.臺州市環(huán)境監(jiān)測中心站,浙江 臺州 318000;2.上海海洋大學水產(chǎn)與生命學院,上海 201306)

·解析評價·

長潭水庫富營養(yǎng)化現(xiàn)狀及防治對策

屈道村1,屈 藝2

(1.臺州市環(huán)境監(jiān)測中心站,浙江 臺州 318000;2.上海海洋大學水產(chǎn)與生命學院,上海 201306)

介紹了長潭水庫的水文、功能及社會環(huán)境概況。跟蹤統(tǒng)計分析了3個點位 9年以來的監(jiān)測數(shù)據(jù)和環(huán)境質量,研究顯示,總體水質先降后升,水文因素非常明顯。目前富營養(yǎng)化程度為中營養(yǎng),主要污染因子波動指標為 TP、T N、葉綠素 a、pH值幾個項目。同時分析了污染因子波動的原因以及氮、磷的來源。根據(jù)當?shù)丨h(huán)境、經(jīng)濟狀況,提出了控制水體富營養(yǎng)化的建議、方法。

水質;富營養(yǎng)化;對策

黃巖長潭水庫位于浙江東部,臺州市黃巖區(qū)西部,1964年建成,庫區(qū)集雨面積達 441.3 km2,年平均徑流量 5.65×108m3,總庫容 7.32×108m3,正常蓄水量 4.57×108m3。是一座以供水、防洪、灌溉為主的大型水庫,現(xiàn)主要提供臺州市“三區(qū)”(椒江區(qū)、黃巖區(qū)、路橋區(qū))及玉環(huán)、溫嶺兩縣市 200多萬城鄉(xiāng)居民的生活用水和上萬家企業(yè)的生產(chǎn)用水,同時在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)干旱季節(jié)承擔 695.1 km2的農(nóng)田灌溉用水。對臺州市的“三區(qū)”及玉環(huán)、溫嶺兩縣市的經(jīng)濟發(fā)展和社會建設起著極其重要的作用。

由于建庫時間較長,再加上集雨面積內有寧溪鎮(zhèn)、富山、上鄭、嶼頭、上洋等 5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)以及北洋鎮(zhèn)、平田鄉(xiāng)等 23個村,人口共約 99 501人,社會生產(chǎn)、生活及農(nóng)業(yè)面源污染嚴重,庫水富營養(yǎng)化問題也日益突出。跟蹤、分析水體富營養(yǎng)化現(xiàn)狀,探討成因,進而提出預防與重點整治對策,對保證臺州市南部 200多萬人的飲水安全及區(qū)域內的可持續(xù)發(fā)展,具有十分重要的意義。

1 水庫水質狀況

1.1 水質概況

從 1995年以來,長潭水庫成為臺州市“三區(qū)”的主要飲用水源地,臺州市環(huán)境監(jiān)測中心站對長潭水庫 3個點位每月進行 1次水質監(jiān)測,2001—2008年的水質情況見表 1。

表1 2001—2008年長潭水庫水質情況

從表 1可以看出,在大壩維修完畢 (2004年 7月)之前,水位較低,水質呈逐年下降趨勢,從 2002—2004年,水庫的水質都低于其所執(zhí)行標準 (Ⅱ類)。大壩經(jīng)過加固維修后,水位升高,蓄水量增加 50%,同時對一級庫區(qū)和二級庫區(qū)上游工業(yè)源進行更為嚴格的環(huán)境管理,2005年的水庫水質有了明顯改善。但近年來有些指標波動開始增多,水質在逐步下降。

1.2 超標項目分析

根據(jù)臺州市站 5年來 (2004—2008年)的監(jiān)測項目數(shù)據(jù)統(tǒng)計,在 23個監(jiān)測項目中,大部分項目指標都未超出地面水功能二級標準,但總磷 (TP)、總氮 (TN)、葉綠素 a、pH值幾個項目,在各時期不少月份均有超標,超標次數(shù)最多的項目為葉綠素 a,有35次超標,最大值達 0.059 mg/m3。超標倍數(shù)最大的項目為 TP,最大值為 0.204mg/L,超標 8倍以上。

1.3 富營養(yǎng)化狀況

按中國環(huán)境監(jiān)測總站生字[2001]090號文件的要求,湖泊 (水庫)富營養(yǎng)化狀況評價方法采用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法,評價指標為:葉綠素 a、TP、TN、透明度 (SD)、高錳酸鹽指數(shù) (CODMn)。綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù) (TL I)計算公式為:

式中:TL I(∑)——綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù);Wj——第 j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的相關權重;TL I(j)——第 j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù);m——評價參數(shù)的個數(shù)。

根據(jù) 2008年 5月 20日的相關監(jiān)測數(shù)據(jù),代入上述公式計算得到 3個監(jiān)測點位的 TL I值為40.17,39.10,41.76。對照湖泊 (水庫)富營養(yǎng)化評價標準,長潭水庫目前的富營養(yǎng)化程度為中營養(yǎng),定性評價為良好。

1.4 主要入庫溪流水質

寧溪支流上兩個站點位 3年 (2006—2008年)地面水監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明,在 15個監(jiān)測項目中只有 TP經(jīng)常超標,上鄭站點位 3年來有 6次超標,最大值在 2007年 7月、9月,分別為 0.060,0.070 mg/L。寧溪站點位 3年來有 4次超標,最大值出現(xiàn)在 2007年 9月 ,為 0.05 mg/L。

2 水庫水中波動指標原因分析

通過近年的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析,長潭水庫水質數(shù)據(jù)發(fā)生波動的指標主要是 TP、TN、葉綠素 a、溶解氧和pH值,其他指標雖有波動,但并不明顯。這幾個指標波動的原因,主要是水體中氮、磷等營養(yǎng)元素的含量增加,隨著氣溫、水溫的升高,特別是水溫在 15～30℃左右時,藻類開始大量繁殖,易導致富營養(yǎng)化。另一方面由于植物(藻類)光合作用需要一定的 CO2,從而引起pH值和溶解氧的變化[1]。所以預防水體中氮、磷等元素,尤其預防含磷物質進入水體是解決水質下降的關鍵,也是今后需要著力控制的方向。

在無人活動區(qū)域,正常地表水氮、磷含量較低,磷含量一般在 10～50μg/L范圍。影響長潭水庫水中氮、磷含量的因素較多,如工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、地表徑流、降水、降塵等,但主要有以下幾個方面。

2.1 村鎮(zhèn)居民生活污水

據(jù)《臺州市飲用水源地環(huán)境保護規(guī)劃》統(tǒng)計,庫區(qū)上游有村鎮(zhèn)居民 10萬人左右 (常住 6萬),每年排放氨氮 127.0 t,TP 14.0 t。改革開放之前,村民主要將糞便作為主肥使用,而現(xiàn)在多數(shù)村民不種或少種農(nóng)作物,再加上農(nóng)村不科學的改廁方式,使得糞便無法利用,這導致糞便直接或間接進入水體。近年來,含磷洗衣粉、洗滌劑的大量使用,也是一個不可忽視的污染來源因素。

2.2 畜禽養(yǎng)殖污水

水庫上游畜禽養(yǎng)殖業(yè)以傳統(tǒng)養(yǎng)殖方式為主。自從上游水系確定為一、二級保護區(qū)以來,區(qū)域內養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展不快,沒有大中型養(yǎng)殖企業(yè),無點源污染。但少數(shù)家禽 (牛、豬、羊、狗、雞、鴨等)養(yǎng)殖有一定數(shù)量基礎,戶數(shù)多、分布廣。畜禽養(yǎng)殖污水是一種高濃度的廢水,其中含有較多的氮磷。據(jù)2006年調查統(tǒng)計,畜禽養(yǎng)殖污水排放的 COD為805.85 t/a;氨氮為 76.05 t/a;TP為 41.58 t/a。這些面源養(yǎng)殖廢水、廢物在過去會被農(nóng)民收集用作肥料,施用于農(nóng)作物,大部分經(jīng)過農(nóng)作物吸收進入大循環(huán)。而現(xiàn)在由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小、分布多以及非農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展等原因,沒有被充分利用,絕大部分直接排入水體。

2.3 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污水

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的氮、磷物質,主要有化學肥料和有機磷農(nóng)藥。目前在農(nóng)村用肥、施肥不科學的現(xiàn)象比較普遍,存在化肥施用量大,比例失調的問題。重化肥、輕有機肥的問題明顯,加上施用技術不當,多撒施于地表,并未深施,造成大量的化肥隨表土和徑流流入河道。長潭水庫上游有 21.4km2水田,據(jù)測算使用氮肥約 22 439.72 kg/km2、磷肥約16 455.79 kg/km2、農(nóng)藥施用量約 897.59 kg/km2,按化學氮肥流失率 20%、磷肥流失率 5%計算,每年約有 9.6 t氮和 1.76 t磷進入水庫。含磷農(nóng)藥使用后,最終分解產(chǎn)生含磷元素,通過各種途徑進入水體。

2.4 水庫底泥

長潭水庫建成于 1964年,至今已有 40多年的庫齡,水庫底泥至少有 1 000多萬m3。國內外學者研究表明,建庫時間在 35年以上的水庫極易出現(xiàn)水體富營養(yǎng)化,其原理是隨著庫齡的增加,溶解在水體中的各種物質,在物理、化學、生物等因素的作用下自然沉積在底泥中,當它們累積到一定程度,超過覆蓋層的水體中的物質濃度時,一些沉淀物(如重金屬、營養(yǎng)鹽等)又會向覆蓋其上的水體釋放,它們就這樣不斷地循環(huán)。自從 1995年一期供水工程實施后,長潭水庫成為主要生活飲用水源地,因此,水庫水流緩慢,水體置換率更低,使氮、磷等物質在水庫底泥中更加容易積累。

3 預防和對策

通過監(jiān)測數(shù)據(jù)分析表明,長潭水庫水質多數(shù)指標處于良好狀態(tài),但部分指標超標,特別是 TP、TN、葉綠素 a、pH值等幾個指標,數(shù)值變化較大,目前水庫水中測出各種高指標含量物質,表明水庫已具備富營養(yǎng)化條件,若不加以控制,在一定的自然條件下極易出現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象。藻類生長與氮、磷元素關系最為密切,控磷是抑制藻類生長最有效的方法[2]。為了有效防止水庫富營養(yǎng)化問題的出現(xiàn),保障“三區(qū)、兩縣市”200多萬居民的飲水安全。借鑒各地湖泊、水庫富營養(yǎng)化問題治理經(jīng)驗,結合庫區(qū)上游社會經(jīng)濟、生活、生產(chǎn)等要素的實際情況,提出以下預防措施。

3.1 加快村鎮(zhèn)污水處理設施建設

如何控制農(nóng)村面源污染是農(nóng)業(yè)、衛(wèi)生、環(huán)保、水資源管理部門一個共同關注的問題。從氮、磷來源分析中可以看出,每年 50多 t的磷主要來自農(nóng)村居民的生活污水和家庭養(yǎng)殖業(yè)廢水。這種分散、小規(guī)模的農(nóng)村面源,要用多種方式控制。目前常用的簡易處理設施有:化糞池、沼氣發(fā)酵池、一體化多級分解處理設施,這些設施的處理效果不同,且難以控制氮、磷指標。多數(shù)一體化處理設施成本比較高、運行困難,需要一定的經(jīng)濟基礎作為支撐[3]。筆者認為應從以下幾種方式來控制:(1)政府要把庫區(qū)上游村鎮(zhèn)列入重點生態(tài)村鎮(zhèn)建設的名單,特別是人口多的村鎮(zhèn)要加快污水處理設施建設。政府應加大這些地區(qū)生態(tài)建設的投入,既扶貧又保水。(2)加快農(nóng)村改廁工作,改廁的原則是既要充分利用有機肥,又要提高農(nóng)村的環(huán)境衛(wèi)生水平。而現(xiàn)在農(nóng)村改廁,多數(shù)都是改成用水沖洗的方式,這種改廁方式,實際上只考慮到家庭衛(wèi)生,而忽視了對水環(huán)境的污染問題。(3)加強對禽畜養(yǎng)殖業(yè)廢水的管理和利用,上規(guī)模的養(yǎng)殖業(yè)一定要進行“三廢”處理,這是不言而明的事。據(jù)調查,庫區(qū)上游連小規(guī)模養(yǎng)殖業(yè)也不多,絕大部分是散養(yǎng)。過去禽畜的排泄物被村民集中起來用作農(nóng)作物肥料,既有利于土壤改良,又避免污染水環(huán)境。而現(xiàn)在許多養(yǎng)殖戶把禽畜產(chǎn)生的排泄物沖入水環(huán)境。筆者認為要改變這種現(xiàn)象,首先市政府應出臺飲用水源地污染防治管理辦法和實施細則等政策,制定水資源補償政策,調動農(nóng)民的積極性。二要在二級水源保護區(qū)內的鄉(xiāng)鎮(zhèn)廣泛開展宣傳保護水環(huán)境的重要性,使人們意識到保護當?shù)厮h(huán)境,就是保護下游 200多萬人的飲水安全,是對臺州經(jīng)濟發(fā)展、社會安定的貢獻。這樣,當?shù)厝嗣癫艜杂X充分利用人、畜產(chǎn)生的有機肥,減少對水環(huán)境的污染。

3.2 建立自然生態(tài)水塘

前人在農(nóng)村邊上低洼處建水塘,主要用作防止火災用水、生活用水和牲畜飲水等,其實它也有很好的凈化功能。村莊中產(chǎn)生的各種污水,首先經(jīng)村中的小水溝流入水塘,經(jīng)過水塘沉淀和生物吸收,許多污染物會沉淀或去除。水塘的凈化原理如下:

國內外科學工作者已證實這一簡單而古老的水塘處理方式在脫氮、除磷方面具有良好的效果。然而這幾條生物鏈現(xiàn)在較難維持,主要原因是人們對魚的濫捕導致資源枯竭,以及沒有利用好青飼料養(yǎng)殖家畜導致池塘植物食物鏈的破壞。所以這一方法的關鍵是解決好生物鏈中魚和家畜這兩個環(huán)節(jié)。另外在水塘下游建一些濕田,種植空心菜等植物,可以起到進一步消除水中氮、磷元素的作用,達到治污目的。

3.3 建立多級前置庫、人工濕地

前置庫與人工濕地的作用是眾所周知的,現(xiàn)在水庫支流入口處,也建有一些規(guī)模、面積、數(shù)量較小的工程。在資金允許的情況下,水庫上游各支流適當建立一定數(shù)量和規(guī)模的河塘、溪壩、半人工自然型濕地,利用其特有功能來凈化或攔截水中的氮、磷物質。

3.4 加快引水工程建設

保持高水位對水體置換和控制營養(yǎng)元素具有積極的作用。2004年 7月之前,由于水庫年久失修,水位較低,水質逐年下降。水庫大壩加固維修之后,水量增加,水質明顯得到改善。因此加快飲水工程建設,引水進庫,加快換水周期,是改善水質的有效方法。

3.5 疏浚底泥

疏挖底泥污染源,在湖泊富營養(yǎng)化治理方面有一定的作用,國內外科技工作者對此方面的研究也較多,但這一方法在大型湖泊、水庫處理過程中,由于往往疏挖不徹底,所以效果不十分理想。杭州市政府曾經(jīng)對西湖采用這一方法,但效果甚微[4]。同時考慮到水庫的特殊功能——以飲用水源水為主,在工程方面投資也較大,據(jù)估算,去除底泥費用需要 4～5億元,所以這一工程要全面考慮,細致規(guī)劃。另外,可增建水庫自動排泥沙工程。

3.6 進一步削減工業(yè)點源和農(nóng)業(yè)面源

雖然庫區(qū)上游企業(yè)較少,但仍有幾家老企業(yè),因此應加強對企業(yè)的監(jiān)管力度,盡一切可能減少污染物的排放量。

集雨面積內有近 30 km2土地,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面源也不可忽視。要控制生產(chǎn)面源,在這一區(qū)域盡快開展農(nóng)業(yè)生態(tài)建設。提高農(nóng)民的農(nóng)業(yè)科學知識,以此來帶動科學生產(chǎn)、合理施肥、少用農(nóng)藥,這樣有助于減少農(nóng)業(yè)面源污染。

3.7 加強旅游業(yè)的環(huán)境管理

隨著庫區(qū)生態(tài)的改善,旅游業(yè)也開始興起,所以一定要防止旅游業(yè)帶來的生活源直接污染水體。旅游業(yè)開發(fā)一定要有計劃,規(guī)模大小不能超出環(huán)境承載容量。要加強對游客廢棄物的管理,及時收集污染物并運出庫區(qū)。改善或更換現(xiàn)有交通工具,防止有機污染。

3.8 生物控制

在庫內用水生生物控制富營養(yǎng)化、藻類的方法,國內外學者也有較多研究,常用的方法有放養(yǎng)鰱魚、鳙魚和一些沉水植物。一定密度和比例的鰱魚、鳙魚能有效去除某些藻類[5]。在庫內淺水區(qū)種植一些沉水植物,也能有效吸收底質中的營養(yǎng)素,減少底質與水體某些物質的循環(huán)。

[1]山東省水產(chǎn)學校編寫組.淡水生物學[M].蘇州:蘇州大學出版社,1978.

[2]曾明,劉陽生.水體富營養(yǎng)化及其治理研究進展.環(huán)境污染與防治 (網(wǎng)絡版),2003(2):1-5.

[3]朱思誠.村鎮(zhèn)建設中污水處理設施的選擇.環(huán)境污染與防治(網(wǎng)絡版),2006(10):1-3.

[4]毛成責,余雪芳,邵曉陽.杭州西湖總氮、總磷周年變化與水體富營養(yǎng)化研究[J].水生態(tài)學雜志,2010,3(4):1-5.

[5]李林春.南灣水庫鰱鳙放養(yǎng)比例對水質調控的研究[J].水生態(tài)學雜志,2010,3(4):70-73.

Eutrophication Situation in Changtan Reservoir and the Protection M easures

QU Dao-cun1,QU Yi2
(1.Taizhou EnvironmentalMonitoring Central Station,Taizhou,Zhejiang 318000,China;2.College of Fisheries and Life Science,ShanghaiOcean University,Shanghai 201306,China)

The hydrology,function and social environmental of Changtan Reservoirwere introduced.The water quality declined during the last nine years according to the analysis of environmentalmonitoring data andwater quality from three position,one of the main reasons ofwhich is hydrology condition.The eutrophication level is middle,as the main pollution factor were TP TN chlorophylla and pH.The reasons of the fluctuation of pollutants and the source of nitrogen and phosphorwere also analyzed.Suggestions and methodswere given to controlwater eutrophication according to the local environment and economic status.

water quality;eutrophication;countermeasures

X508

B

1674-6732(2011)-01-0041-04

10.3969/j.issn.1674-6732.2011.01.012

2010-02-25

屈道村 (1956—),男,工程師,大專,從事環(huán)境保護工作。

(本欄目編輯 周立平)