實施平原淺水湖泊水源地保護的研究與實踐

徐瑞忠 陸雪林

（蘇州市吳江區(qū)水利局，江蘇 蘇州 215200）

0 引言

水源地保護與安全是關系民生的重要問題，是一個地區(qū)發(fā)展水平和生活質(zhì)量的重要標志，也是經(jīng)濟社會穩(wěn)定發(fā)展的重要前提。

東太湖是吳江區(qū)的水源地，也是上海市、浙江杭嘉湖城鎮(zhèn)水源地的上游。近年來，東太湖水污染事件頻頻發(fā)生，繼2007年無錫水污染事件后，2008年吳江區(qū)東太湖水域出現(xiàn)藍藻，2011年受“梅花”臺風影響，東太湖水面水草漂浮，積聚并腐爛，影響了沿岸水源地的水質(zhì)。本次在調(diào)查東太湖水源地水質(zhì)、底泥及水生態(tài)狀況的基礎上，分析水源地主要存在問題，并提出具體的水源地保護與水質(zhì)改善工程措施，根據(jù)工程前后的水源地水質(zhì)監(jiān)測資料檢驗工程實施效果。研究成果為平原河網(wǎng)地區(qū)其他水源地保護研究提供了依據(jù)和借鑒。

1 東太湖水源地概況

1.1 東太湖水質(zhì)分析

為調(diào)查東太湖水質(zhì)，收集2009～2012年吳江第一水廠取水口水質(zhì)資料，分析東太湖水源地取水口水質(zhì)變化。2009～2012年，東太湖水質(zhì)DO 濃度均維持在I 類；NH3—N 濃度呈下降趨勢，類別由Ⅱ類提升到I 類；TN 濃度呈現(xiàn)先升后降的趨勢，到2012年基本能達到Ⅳ類；CODMn濃度穩(wěn)定，維持在Ⅱ類與Ⅲ類；TP 濃度總體呈下降趨勢，總體滿足Ⅲ類標準?？傮w來說，東太湖湖區(qū)DO、NH3—N、CODMn、TP 水質(zhì)指標較好，TN 相對較差。東太湖水體富營養(yǎng)化程度基本為輕度富營養(yǎng)。

1.2 底泥

東太湖底泥表層總磷含量平均為0.070%，總磷含量全部平均為0.058%，高于全太湖底泥總磷平均含量0.049%；總氮平均含量為0.085%，表層底泥總氮平均含量0.125%，高于全太湖平均含量0.078%。底泥主要營養(yǎng)物質(zhì)OM、TP、TN 含量呈垂直分布，總體上表現(xiàn)為表層含量較大，向下逐步降低。

釋放試驗結果表明，底泥中氨氮的釋放均以正的釋放通量為主，底泥是上覆水體中氨氮的重要來源，在實驗培養(yǎng)初期，尤其在動態(tài)環(huán)境條件下氨氮的釋放通量最大，之后釋放通量逐漸降低，擾動實驗條件會加劇底泥中氨氮的釋放。底泥與上覆水系統(tǒng)內(nèi)磷酸鹽的交換通量以負通量為主，即磷酸鹽主要由上覆水體向底泥中擴散，說明底泥是磷酸鹽的有效蓄積庫。

1.3 水生植物

東太湖是全太湖水生生物最為豐富的湖區(qū)之一，開敞水域主要以浮水植物和沉水植物為主，濱岸區(qū)域和部分圍網(wǎng)區(qū)域以挺水植物為主。

2 水源地存在主要問題分析

東太湖水源地存在的問題主要包括：污染底泥的卷起和釋放、水草的聚集和腐爛及沿岸腐爛物質(zhì)堆積等。

2.1 污染底泥的卷起和釋放

底泥作為入湖沉積物質(zhì)的載體，是湖泊營養(yǎng)鹽的蓄積庫。東太湖湖底高程平均為2.0 m，常水位下水深僅1.0 m 左右，是典型的淺水碟形湖泊。由于湖泊形態(tài)和水生植物茂盛等因素影響，水流緩慢，造成湖區(qū)底泥淤積比較嚴重并長期處于釋放狀態(tài)。取水口附近的底泥多為當年養(yǎng)殖留下，圍網(wǎng)尚未拆除時，東太湖主要采取圍網(wǎng)養(yǎng)殖，將東太湖水面分成若干格小的水體，起到了很好的消浪作用，使得東太湖底部浮泥不易被水流卷起。圍網(wǎng)拆除后，由于東太湖水深較淺，在風浪等的作用下，圍網(wǎng)養(yǎng)殖形成的大量底泥容易被卷起，并在水體中長期處于半懸浮狀態(tài)隨水流進入取水口。如遇臺風等極端天氣，湖底污泥被風浪卷起懸浮，將嚴重影響供水水質(zhì)和取水口供水安全。

2.2 東太湖水草及藻類的聚集和腐爛

東太湖是太湖水生植物生長最茂盛的湖區(qū)。東太湖長期的圍網(wǎng)養(yǎng)殖留下了大量的營養(yǎng)物質(zhì)，而近年來為防止打撈水草對漁業(yè)養(yǎng)殖造成影響，區(qū)域常年實施水草禁撈措施，故致使禁撈區(qū)水草瘋長。有關方面對太湖水生植被的調(diào)查結果表明，沉水植被、挺水植被及浮葉植被面積分別為73.8 km2、45.5 km2和6.7 km2，東太湖已經(jīng)出現(xiàn)沼澤化趨勢。而且利用率較低的菱草和浮葉植物具有強烈的污染效應，能加速湖泊淤積，使湖泊變淺。

過量生長的水草容易在風的作用下在水源地取水口附近聚集腐爛，并與太湖底泥混合在風浪的作用下流入取水口造成水源地水質(zhì)污染。

2.3 沿岸腐爛物質(zhì)堆積

東太湖是開敞水域，主要以浮水植物和沉水植物為主，靠近岸邊生長著大量蘆葦?shù)戎参?，根系發(fā)達，植物腐爛后，掉入水中，與淤泥混合堆在岸邊，并由于植物根系的固定作用，形成一種松散的腐爛物質(zhì)聚集在東太湖沿岸。平常的水流作用下岸邊物質(zhì)不易被卷起，但在發(fā)生臺風等極端天氣時，岸邊腐爛物質(zhì)容易被強風力松動，使得岸邊的污染物成為一個體積巨大的污染源，隨著水流卷入取水口，對取水口正常供水產(chǎn)生嚴重威脅。

3 水源地取水口水質(zhì)保護

針對東太湖水源地水質(zhì)保護存在問題，提出水源地保護與水質(zhì)改善綜合工程措施。

3.1 湖區(qū)生態(tài)清淤

國內(nèi)學者研究發(fā)現(xiàn)，底泥集中區(qū)域的污染物是湖泛產(chǎn)生的直接物質(zhì)來源［1］。國內(nèi)部分生態(tài)清淤試驗工程發(fā)現(xiàn)，每清除1 t 底泥相當于打撈出近0.6 噸藍藻，清淤后底泥氮、磷的釋放強度分別下降83.47%與73.91%，對水源地水質(zhì)保障效果顯著［2］。

在調(diào)查湖區(qū)污染底泥分布情況的基礎上，結合東太湖水源地水質(zhì)改善及水源地保護要求，對水源地附近污染嚴重且長期處于釋放狀態(tài)的底泥選擇合適的施工方式及機械進行生態(tài)清淤。

3.2 水生植物收割

現(xiàn)場環(huán)境調(diào)查發(fā)現(xiàn)東太湖水生植物與水體環(huán)境有著密切的關系，不同水生植物生物量對水體環(huán)境有著不同的影響。

研究表明，東太湖水生植物最佳生物量范圍在1800～2000 g/m2，而在水生植物大量生長的夏秋季，東太湖水生植物生物量大多為2800～3300 g/m2，水生植物的負效應十分顯著。因此，應該在水草大量生長的季節(jié)對水生植物進行收割，使生物量維持在一個最佳的范圍。

本次針對東太湖水生植物瘋長的情況，選擇水草自動收割船及自動運輸船擇機對過量生長的水草進行收割。

3.3 岸邊腐爛物清除

東太湖沿岸靠近環(huán)湖大堤處堆積了大量由于蘆葦、水草等植物腐爛與底泥混合在一起形成的腐爛混合物，已成為一個巨大的污染源，應采取工程措施將這些岸邊的腐爛物質(zhì)去除。但由于靠近東太湖湖邊，情況比較復雜，故可以采取機械清淤與生物清淤相結合的方法，推薦使用小型清淤船和兩棲式清淤機對其實施清除。

4 水源地保護綜合整治工程實施效果

圖1 溶解氧DO 濃度清淤前后同期比較

圖2 高錳酸鹽COD 濃度清淤前后同期比較

圖3 氨氮NH3-N 濃度清淤前后同期比較

圖4 藍藻數(shù)量清淤前后同期比較

水源地保護綜合整治工程于2014年1 月1 日正式開工實施，為研究水源地保護工程實施效果，對工程開工后2014年3～8 月與工程實施前2013年同期的水質(zhì)指標進行比較，比較結果見圖1、圖2、圖3、圖4。結果表明，隨著生態(tài)清淤以及水草清理等一系列水源地保護工程措施的實行，水源地水質(zhì)各項指標與往年同期相比有所改善。

工程實施后，高錳酸鹽與氨氮濃度明顯下降，其中，4 月、5 月的平均氨氮去除率可達到40%左右。工程實施后藍藻數(shù)量具有不規(guī)則變化，從同時期比較來看，消除了一些較大峰值，使藍藻數(shù)量變化在較長期中趨于平穩(wěn)。

水源地保護工程實施前后同期水質(zhì)指標濃度比較見表1，高錳酸鹽的去除率為16.07%，氨氮去除率為23.65%，藍藻去除率為14%，溶解氧有所減少但幅度非常有限?？梢娗宄廴镜啄嗉八莨芾淼人|(zhì)保護措施對水質(zhì)改善的作用較為明顯。

5 結論

（1）東太湖湖區(qū)DO、NH3—N、CODMn、TP 水質(zhì)指標較好，TN 相對較差。東太湖水體富營養(yǎng)化程度基本為輕度富營養(yǎng)。

東太湖水源地底泥主要營養(yǎng)物質(zhì)OM、TP、TN 含量總體上表現(xiàn)為：表層含量較大，向下逐步降低，底泥是上覆水體中氨氮的重要來源以及磷酸鹽的有效蓄積庫。

表1 水源地保護工程實施前后同期水質(zhì)指標濃度比較

東太湖是全太湖水生生物最為豐富的湖區(qū)之一，開敞水域主要以浮水植物和沉水植物為主，濱岸區(qū)域和部分圍網(wǎng)區(qū)域以挺水植物為主。

（2）東太湖水源地水質(zhì)主要受污染底泥的卷起和釋放、水草及藻類的聚集和腐爛、腐爛物質(zhì)堆積等因素影響。

（3）針對東太湖存在的主要問題，推薦實施工程生態(tài)清淤、水生植物收割、腐爛物清除等工程措施。

（4）東太湖水源地水質(zhì)得到了較明顯的改善，清淤前后CODMn、NH3—N、藍藻等水質(zhì)指標去除率達到10%以上，說明本次提出的水源地保護與水質(zhì)改善工程措施具有較好的效果。

［1］陸桂華，馬倩.2009年太湖水域“湖泛”監(jiān)測與分析［J］.湖泊科學，2010，22（4）：481-487.

［2］陸桂華.太湖水域湖泛及其成因研究［J］.水科學進展，2009，20（3）：438-442.