三峽庫區(qū)支流“水華”現(xiàn)狀及防控對策

李禮 喻航 劉浩 楊兵 于書山

摘要通過對三峽庫區(qū)重慶境內(nèi)36條主要支流歷年水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果和“水華”發(fā)生情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，截至2017年底共發(fā)生“水華”100余次，“水華”暴發(fā)時(shí)間主要集中在每年3-5月;水質(zhì)變化情況與營養(yǎng)程度成正相關(guān)，營養(yǎng)化呈現(xiàn)庫區(qū)上游支流高于下游、支流回水區(qū)高于非回水區(qū)的趨勢;“水華”發(fā)生受富營養(yǎng)化程度和庫區(qū)回水頂托影響明顯。在三峽庫區(qū)支流“水華”防控方面，提出加強(qiáng)庫區(qū)支流現(xiàn)場巡查，發(fā)展自動化、科技化的監(jiān)測手段，提高預(yù)警監(jiān)測能力，并運(yùn)用物理、生態(tài)和營養(yǎng)控制等多種方式，進(jìn)行監(jiān)測和防治相結(jié)合防控“水華”發(fā)生的對策建議。

關(guān)鍵詞三峽庫區(qū);支流;水華;防控對策

中圖分類號X524文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611（2019）03-0064-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.03.021

三峽庫區(qū)是指受長江三峽工程淹沒的地區(qū)，地處四川盆地與長江中下游平原的結(jié)合部，跨越鄂中山區(qū)峽谷及川東嶺谷地帶，北屏大巴山、南依川鄂高原。根據(jù)三峽水庫淹沒處理的規(guī)劃方案，庫區(qū)總面積約7.9萬km2，包含長江流域因三峽水電站的修建而被淹沒的湖北省所轄的秭歸縣、興山縣、巴東縣;重慶市所轄的巫山縣、巫溪縣、奉節(jié)縣、云陽縣、開州區(qū)、萬州區(qū)、忠縣、石柱縣、豐都縣、武隆區(qū)、涪陵區(qū)、長壽區(qū)、江津區(qū)及重慶核心城區(qū)（包括渝中區(qū)、江北區(qū)、渝北區(qū)、沙坪壩區(qū)、南岸區(qū)、九龍坡區(qū)、大渡口區(qū)、北碚區(qū)和巴南區(qū)）[1-2]。三峽工程于2003年6月1日正式蓄水至135 m水位;平穩(wěn)運(yùn)行3年后，于2006年9月開始二期蓄水至156 m水位;2014年9月15日開始試運(yùn)行蓄水至175 m水位。

三峽工程的興建對長江三峽區(qū)域的各種影響歷來是社會各界關(guān)注和討論的焦點(diǎn)，其中三峽水庫形成后庫區(qū)干流以及各支流的水質(zhì)變化是最為敏感的話題之一[3-4]。三峽成庫以來，帶來水流減緩、停留時(shí)間長、部分次級河流形成大面積“死水區(qū)”等情勢變化，造成水體對工企業(yè)排放、城市及農(nóng)業(yè)面源污染、水土流失、消落帶等引入河流的污染物自凈能力減弱，水體中氮、磷等污染物累積濃度高，從而易引發(fā)“水華”現(xiàn)象[5-10]。根據(jù)歷年來三峽庫區(qū)支流水質(zhì)例行監(jiān)測結(jié)果，對“水華”現(xiàn)狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，提出相關(guān)防控對策建議，為三峽庫區(qū)水環(huán)境質(zhì)量管理提供科學(xué)參考。

1三峽庫區(qū)支流“水華”監(jiān)測概況

富營養(yǎng)化是一種氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)含量過多所引起的水質(zhì)污染現(xiàn)象，出現(xiàn)時(shí)，由于浮游生物大量繁殖，使水體呈現(xiàn)藍(lán)色、紅色、棕色，這種現(xiàn)象也稱為“水華”。在自然條件下，湖泊演變成沼澤、陸地的過程極為緩慢;在人類活動影響下，大量工業(yè)廢水、生活污水以及農(nóng)田徑流中的營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入水體后，水生生物特別是藻類迅速大量繁殖，改變生物種群種類數(shù)量，破壞水體生態(tài)平衡，同時(shí)造成溶解氧下降，魚類大量死亡[11-12]。長年以來，重慶市相關(guān)環(huán)境監(jiān)測站通過對境內(nèi)三峽庫區(qū)36條主要支流回水區(qū)和非回水區(qū)進(jìn)行例行水質(zhì)監(jiān)測和現(xiàn)場巡查，全面掌控庫區(qū)支流水質(zhì)營養(yǎng)狀態(tài)和“水華”暴發(fā)8個(gè)情況。

1.1例行監(jiān)測情況

1.1.1三峽庫區(qū)“水華”預(yù)警監(jiān)測。

每月上旬對三峽庫區(qū)36條支流的回水區(qū)和非回水區(qū)共設(shè)置的72個(gè)監(jiān)測斷面進(jìn)行一次預(yù)警監(jiān)測。監(jiān)測項(xiàng)目為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838—2002）中的24個(gè)基本項(xiàng)目（水溫、pH、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總磷、總氮、銅、鋅、氟化物、硒、砷、汞、鎘、鉻、鉛、氰化物、揮發(fā)酚、石油類、陰離子表面活性劑、硫化物、糞大腸菌群）

加上電導(dǎo)率、葉綠素a、透明度、懸浮物、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、流速、藻類密度（鑒別優(yōu)勢種）等共32項(xiàng)。除主城區(qū)由市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心負(fù)責(zé)外，其他監(jiān)測任務(wù)主要由監(jiān)測斷面所在區(qū)縣（自治縣）生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站承擔(dān)。

1.1.2現(xiàn)場巡查及“水華”應(yīng)急監(jiān)測。

全年對36條次級河流（特別是回水區(qū)）進(jìn)行現(xiàn)場巡查，每月至少巡查3次，上、中、下旬各1次;發(fā)生“水華”時(shí)立即進(jìn)行應(yīng)急跟蹤監(jiān)測，監(jiān)測頻次根據(jù)“水華”的嚴(yán)重程度、持續(xù)時(shí)間以及影響范圍等具體情況進(jìn)行確定，必要時(shí)每天開展監(jiān)測，狀況允許時(shí)選擇2～3 d監(jiān)測1次，監(jiān)測項(xiàng)目為水溫、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷、總氮、葉綠素a、透明度、懸浮物、電導(dǎo)率、流速、藻類密度（鑒別優(yōu)勢種）等12項(xiàng)，同時(shí)記錄“水華”發(fā)生地點(diǎn)、河段長度、河段寬度、水體表觀顏色、水體氣味、水面漂浮物、監(jiān)測斷面（點(diǎn)位）地理坐標(biāo)等現(xiàn)場情況。此外，若“水華”時(shí)間恰與每月的預(yù)警監(jiān)測時(shí)間重合，則對預(yù)警監(jiān)測和應(yīng)急監(jiān)測的所有監(jiān)測指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測分析。現(xiàn)場巡查和“水華”應(yīng)急監(jiān)測主要由監(jiān)測斷面所在區(qū)縣（自治縣）生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站承擔(dān)。

1.1.3回水區(qū)浮標(biāo)站自動監(jiān)測。

自2011年起，在三峽庫區(qū)一級支流回水區(qū)選取10個(gè)代表性點(diǎn)位安裝浮標(biāo)式水質(zhì)自動站，開展24 h連續(xù)監(jiān)測，監(jiān)測指標(biāo)為水溫、pH、溶解氧、電導(dǎo)率、濁度、葉綠素a、藍(lán)綠藻。浮標(biāo)水質(zhì)自動站的日常運(yùn)行維護(hù)、質(zhì)量管理以及安全管理工作主要由所在區(qū)縣生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站承擔(dān)，市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)指導(dǎo)及技術(shù)培訓(xùn)。

1.2飛行巡查情況

重慶市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心在每年“水華”易發(fā)時(shí)期適時(shí)組織相關(guān)技術(shù)人員對三峽庫區(qū)支流進(jìn)行不定期的飛行巡查，根據(jù)飛行巡查情況，督促涉及“水華”發(fā)生的區(qū)縣加強(qiáng)巡查力度，及時(shí)上報(bào)異常情況，提交管理部門及時(shí)采取應(yīng)急處理措施，確保水質(zhì)穩(wěn)定和飲用水安全。

2三峽庫區(qū)支流“水華”現(xiàn)狀

2.1三峽庫區(qū)支流營養(yǎng)狀況

根據(jù)例行監(jiān)測結(jié)果，2011—2017年三峽庫區(qū)支流非回水區(qū)斷面水體呈富營養(yǎng)比例為22.9%～31.4%，2013年最低，2011年和2014年最高;三峽庫區(qū)支流回水區(qū)斷面水體呈富營養(yǎng)比例在25.0%～44.4%，2012年最低，2014年最高。

對長年水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析可以得出，三峽庫區(qū)重慶境內(nèi)監(jiān)測的36條支流共72個(gè)斷面中，水質(zhì)在Ⅰ～Ⅲ類的斷面?zhèn)€數(shù)總體呈增加趨勢，水質(zhì)總體好轉(zhuǎn)。其中Ⅰ～Ⅱ類水體斷面?zhèn)€數(shù)在每年1、4季度顯著增加，表明三峽枯水期供水和汛末蓄水時(shí)期支流水質(zhì)較好;同時(shí)段的三峽庫區(qū)36條支流回水區(qū)和非回水區(qū)富營養(yǎng)指數(shù)變化情況表明，水體營養(yǎng)化程度變化不大，基本處于中營養(yǎng)狀態(tài);因受三峽回水頂托影響，各季度回水區(qū)營養(yǎng)化指數(shù)均高于非回水區(qū)，其中每年1、4季度營養(yǎng)化指數(shù)低于2、3季度，表明枯水期供水和汛末蓄水時(shí)期營養(yǎng)化狀態(tài)較好，與水質(zhì)變化趨勢一致。

2.2蓄水以來三峽庫區(qū)“水華”發(fā)生情況

2003年6月三峽工程開始蓄水，2003年9月巫山大寧河回水區(qū)首次發(fā)生“水華”。截至2017年底，三峽庫區(qū)重慶段支流共發(fā)生“水華”100余次，覆蓋巫山縣、奉節(jié)縣、云陽縣、豐都縣、萬州區(qū)、涪陵區(qū)6個(gè)區(qū)縣;發(fā)生“水華”的河流有大寧河、抱龍河、神女溪、草堂河、梅溪河、大溪河、澎溪河、朱衣河、三溪河、長灘河、苧溪河、湯溪河、壤渡河、墨溪河、磨刀溪、龍河、朗溪河、渠溪河、黎香溪等19條?！八A”暴發(fā)時(shí)間主要集中在3—5月，共有78次;“水華”暴發(fā)次數(shù)最多的年份是2006年，達(dá)28次;“水華”暴發(fā)次數(shù)最多的河流是巫山縣的大寧河，達(dá)22次，其次是澎溪河（14次）。從近5年“水華”暴發(fā)頻次看，2013年后“水華”發(fā)生次數(shù)總體較少，2014—2017年均僅在云陽縣澎溪河發(fā)生1次。2004—2017年三峽庫區(qū)支流“水華”發(fā)生情況詳見表1。

同時(shí)，三峽庫區(qū)上游江津區(qū)至下游巫山縣36條主要支流回水區(qū)富營養(yǎng)化程度顯示，總體介于貧營養(yǎng)至中度富營養(yǎng)之間，呈現(xiàn)庫區(qū)上游支流營養(yǎng)化高于下游、支流回水區(qū)營養(yǎng)化高于非回水區(qū)的趨勢。每年1季度（枯水期）和4季度（汛末期）非回水區(qū)較回水區(qū)營養(yǎng)化狀態(tài)低，而2、3季度汛前騰庫和汛期低水位時(shí)期庫區(qū)支流的回水區(qū)域是“水華”暴發(fā)的主要區(qū)域和時(shí)段?！八A”發(fā)生與富營養(yǎng)化程度和庫區(qū)回水頂托影響明顯。萬州區(qū)苧溪河回水區(qū)、巴南區(qū)花溪河非回水區(qū)平均營養(yǎng)化程度均在重度富營養(yǎng)以上，“水華”發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)較高;澎溪河已連續(xù)6年發(fā)生“水華”，應(yīng)重點(diǎn)預(yù)警關(guān)注。

3三峽庫區(qū)支流“水華”防控對策

3.1強(qiáng)化庫區(qū)支流“水華”監(jiān)測巡查網(wǎng)絡(luò)

根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，近年來三峽庫區(qū)支流“水華”發(fā)生次數(shù)和庫區(qū)支流回水區(qū)富營養(yǎng)的斷面比例呈總體下降趨勢，表明在三峽庫區(qū)面源污染綜合治理、工業(yè)和城鎮(zhèn)廢污水處理及支流水污染綜合整治方面已取得明顯成效。針對預(yù)警監(jiān)測和“水華”巡查，建議從以下幾個(gè)方面進(jìn)一步開展工作。

3.1.1發(fā)展自動化、科技化預(yù)警監(jiān)測手段。

為推進(jìn)環(huán)境監(jiān)測自動化，節(jié)約人力物力成本，掌握動態(tài)的水質(zhì)監(jiān)測實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在長江干流現(xiàn)有固定式水質(zhì)自動監(jiān)測站和10個(gè)庫區(qū)一級支流回水區(qū)浮標(biāo)站的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加大三峽庫區(qū)水質(zhì)自動監(jiān)測能力建設(shè)，實(shí)時(shí)監(jiān)控庫區(qū)支流“水華”;發(fā)展衛(wèi)星遙感、無人機(jī)等高科技環(huán)境監(jiān)測“水華”預(yù)警手段，逐步形成庫區(qū)“水華”預(yù)警監(jiān)測天空地一體化格局。

3.1.2加強(qiáng)現(xiàn)場巡查力度。

確保每月3次的三峽庫區(qū)支流“水華”現(xiàn)場巡查保質(zhì)保量完成，在“水華”易發(fā)時(shí)期（春夏之交）要加大巡查力度，發(fā)現(xiàn)支流水色水質(zhì)異常時(shí)要加密巡查?！八A”發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)較高的重點(diǎn)支流、歷史易發(fā)水華支流、自動監(jiān)測顯示水體富營養(yǎng)化支流，可實(shí)時(shí)開展無人機(jī)巡查。

3.1.3保證預(yù)警監(jiān)測質(zhì)量，提高預(yù)警能力。

結(jié)合例行預(yù)警監(jiān)測和支流回水區(qū)浮標(biāo)站自動監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合分析三峽庫區(qū)支流水質(zhì)狀況，初步分析判斷水體營養(yǎng)化狀態(tài)和“水華”發(fā)生可能性，密切關(guān)注水質(zhì)變化情況，在水質(zhì)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)開展加密應(yīng)急監(jiān)測。

3.2庫區(qū)支流“水華”防控措施

“水華”發(fā)生的3個(gè)重要條件為適宜的溫度、緩慢的水流流態(tài)、氮磷等營養(yǎng)鹽相對充足，能給水生生物（主要為藻類）大量繁殖提供豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。由于富營養(yǎng)化的發(fā)生發(fā)展包含著一系列生物、化學(xué)和物理變化過程，其演變過程十分復(fù)雜，研究涉及的學(xué)科多種多樣，至今對富營養(yǎng)化形成機(jī)理仍然無法作出十分科學(xué)的解釋，研究還停留在探索階段，有待進(jìn)一步深入分析[13]。

由于溫度要素是大氣候形成的自然結(jié)果，目前尚無力通過人工措施調(diào)節(jié)局部水域的氣候條件，故針對“水華”防治工作，從物理治理、生態(tài)防治和營養(yǎng)控制等方面進(jìn)行探討，并提出建議。

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)2019年

3.2.1物理治理。

三峽水庫是季節(jié)性河道型水庫，具有河流與水庫的雙重特點(diǎn)。雖然水流速度較蓄水前下降，但在支流中也不大可能出現(xiàn)完全靜止水域，即使出現(xiàn)，持續(xù)時(shí)間亦不會太長。三峽水庫干流江段水深，支流水域相對較淺，所以從水流和水深來看，支流發(fā)生“水華”的可能性較大。通過研究藻類發(fā)生“水華”的臨界流速的規(guī)律，在“水華”容易發(fā)生的春夏季，應(yīng)通過三峽大壩的水體調(diào)度能力來調(diào)節(jié)水體流速，當(dāng)前三峽工程正試行研究生態(tài)調(diào)度方案，可跟蹤研究生態(tài)調(diào)度對“水華”發(fā)生的影響。

3.2.2生態(tài)防治。

從生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行調(diào)整，從營養(yǎng)環(huán)節(jié)來控制富營養(yǎng)化，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)變?yōu)槿藗冃枰漠a(chǎn)品如魚等水產(chǎn)品而不是“水華”。在水體中適度投放花鰱、白鰱等濾食性魚類直接吞食藍(lán)藻可以作為一種生物防治途徑。魚類可以選擇性地吞食浮游動物或浮游植物，而我們可以通過捕撈魚產(chǎn)品來削減污染。

3.2.3營養(yǎng)控制。

嚴(yán)格推行“河長制”，減少外源污染相對于控制內(nèi)源污染是扼制三峽庫區(qū)“水華”發(fā)生的最根本的可行方法。應(yīng)禁止工業(yè)污染向長江三峽庫區(qū)直接排放或不達(dá)

標(biāo)排放，并實(shí)行特征污染物排放總量控制和濃度控制。

4結(jié)論

通過對歷年來三峽庫區(qū)支流水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果和“水華”發(fā)生情況的統(tǒng)計(jì)分析，截至2017年底，三峽庫區(qū)重慶段支流共發(fā)生“水華”100余次，“水華”暴發(fā)時(shí)間主要集中在每年3～5月;水質(zhì)變化情況與營養(yǎng)程度成正相關(guān)關(guān)系，呈現(xiàn)庫區(qū)上游支流營養(yǎng)化高于下游、支流回水區(qū)營養(yǎng)化高于非回水區(qū)的趨勢;“水華”發(fā)生受富營養(yǎng)化程度和庫區(qū)回水頂托影響明顯。每年枯水期供水和汛末蓄水時(shí)期水質(zhì)較好，而2、3季度汛前騰庫和汛期低水位時(shí)期庫區(qū)支流的回水區(qū)域是“水華”暴發(fā)的主要區(qū)域和時(shí)段。

在三峽庫區(qū)支流“水華”防控方面，應(yīng)發(fā)揮環(huán)境監(jiān)測的預(yù)警作用和技術(shù)支撐作用，加強(qiáng)庫區(qū)支流現(xiàn)場巡查，發(fā)展自動化、科技化的監(jiān)測手段，提高預(yù)警監(jiān)測能力。監(jiān)測和防治相結(jié)合，運(yùn)用物理、生態(tài)和營養(yǎng)控制等多方式有效遏制三峽庫區(qū)“水華”的發(fā)生。

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