三峽庫(kù)區(qū)小江富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)狀及防治建議

左新宇 蘭 峰 杜小兵 程 帥

(長(zhǎng)江委水文局長(zhǎng)江上游水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，重慶 江北 404400)

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三峽庫(kù)區(qū)小江富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)狀及防治建議

左新宇 蘭 峰 杜小兵 程 帥

(長(zhǎng)江委水文局長(zhǎng)江上游水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，重慶 江北 404400)

分析小江近10 a的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，自三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)用以來，庫(kù)區(qū)支流小江流速緩慢，總磷、總氮等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)逐漸積累，尤其是總磷，其含量上升明顯，水體富營(yíng)養(yǎng)化狀況不斷加重，水華頻發(fā)。對(duì)此，主要從氮磷含量等方面對(duì)小江水體營(yíng)養(yǎng)狀況進(jìn)行了評(píng)價(jià)分析，并從營(yíng)養(yǎng)削減控制和水力學(xué)調(diào)節(jié)等角度提出了若干建議，以期為小江乃至庫(kù)區(qū)支流的富營(yíng)養(yǎng)化防治提供參考。

庫(kù)區(qū)支流；小江；營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；水華；富營(yíng)養(yǎng)化防治；三峽水利樞組

自三峽水庫(kù)蓄水以來，大壩以上幾百公里的天然河道已逐漸變成河道型水庫(kù)。成庫(kù)之后，河道回水區(qū)面積增大，水流減緩，水體自凈能力減弱，庫(kù)區(qū)支流和庫(kù)灣的營(yíng)養(yǎng)鹽、無機(jī)和有機(jī)顆粒物滯留時(shí)間延長(zhǎng)，容易出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象。

小江位于重慶市開縣、云陽(yáng)縣境內(nèi)，流域面積5 200 km2，河長(zhǎng)180 km，下游河口距三峽大壩247 km，是庫(kù)區(qū)左岸重要的一級(jí)支流。三峽水庫(kù)正常蓄水后,小江回水區(qū)延長(zhǎng)至60 km左右，上端延伸至開縣渠口鎮(zhèn)境內(nèi)，回水區(qū)面積增大，富營(yíng)養(yǎng)化情況不斷加重。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，小江已經(jīng)發(fā)生了多起水華，具體狀況如下所述。

(1) 2005年。小江出現(xiàn)小環(huán)藻、多甲藻[1](或擬多甲藻[2])水華，7月出現(xiàn)顫藻水華。

(2) 2006年。小江等庫(kù)區(qū)支流出現(xiàn)水華，類型多樣，總體呈現(xiàn)出由河流型(硅藻、甲藻等)向湖泊型(綠藻、隱藻等)演變的趨勢(shì)[3]。

(3) 2007年。小江回水區(qū)相繼發(fā)生了早春的浮萍瘋長(zhǎng)、初夏小空星藻、水華魚腥藻水華等現(xiàn)象[4]。

(4) 2008年。4～5月，小江(澎溪河)出現(xiàn)了角甲藻水華，并伴有微囊藻和魚腥藻瘋長(zhǎng)現(xiàn)象[5-6]。

(5) 2009年。小江等15條庫(kù)區(qū)支流暴發(fā)藻類水華[7]。春季，小江高陽(yáng)段出現(xiàn)美麗星桿藻水華；夏季，小江回水區(qū)局部水域暴發(fā)藍(lán)藻水華。5月的優(yōu)勢(shì)種類為水華魚腥藻，6月的主要優(yōu)勢(shì)種類為微囊藻[8～10]。

(6) 2010年。小江等11條庫(kù)區(qū)主要支流回水區(qū)有水華出現(xiàn)[11]，4月，回水區(qū)局部區(qū)域連續(xù)暴發(fā)了魚腥藻水華、硅藻水華；5月，流域自渠馬以下河段出現(xiàn)魚腥藻水華，肉眼可見其零星藍(lán)藻絮團(tuán)[6]。

(7) 2011年。小江等庫(kù)區(qū)主要支流有水華出現(xiàn)。水華優(yōu)勢(shì)種主要為硅藻門的小環(huán)藻、甲藻門的多甲藻、綠藻門的絲藻、藍(lán)藻門的束絲藻及隱藻門的隱藻[12]。

(8) 2012年。小江等庫(kù)區(qū)主要支流監(jiān)測(cè)到水華。優(yōu)勢(shì)種主要為小環(huán)藻、多甲藻、衣藻、束絲藻、微囊藻及隱藻門的隱藻[13]。

(9) 2014年。春夏季節(jié)出現(xiàn)了多甲藻、微囊藻水華[14]。

(10) 2015年。春季出現(xiàn)了甲藻水華。

(11) 2016年。5月，小江出現(xiàn)角甲藻、微囊藻水華；渠口段局部葉綠素高達(dá)961μg/L，水體呈現(xiàn)重度富營(yíng)養(yǎng)化[15]。

1 材料與方法

1.1 監(jiān)測(cè)時(shí)間與斷面設(shè)置

自2004年起，對(duì)長(zhǎng)江支流小江實(shí)施了持續(xù)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)。水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面設(shè)置在小江上，距該支流與長(zhǎng)江交匯處約2 km處的云陽(yáng)縣雙江大橋下。主要選取了2005～2014年10 a的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行探討分析。

1.2 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與方法

對(duì)小江開展了pH值、DO、高錳酸鹽指數(shù)、BOD5、氨氮、亞硝鹽氮、硝酸鹽氮、總氮、總磷、可溶性磷、重金屬類、氯化物、硫酸鹽、揮發(fā)酚、石油類、糞大腸菌群等30余項(xiàng)理化及生物指標(biāo)的監(jiān)測(cè)。樣品采集及分析方法參考《水環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)范》(SL219～2013)水環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)范、水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法(第4版)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或文獻(xiàn)。

本次重點(diǎn)關(guān)注小江的水體營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)。在小江斷面的監(jiān)測(cè)工作中，葉綠素a、透明度等營(yíng)養(yǎng)狀況指標(biāo)方面的檢測(cè)起步相對(duì)較晚，受限于此，本次主要選取總氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù)等指標(biāo)的結(jié)果進(jìn)行探討。這3項(xiàng)指標(biāo)所采用的分析方法及參考的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 水質(zhì)項(xiàng)目及分析方法

2 監(jiān)測(cè)結(jié)果與評(píng)價(jià)討論

2.1 監(jiān)測(cè)結(jié)果

根據(jù)長(zhǎng)江上游水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心對(duì)小江雙江大橋斷面每月一次的常規(guī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，按年份進(jìn)行特征值統(tǒng)計(jì)，得到小江歷年水質(zhì)指標(biāo)的最大值和平均值，本次所選取的總氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù)等水體營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)結(jié)果如表2所示。據(jù)此作出蓄水后小江營(yíng)養(yǎng)物含量隨時(shí)間的變化趨勢(shì)，如圖1所示。

表2 水質(zhì)監(jiān)測(cè)特征值匯總 mg/L

圖1 小江TN、TP、高錳酸鹽指數(shù)含量變化趨勢(shì)

由圖1可見，蓄水后10 a間，總氮濃度的年平均值總體上穩(wěn)中有升，年最大值在一定范圍內(nèi)上下波動(dòng)，并略有上升趨勢(shì)；總磷濃度的年平均值和年最大值，除2013年有所下降以外，總體上表現(xiàn)為明顯的上升趨勢(shì)；高錳酸鹽指數(shù)年平均值總體上穩(wěn)中有升，年最大值除2006年與2010年有所下降以外，總體上也呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢(shì)。

2.2 評(píng)價(jià)討論

蓄水后，庫(kù)區(qū)支流流速緩慢，在非汛期，離小江入江口3 km處雙江大橋斷面流速小于0.016 m/s，汛期流速也不高于0.050 m/s，呈湖泊型，而非河道型水體。因此，此次所設(shè)置的小江水質(zhì)斷面水質(zhì)評(píng)價(jià)參考湖庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)更為合適。

2.2.1 水質(zhì)等級(jí)劃分

在水質(zhì)類別評(píng)價(jià)方面，參考《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)，選取總氮、總磷的年平均值和最大值，對(duì)小江水質(zhì)進(jìn)行等級(jí)評(píng)價(jià)，結(jié)果如表3所示。由表3可見，按總氮、總磷年平均值評(píng)價(jià)小江水質(zhì)等級(jí)處于Ⅳ-劣Ⅴ水平，而年最大值出現(xiàn)時(shí)，則主要處于Ⅴ-劣Ⅴ水平，其總氮、總磷濃度均已達(dá)到較高水平。

2.2.2 水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)

在水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)方面，為減小葉綠素a等相關(guān)數(shù)據(jù)缺乏帶來的評(píng)價(jià)誤差，分別參考《地表水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程》(SL395—2007)和《三峽水庫(kù)水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范(試行)》(征求意見稿)的相關(guān)內(nèi)容[16-17]，對(duì)表3中總氮、總磷和高錳酸鹽指數(shù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行賦值評(píng)價(jià)。結(jié)果分別見表4和表5。

表3 小江水質(zhì)等級(jí)評(píng)價(jià)

由表4可見，按年均值評(píng)價(jià)，小江水體處于“輕度富營(yíng)養(yǎng)”狀態(tài)；而按年最大值評(píng)價(jià)，小江正從“輕度富營(yíng)養(yǎng)”狀態(tài)逐漸向“中度富營(yíng)養(yǎng)”過渡。各指標(biāo)的賦值及綜合賦值的變化趨勢(shì)，與各指標(biāo)的濃度變化趨勢(shì)一致，營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)總體呈現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)。

由表5可見，按年均值評(píng)價(jià)，小江水體處于“輕富營(yíng)養(yǎng)-中富營(yíng)養(yǎng)”狀態(tài)；而按年最大值評(píng)價(jià)，小江正從“輕富營(yíng)養(yǎng)”狀態(tài)逐漸向“中富營(yíng)養(yǎng)-異富營(yíng)養(yǎng)”過渡。比較總氮、總磷評(píng)價(jià)結(jié)果得出，前期，總氮評(píng)價(jià)結(jié)果較差，而后期，則是總磷的結(jié)果較差。年均值評(píng)價(jià)結(jié)果以2009年為轉(zhuǎn)折交叉點(diǎn)，最大值評(píng)價(jià)結(jié)果以2011年為轉(zhuǎn)折交叉點(diǎn)。可見相對(duì)而言，總磷的積累更為明顯。

盡管兩種評(píng)價(jià)方法在營(yíng)養(yǎng)分級(jí)、指標(biāo)限值等方面有所不同，因而得出的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)水平也不同，但是兩者得出的結(jié)果均顯示，營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)總體呈現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)。

2.2.3 氮磷比(N/P)

通過總氮、總磷年平均值來計(jì)算氮磷比(N/P)，結(jié)果見表6。

表6 小江歷年氮磷比

可見，小江N/P從2005的23.6短暫上升為2006年的26.6后，逐年下降到2014年的13.5。一些研究表明，N/P條件是影響水體水華發(fā)生的重要條件之一，N/P 為16∶ 1左右最利于發(fā)生水華[18]。由于磷與土壤和底泥等其他物質(zhì)結(jié)合的較為緊密，因此不容易進(jìn)入水體。多數(shù)水體因此面臨著磷素不足的生長(zhǎng)限制。當(dāng)N/P比大于16∶ 1時(shí)表現(xiàn)為磷素限制，反之表現(xiàn)為氮素限制。而2005～2014年，小江N/P從 26.6過渡到 13.5，呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，小江目前氮磷含量均處于較高水平，由此可以得出，小江水體中磷素從限制因素逐漸變?yōu)榉窍拗埔蛩?，小江目前的N/P，處于藻類增殖的最適N/P(即16∶ 1)附近。因而，小江面臨著水華風(fēng)險(xiǎn)加大的危險(xiǎn)。

綜上所述，2005～2014年，小江斷面水質(zhì)狀況總體處于“Ⅳ-劣Ⅴ”水平(按湖庫(kù)來評(píng)價(jià))，氮磷含量處于較高水平，水質(zhì)狀況不容樂觀。

小江營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量尤其是總磷含量不斷積累，水體中磷素從限制因素逐漸過渡為非限制因素，其氮磷元素均已經(jīng)不再是藻類生長(zhǎng)的主要限制因素。兩者評(píng)價(jià)方法均顯示其營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)呈明顯上升趨勢(shì)。

而逐漸下降的N/P，處于藻類增殖的最適N/P(即16∶ 1)附近，有利于藻類的增殖。加上庫(kù)區(qū)支流回水區(qū)水流緩慢，一旦氣象條件合適，小江水華現(xiàn)象有可能會(huì)更加突出?？梢灶A(yù)見在未來相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，小江面臨著水華風(fēng)險(xiǎn)加大的危險(xiǎn)。事實(shí)上，2015年和2016年，小江均出現(xiàn)了不同程度的水華。

3 建 議

富營(yíng)養(yǎng)化尤其是“水華”現(xiàn)象會(huì)嚴(yán)重危害水生生態(tài)系統(tǒng)、景觀甚至飲水安全，已經(jīng)成為庫(kù)區(qū)最主要的環(huán)境問題。小江水體富營(yíng)養(yǎng)化防治工作已展開，但依然任重而道遠(yuǎn)。對(duì)此，本文提出若干建議，以期為小江乃至庫(kù)區(qū)支流的富營(yíng)養(yǎng)化防治提供參考。

3.1 控制外源營(yíng)養(yǎng)物的輸入

(1) 控制好城鎮(zhèn)排污。小江流經(jīng)開縣、云陽(yáng)縣，周邊生活污水和生活垃圾是小江外源營(yíng)養(yǎng)源之一。必須建大容量且高標(biāo)準(zhǔn)的污水處理系統(tǒng)和垃圾處理項(xiàng)目，完善污水管網(wǎng)建設(shè)，盡可能實(shí)施雨污分流，逐漸封閉直排的排污口。目前，云陽(yáng)縣已建成高陽(yáng)和故陵等污水處理廠，政府必須建立有效的機(jī)制保障其正常有效運(yùn)行。還沒有配備相關(guān)設(shè)施的城鎮(zhèn)要盡快實(shí)施統(tǒng)一管理，并妥善處置。

(2) 控制農(nóng)業(yè)面源污染和農(nóng)村生活污水。在農(nóng)業(yè)方面防止化肥的過量施用，推行化肥深施，引導(dǎo)有機(jī)肥、農(nóng)家肥、微量元素肥等肥料的施用，加強(qiáng)農(nóng)藥的使用與管理；防止水土流失，開展農(nóng)田坡地改梯田，并新建農(nóng)田截流蓄水池等，防止氮磷碳等營(yíng)養(yǎng)物經(jīng)水土流失途徑大量輸入水體。在農(nóng)村生活污水方面，可以推廣沼氣池和微型污水處理設(shè)備，走物質(zhì)循環(huán)利用之路，輔助農(nóng)村生活能源，為農(nóng)業(yè)提供有機(jī)肥料，防治污水的隨意排放。

(3) 加強(qiáng)對(duì)點(diǎn)源污染的監(jiān)管，包括排污工業(yè)和規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)。工業(yè)污水需要達(dá)標(biāo)排放或者輸入污水處理廠處理。杜絕庫(kù)區(qū)網(wǎng)箱水產(chǎn)養(yǎng)殖，推進(jìn)規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖污染治理。興建配套的沼氣池、氧化塘等一系列的處理設(shè)施，推進(jìn)畜禽糞便的綜合利用，做到養(yǎng)殖污水的達(dá)標(biāo)排放。

3.2 開展污染治理和生態(tài)修復(fù)

小江水體已經(jīng)處于比較嚴(yán)重的富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，加上小江水體本身可能就具有一定的氮磷等營(yíng)養(yǎng)物的本底，所以，在控制營(yíng)養(yǎng)物輸入的同時(shí)，必須對(duì)現(xiàn)有的污染實(shí)施有效的治理和修復(fù)。

適當(dāng)投放一些微生物，促進(jìn)有機(jī)物分解，強(qiáng)化水體自身進(jìn)化能力；合理放養(yǎng)濾食性的鰱魚、鳙魚和鯽魚等，加強(qiáng)食物鏈調(diào)控。

蓄水后小江水體流速緩慢，可以設(shè)置人工生態(tài)浮島，或引入一些適合消落帶生長(zhǎng)的植物，利用植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽進(jìn)行吸收，同時(shí)也可以改善景觀。

3.3 實(shí)施更優(yōu)的生態(tài)調(diào)水

在三峽水庫(kù)蓄水之前，小江等庫(kù)區(qū)支流的氮磷營(yíng)養(yǎng)物濃度就已達(dá)到一定水平，但是由于水體流動(dòng)，并沒有經(jīng)常發(fā)生水華。蓄水后，水體流速緩慢，尤其是回水區(qū)污染物在水體中難以擴(kuò)散和降解，這是導(dǎo)致小江等庫(kù)區(qū)支流水華的重要原因。

小江上游開縣有調(diào)節(jié)壩，并于2012年投入使用，開展蓄水試運(yùn)行。目前，小江富營(yíng)養(yǎng)化的狀況暫未見明顯改善，水華形勢(shì)依然嚴(yán)峻。調(diào)節(jié)壩的水量是否充足，水質(zhì)條件是否符合要求，都需進(jìn)行嚴(yán)格論證。在不同的季節(jié)和時(shí)期，因根據(jù)實(shí)際來水量和水質(zhì)嚴(yán)格按要求進(jìn)行調(diào)度方案的計(jì)算及優(yōu)選，并不斷進(jìn)行優(yōu)化和論證。

3.4 加強(qiáng)法律制度建設(shè)和引導(dǎo)教育

富營(yíng)養(yǎng)化治理是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，這個(gè)過程需要從上到下各方的協(xié)同合作。要以全面推行“依法治國(guó)”為契機(jī)，建立和完善相關(guān)的法律、法規(guī)和制度，規(guī)范各級(jí)政府、部門、企業(yè)和個(gè)人的行為。目前我國(guó)實(shí)施污染物總量控制的指標(biāo)主要有化學(xué)需氧量和氨氮。針對(duì)庫(kù)區(qū)小江等支流富營(yíng)養(yǎng)化日益嚴(yán)重的形勢(shì)，應(yīng)逐步將總氮、總磷等指標(biāo)也納入污染物總量控制體系，并嚴(yán)格執(zhí)行。應(yīng)進(jìn)一步完善水質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，比如，將目前的Ⅰ～Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)序列延長(zhǎng)，改變超標(biāo)指標(biāo)不參與評(píng)價(jià)的不良習(xí)慣。

此外，還要加強(qiáng)對(duì)民眾的引導(dǎo)和教育。應(yīng)從個(gè)人意識(shí)層面，提高對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化的認(rèn)識(shí)和重視程度，讓民眾以主人翁的態(tài)度，自覺參與到富營(yíng)養(yǎng)化的防治中來，自覺維護(hù)良好的生態(tài)環(huán)境，并監(jiān)督個(gè)人、企業(yè)和政府的行為。

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[12]環(huán)境保護(hù)部. 長(zhǎng)江三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測(cè)公報(bào)2012[R].北京：環(huán)境保護(hù)部，2012.

[13]環(huán)境保護(hù)部. 長(zhǎng)江三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測(cè)公報(bào)2013[R].北京：環(huán)境保護(hù)部，2013.

[14]長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局長(zhǎng)江上游水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心. 長(zhǎng)江上游環(huán)境監(jiān)測(cè)中心水生態(tài)試點(diǎn)監(jiān)測(cè)報(bào)告2014[R].武漢：長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局長(zhǎng)江上游水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，2014.

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[16]SL395-2007地表水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程[S].

[17]環(huán)境保護(hù)部. 三峽水庫(kù)水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范(試行)(征求意見稿)[S]. 北京：環(huán)境保護(hù)部，2010.

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(編輯：朱曉紅)

2016-09-15

左新宇，男，長(zhǎng)江委水文局長(zhǎng)江上游水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，工程師.

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