九龍江北溪擬多甲藻水華防治與應(yīng)急處置

邊歸國

（福建省環(huán)境保護(hù)廳，福州 350003）

近十年來，我國湖北武漢東湖、云南漫灣水庫、四川茂縣百石海子、三峽水庫部分庫灣和支流、廣東黃龍帶水庫、福建九龍江北溪等連續(xù)發(fā)生甲藻水華。甲藻水華的發(fā)生，對當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)和生活產(chǎn)生了一定的影響。作者曾對九龍江北溪甲藻水華與污染指標(biāo)的相關(guān)性、龍巖市龍?zhí)逗自逅A成因和應(yīng)急處置進(jìn)行研究，對甲藻赤潮和水華應(yīng)急處置技術(shù)的進(jìn)展進(jìn)行評述[1～4]。但是2011年8月北溪干流仍發(fā)生甲藻水華，所以深入開展甲藻水華的應(yīng)急處置研究、開展擬多甲藻水華防治和制定應(yīng)急處置方案具有十分重要的意義。

1.九龍江北溪流域概況

九龍江北溪發(fā)源于玳瑁山脈，上游稱雁石溪，在新羅區(qū)的蘇坂與萬安溪匯合后，至漳平市的西元匯人雙洋河及新橋溪，形成北溪干流。依次流經(jīng)漳平市、華安縣、薌城區(qū)、龍文區(qū)境內(nèi)，至龍海市的郭洲斗分為南、北兩港，南港在福河與西溪匯合后，又分中港，丁浮宮納南溪后，南、中、北港一并注入廈門海域。北溪流域面積9640km2，河長272km，平均坡降2.4‰。北溪干流段有溪南溪、永福溪、溫水溪和龍津溪等4條較大支流匯入。九龍江北溪靠近北回歸線，受海洋氣團(tuán)影響，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，流域內(nèi)氣候溫和，雨量充沛。流域地勢走向?yàn)槲鞅备?、東南低，受其影響，自西北向東南熱量分布遞增，雨量分布遞減。流域內(nèi)的降水形式主要有3～6月份的鋒面雨和6～10月份的臺風(fēng)雨。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，北溪現(xiàn)已建中小型水電站達(dá)490多座，其中對干流枯水流量影響較明顯的有干流河段的梯級水電站和萬安溪支流的萬安溪、白沙兩座水電站，因其集水面積上的來水量多，水庫調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，對下游干流枯水期（10～3月）的徑流影響較大；而北溪干流的梯級電站均屬日調(diào)節(jié)電站，其水量調(diào)節(jié)能力十分有限，因此對干流枯水期（10～3月）的徑流影響甚微。九龍江北溪徑流年際變化較大、年內(nèi)分配不均。浦南水文站實(shí)測多年平均徑流量83.3億m3，實(shí)測最大年徑流量128.0億m3，最小年徑流量只有41.3億m3；實(shí)測多年平均汛期4～9月份的徑流總量占全年的75%，枯水期10～3月只占全年的25%[5]。

2009年1月和12月、2010年1月、2011年8月，在九龍江北溪的干流和支流先后發(fā)生甲藻水華，經(jīng)過省、市、縣各級政府和相關(guān)部門的通力合作，甲藻水華得到了有效的控制。

2.甲藻水華防治組織體系

按堅(jiān)持預(yù)防為主，加強(qiáng)監(jiān)測預(yù)警，堅(jiān)持屬地管理，加強(qiáng)響應(yīng)處置，堅(jiān)持條塊結(jié)合，加強(qiáng)綜合治理的工作原則，完善組織體系，各司其職。

水利部門負(fù)責(zé)組織重要水域水華的監(jiān)測預(yù)警，匯總巡查和監(jiān)測信息，分析預(yù)警和制定應(yīng)急處置方案；負(fù)責(zé)組織、協(xié)調(diào)、督查應(yīng)急處置工作，落實(shí)相關(guān)應(yīng)急措施，做好調(diào)水引流等工作，配合有關(guān)部門落實(shí)應(yīng)急備用水源的啟用和管理工作。

環(huán)保部門負(fù)責(zé)入江污染物排放的監(jiān)督檢查，打擊違法排污行為，減少入江河道污染物負(fù)荷，參與重要水域的巡查，及時提供流域甲藻監(jiān)測、自動監(jiān)測及入江河道水質(zhì)數(shù)據(jù)。

建設(shè)部門負(fù)責(zé)自來水廠的應(yīng)急管理和處置措施，做好備用水源和應(yīng)急水源的啟用，確保城鄉(xiāng)供水安全。

農(nóng)業(yè)部門負(fù)責(zé)農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源以及畜禽養(yǎng)殖業(yè)的污染控制，特別是對水華的產(chǎn)生有重要貢獻(xiàn)的氮和磷等的污染控制。

氣象部門主要負(fù)責(zé)氣象監(jiān)測和天氣預(yù)報，根據(jù)流域巡查及應(yīng)急處置需要，及時提供相應(yīng)的氣象信息，適時實(shí)施人工增雨等措施。

海洋漁業(yè)部門發(fā)揮漁政隊(duì)伍優(yōu)勢，參與水域巡查，加強(qiáng)水產(chǎn)養(yǎng)殖管理，參與甲藻水華應(yīng)急處置工作以及投放濾食性鰱、鳙、鯖、鯽等魚類，有效控制甲藻水華。

科技部門利用已有的技術(shù)成果、設(shè)備和技術(shù)優(yōu)勢，提供研究經(jīng)費(fèi)、相關(guān)資料和技術(shù)支持。加強(qiáng)與水利、環(huán)保、大專院校和科研部門的合作，開展對甲藻水華的分析預(yù)警工作，參與甲藻水華的巡查和應(yīng)急處置技術(shù)方案的制定。

3.甲藻水華防治方法

3.1 不同季節(jié)的甲藻水華防治

雖然甲藻水華基本上暴發(fā)于冬季，但是甲藻水華的防治工作必須貫穿全年。

3.1.1 冬季（12～2月）

近三年來，九龍江北溪部分水域先后發(fā)生甲藻水華，發(fā)生頻率較高的是冬季，因此冬季是甲藻水華防治的重要時段，必須高度重視并采取相應(yīng)措施。

（1）加強(qiáng)巡查。甲藻水華發(fā)源于支流，應(yīng)加強(qiáng)對支流新橋溪、新安溪、龍?zhí)逗⒐皹?、華寮等曾經(jīng)發(fā)生過甲藻水華的水域的巡查，全民動員，早發(fā)現(xiàn)、早報告、早處置。

（2）及時預(yù)警。高度關(guān)注水質(zhì)自動在線監(jiān)測站的水溫、pH、溶解氧、總磷、總氮、葉綠素a、高錳酸鹽指數(shù)等指標(biāo)，接近臨界狀態(tài)的，立即對水華重點(diǎn)水域開展人工加密監(jiān)測，及時發(fā)布預(yù)警信息。

（3）應(yīng)急處置。根據(jù)甲藻水華臨界狀態(tài)、初步暴發(fā)、嚴(yán)重暴發(fā)等不同程度，按應(yīng)急預(yù)案分別處置。

3.1.2 春季（3～5月）

（1）投放濾食性魚類。裸甲藻能被鰱、鳙魚以及鯉、鯽、羅非魚魚種大量攝食，在3 級水華、腸道充塞度達(dá)3～5 級的情況下，絕大部分裸甲藻均能被消化，裸甲藻水華的池塘里鰱、鳙魚凈產(chǎn)量比無水華池里的凈產(chǎn)量增長33.4～37.5%[6]。在橋墩水庫1hm2水面放養(yǎng)尾重20g左右的鰱、鳙魚種1200尾，浮游藍(lán)藻數(shù)量比同期下降77.7%，透明度提高1.5m，水庫不再出現(xiàn)藍(lán)藻水華。在淀山湖放養(yǎng)量分別為：鰱魚159kg/hm2、 鳙 魚106kg/hm2、 青 魚21kg/hm2、 鯽魚18kg/hm2，放養(yǎng)面積為30km2，魚重的平均鮮重為200～300g，至捕撈季節(jié)可增重2～4倍。按魚的含水量70%～75%、N/干重（%）=13.2、P/干重（%）=0.94計(jì)算，估計(jì)每年可帶走99.32噸N和7.07噸P。該方案的經(jīng)費(fèi)投入約為每公頃養(yǎng)殖水面6000元，投入產(chǎn)出比約為1:2.5[7]。

（2）種植化感植物。鳳眼蓮、水浮蓮、浮萍、荇菜、睡蓮、黃花水龍、水蕹菜等浮水植物可抑制多種藻類的生長。馬來眼子菜、蓖齒眼子菜、微齒眼子菜、菹草、苦草、黑藻、伊樂藻、穗花狐尾藻、粉綠狐尾藻、金魚藻、川蔓藻、杉葉藻、矮慈菇、普生輪藻、石龍尾等15種沉水植物具有化感作用，對許多藻類的抑制作用比較顯著[8]。而菊科植物、大蒜、桉樹、杉樹、榕樹、紫丁香、垂柳、茶樹、毛白楊等26種陸生植物對藻類具有化感作用[9]。水稻、茭白、荷花等20種農(nóng)副產(chǎn)品對19種藻類有抑制效果。另外，挺水植物在化感抑藻方面也具有重要的作用。采用植物化感作用既可以美化環(huán)境、恢復(fù)植被，也可以抑制藻類、改善水質(zhì)，但是必須根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w條件，在湖（河）邊、淺水區(qū)選擇性地栽培各種植物。

（3） 水庫蓄水。在3～6月份的鋒面雨期間，上游水庫必須做好戰(zhàn)略儲備，增加萬安溪（16800萬m3）和白沙（10040萬m3）兩個年調(diào)節(jié)水庫汛末的調(diào)節(jié)庫容。

3.1.3 夏季（6～9月）

（1）清淤。湖庫沉積物有機(jī)質(zhì)是氮、磷的重要來源，有機(jī)氮、磷經(jīng)過礦化，生成的無機(jī)氮、磷釋放到上覆水體，有利于水華的發(fā)生。龍?zhí)逗练e物的磷含量平均值為0.524g/kg，與太湖的0.53 g/kg[11]、滇池外海的0.523 g/kg[12]、巢湖的0.55 g/kg[13]等水華多發(fā)湖泊相比無顯著差異。部分點(diǎn)位水中營養(yǎng)鹽分布趨勢基本相同，具有至上而下濃度遞增的基本特征，營養(yǎng)鹽垂線平均值和下層與底泥有十分顯著的關(guān)聯(lián)，說明主要是沉積物中釋放的營養(yǎng)鹽的貢獻(xiàn)[2]。利用臺風(fēng)和暴雨時機(jī)對湖庫、河道進(jìn)行沖刷和清淤，減少底泥N、P內(nèi)釋放的影響。

（2）進(jìn)一步增加萬安溪和白沙兩水庫汛末的調(diào)節(jié)庫容。

3.1.4 秋季（10～11月）

（1）水庫蓄水。在保證水庫防洪安全的前提下，在臺風(fēng)雨末期，通過水資源優(yōu)化調(diào)度，萬安溪和白沙兩水庫汛末蓄水量保持在庫容的70%～80%以上。通過蓄豐補(bǔ)枯可有效地提高下游的枯水期、年最小月平均和年最小日d 平均流量、流速。

（2）籌備各種應(yīng)急處置甲藻的資源。自來水廠應(yīng)配備充足的濾水網(wǎng)、濾水棉、活性炭袋和二氧化氯等確保供水安全的物資。支流和上游封閉式水體所在地區(qū)應(yīng)籌集必須的二氧化氯、漂白粉、生石灰以及具有化感抑制藻類作用的鮮、干植物。

3.2 不同水域甲藻水華處置

3.2.1 封閉式小水體的應(yīng)急處置

（1）使用氯氧化劑。王軍[14]等采用次氯酸鈉（有效氯30ppm）處理扁甲藻，1h后部分藻體尚可存活，處理濃度以15～25ppm為最佳，在此濃度范圍內(nèi)，16h后扁甲藻大部分被殺死，而金藻還可被激活，使其生長速度加快，從而也起到抑制扁甲藻生長繁殖的作用。漂白粉在水中有效氯的含量為15～20ppm、充分曝氣12h，可防治甲藻類生物[15]。

龍?zhí)逗歉＝ㄊ↓垘r市龍硿洞風(fēng)景名勝區(qū)，圍攔約7500平方米，發(fā)生甲藻水華后，先后潑灑有效氯相當(dāng)于5%的二氧化氯液體和有效氯約30%的漂白粉，對小部分復(fù)發(fā)水華的水域重點(diǎn)補(bǔ)充噴灑二氧化氯，共潑灑二氧化氯2噸（水中有效氯約5.88 mg/L）和漂白粉2噸（水中有效氯約35.3mg/L），水中有效氯約43 mg/L時，葉綠素由139.05 μg/L降至3.60μg/L，減少了97.4%；甲藻由11.1×106個/L降至0個/L[3]。

（2）施加生石灰。甲藻的繁殖除需要常規(guī)營養(yǎng)元素外，還要求有一定量的微量生長物質(zhì)如維生素B1、B12、嘌呤、嘧啶及腐殖酸類等物質(zhì)。這些物質(zhì)恰恰是很多細(xì)菌的代謝產(chǎn)物。采用生石灰消毒，減少了水中細(xì)菌的數(shù)量，進(jìn)而降低了上述物質(zhì)的含量，可有效地抑制甲藻類生物的繁殖[15]。已發(fā)生甲藻水華，每hm2潑灑生石灰225 kg，提高池水pH值，改變其生存環(huán)境，進(jìn)而達(dá)到殺死甲藻的目的，然后排換新水[16]。龍?zhí)逗诙趸群推追蹥缂自迮潘鍘旌?，又在底泥表面布撒生石灰，進(jìn)一步鞏固了除藻效果。

（3） 投放紅土復(fù)合聚合氯化鋁。何維[17]等采用紅土復(fù)合聚合氯化鋁（PAC）以及三氯化鐵（FeC13）制得的復(fù)合絮凝劑。結(jié)果表明，與 PAC復(fù)合FeC13混凝劑不同，紅土的加入可增加絮體的密實(shí)度，加快絮體沉降速度，沉淀后的絮體在擾動下不再漂浮上升從而有效提高除藻效果 。采用混凝劑（紅土∶PAC∶FeC13=50mg∶8.75 mg∶17.5mg）處理水樣，1h后水樣濁度去除率為91.72%。就地取福建特有的紅壤和常用的混凝劑，原位處置甲藻水華既經(jīng)濟(jì)又方便。

3.2.2 支流的應(yīng)急處置

（1）水生植物抑藻。由于生存方式和生長形式的不同，挺水植物面臨與附生植物和浮游藻類的競爭；浮葉植物對水下生長的植物和浮游植物產(chǎn)生遮蓋，根生的浮葉植物因?yàn)樯L的需要競爭空間；而生活在水下的沉水植物進(jìn)行光和空間的激烈競爭，它們之間也就存在著廣泛的化感作用。水生植物對藻類起到抑制作用的主要作用有：與藻類之間對營養(yǎng)物質(zhì)的競爭，減少水體中引發(fā)水華的氮和磷等物質(zhì)的濃度；大型水生植物對藻類的遮光作用，阻斷藻類光和作用的途徑；釋放的分泌物（化感物質(zhì)） 對藻類生長造成的抑制作用；植物根際附生的大量微生物，亦吞食部分藻類。

（2）利用植物化感作用除藻。鳳眼蓮根中含有一定量的亞油酸、N-苯基-2-萘胺和大量的長鏈脂肪酸（十六酸、9-十六碳烯酸等）。結(jié)果顯示，1.5g/L以上的鳳眼蓮根粉末可完全抑制東海原甲藻的生長。濃度為0.019g/L的鳳眼蓮根丙酮提取物對東海原甲藻可產(chǎn)生50%的抑制率。N-苯基-2-萘胺濃度為l mg/L時，第6d對東海原甲藻的抑制率超過60%。濃度為50μg/L時，亞油酸對東海原甲藻的抑制率超過80%[18]。研究表明[19]，當(dāng)活體鳳眼蓮浸出液和干鳳眼蓮浸出液大于2g/L時，對東海原甲藻的生長都有明顯的抑制作用。在浸出液濃度達(dá)到8g/L時，對東海原甲藻具有殺滅作用，東海原甲藻全部死亡出現(xiàn)的時間分別為培養(yǎng)后的第4d和第5d。試驗(yàn)結(jié)果顯示，杉木粉用量為38.4 mg/L，24h可顯著去除東海原甲藻。杉木粉對斑馬魚的24h、48h半致死濃度分別為2.8g/L、2.4g/L，安全濃度為0.6g/L[20]。杉木精油是杉木粉抑藻的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。有研究顯示，2mg/L杉木精油可快速殺滅藻細(xì)胞，該濃度低于安全濃度，表明在安全濃度以下，杉木精油即可有效控制赤潮藻的生長。1g/L托里桉木粉48h對東海原甲藻（2.8×107/L） 抑制率為79.2%，其木粉水-丙酮提取物（相當(dāng) 1g/L托里桉木粉）對東海原甲藻48h抑制率為45.8%。顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，丙酮提取物對東海原甲藻具有一定的破壞作用，隨著時間的推移，藻細(xì)胞出現(xiàn)變形、腫脹、細(xì)胞內(nèi)含物溢出等現(xiàn)象，提示托里桉木粉抑制藻類生長的原因可能與其中存在的化學(xué)物質(zhì)有關(guān)，說明托里桉木粉中的抑藻活性物質(zhì)可能是抑制藻類生長的主要原因[21]。

（3）超聲波除藻。擬多甲藻沒有明顯的生物毒性，不會產(chǎn)生藻毒素，可以采用超聲波進(jìn)行去除。當(dāng)超聲參數(shù)組合為頻率20 kHz、功率40W、輻射時間15s時，具有較好的除藻效果。在載有超聲除藻裝置的實(shí)驗(yàn)船在400m2實(shí)驗(yàn)區(qū)作用1h后，水表層的藻細(xì)胞由107個/mL降低到105個/mL，尤其適于水華發(fā)生期間的應(yīng)急處理[22]。去藻時應(yīng)盡可能使用＜400 kHz高頻超聲波。如必須采用高頻超聲除藻時，則應(yīng)選擇較高的功率，且適當(dāng)延長反應(yīng)時間以控制其他藻類藻毒素的濃度，200、400、600、800 kHz的頻率對應(yīng)的最佳功率分別為33、50、100、100 W[23]。

3.2.3 干流的應(yīng)急處置

（1）確保飲用水安全。擬多甲藻細(xì)胞近卵形到近菱形，頂端具孔，末端具細(xì)刺或無。上下殼大致相等，橫溝輕微左旋。大小：26.2～37.0×29.3～41.8μm，長略大于寬（1.08～1.21倍于寬）。在自來水廠取水口可采用吸油氈、120目的濾水網(wǎng)、濾水棉、窗簾布、活性炭袋和編織袋在進(jìn)行二道八層透水?dāng)r截，阻截藻類入侵取水口。在取水口投放二氧化氯等，以及在濾池增加濾砂15～20 cm，增加過濾效果，確保飲用水安全。

（2）開展生態(tài)調(diào)水。生態(tài)調(diào)水是通過縮短水體水力停留時間,增大水體沖刷率及稀釋營養(yǎng)鹽濃度,達(dá)到防治水體發(fā)生水華的富營養(yǎng)化防治手段。發(fā)生水華期間，流域內(nèi)各級電站，必須按照“來多少水、發(fā)多少電”的原則安排出力，增加水的流動性，禁止蓄水發(fā)電。同時，積極協(xié)調(diào)組織上游萬安、白沙水庫調(diào)水、補(bǔ)水，并對沿江水庫電站下泄水量進(jìn)行合理安排調(diào)度，逐家檢查落實(shí)最小生態(tài)流量情況，及時糾正部分電站蓄水發(fā)電、下泄流量不足的問題，嚴(yán)格按照環(huán)境影響評價核定的最低下泄量進(jìn)行放水，確保大于抑制甲藻的0.2m/s水流速度，最大限度減少藻類數(shù)量。

4.結(jié)語

目前已進(jìn)入甲藻水華多發(fā)的冬季，各級政府及相關(guān)部門必須高度重視，防患于未然。甲藻水華多發(fā)的新橋和新安等支流應(yīng)以植物恢復(fù)為主，選擇性栽種具有化感抑藻作用的植物。另外在重點(diǎn)庫區(qū)，繼續(xù)補(bǔ)充投放鰱、鳙、鯉、鯽等濾食性魚類，嚴(yán)禁投餌和捕撈。在臺風(fēng)和雨季，干流的各級水利設(shè)施應(yīng)視時開閘放水，有效沖刷清理河道，減少底泥中N、P含量。

本著早發(fā)現(xiàn)、早報告、早處置的原則，可分別采取物理、化學(xué)和生物的方法處置甲藻水華。在封閉式小水體，可借鑒龍?zhí)逗?yīng)急處置的經(jīng)驗(yàn)，施加二氧化氯、漂白粉、生石灰應(yīng)急除藻，后投放濾食性魚類防藻。當(dāng)支流發(fā)生水華時，盡可能投放具有化感抑藻作用的植物鮮、干物質(zhì)或提取液等，在對飲用水和水生物沒有明顯影響的前提下，適當(dāng)布灑紅土復(fù)合聚合絮凝劑或使用超聲波方法除藻。干流一旦發(fā)生水華，首先采取生態(tài)調(diào)水方法，上游白沙、萬安溪水庫立即調(diào)水，沿途各水利設(shè)施庫區(qū)應(yīng)確保0.2m/s的流速，抑制甲藻爆發(fā)。各自來水廠要未雨綢繆，進(jìn)一步加強(qiáng)圍隔、過濾、凈化等措施，保障供水安全。

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