琴江水生生物狀況分析和水華風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施及建議

陳佳生

(廣東省水文水資源監(jiān)測(cè)中心梅州分中心，廣東 梅州 514071)

近年來(lái)，因氣候條件、水利工程和環(huán)境污染等原因，梅州市境內(nèi)汀江、韓江下游河段、石窟河等河流爆發(fā)了多起水華事件，致使部分地區(qū)出現(xiàn)水質(zhì)性缺水現(xiàn)象。廣東省委省政府對(duì)此高度重視，曾對(duì)韓江流域水華事件的處理下達(dá)了重要批示。而琴江作為韓江干流的上游河段，其下游60 km河段即為梅州市區(qū)主要飲用水源地，保護(hù)琴江對(duì)于保障韓江流域內(nèi)外1 800多萬(wàn)人的供水安全、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展至關(guān)重要。同時(shí)，加強(qiáng)琴江水環(huán)境的研究工作，可以為評(píng)估韓江中下游區(qū)域生產(chǎn)生活活動(dòng)對(duì)水環(huán)境的影響提供基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

本文研究了琴江的水生生物狀況，分析了其營(yíng)養(yǎng)鹽水平和水質(zhì)變化趨勢(shì)，并通過污染源調(diào)查等方式，提出了水華風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)的措施。

1 琴江概況

琴江為韓江干流上游，集雨面積為2 871 km2，河長(zhǎng)為137 km，落差約32 m，河床比降為1.10‰。琴江發(fā)源于汕尾陸豐與河源紫金交界的烏突山七星崠，由西南向東北流經(jīng)洋頭后進(jìn)入梅州市五華縣龍村鎮(zhèn)，在琴江口有北琴江(華陽(yáng)水)匯入，經(jīng)尖山水文站后至安流鎮(zhèn)，左岸有周江水、右岸有平安水匯入；在文葵又有大都水注入，再往下至橫陂，左有橫陂水、右有蕉洲水匯入，經(jīng)河?xùn)|、水寨于河口大壩再匯五華河，五華河口以下則稱為梅江[1]。

2 水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面布設(shè)情況和數(shù)據(jù)來(lái)源

2.1 監(jiān)測(cè)斷面布設(shè)情況

分別在琴江的源頭、上游、中游和下游河段布設(shè)了際頭、吉祥、尖山、華興大橋4個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，具體情況見圖1和表1所示。

圖1 琴江水系及水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面分布示意

表1 琴江水質(zhì)水生態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)代表斷面

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)和成果均來(lái)源于廣東省水文水資源監(jiān)測(cè)中心梅州分中心：水生生物狀況、營(yíng)養(yǎng)鹽水平分析評(píng)價(jià)均采用2019—2020年的監(jiān)測(cè)成果；水質(zhì)變化趨勢(shì)分析采用2015—2019年的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；污染源分析采用歷年的污染源調(diào)查成果。

3 水生生物狀況分析

采用2019年汛期(2019年9月10—11日)和非汛期(2019年11月4—5日)的監(jiān)測(cè)成果，監(jiān)測(cè)分析了浮游植物、浮游動(dòng)物等水生生物指標(biāo)。

3.1 浮游植物監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)成果

浮游植物的種類鑒定主要依據(jù)《中國(guó)淡水藻類：系統(tǒng)分類及生態(tài)》[2]，并參考有關(guān)文獻(xiàn)的描述、圖鑒等[3-5]。汛期琴江各監(jiān)測(cè)斷面共檢出浮游植物60種，隸屬于6門，以綠藻門、硅藻門和藍(lán)藻門為主，吉祥斷面種類數(shù)最高，達(dá)到22種，而種類數(shù)最低的是尖山斷面，為12種；非汛期各監(jiān)測(cè)斷面共檢出浮游植物53種，隸屬于7門，以綠藻門和硅藻門為主，吉祥監(jiān)測(cè)斷面種類數(shù)最高，達(dá)到26種，而種類數(shù)最低的是華興大橋斷面，為10種。采用豐富度指數(shù)(Margalef指數(shù))對(duì)浮游植物的多樣性進(jìn)行評(píng)價(jià)[6]，豐富度指數(shù)(Margalef指數(shù))的計(jì)算公式如下：

R=(S- 1)/ ln(N)

(1)

式中R為豐富度指數(shù)，S為總種數(shù)，N為個(gè)體總數(shù)。當(dāng)R為0～3時(shí)，表示水質(zhì)重污染；R為3～4時(shí)，表示水質(zhì)中污染；R為4～5時(shí)，表示水質(zhì)輕污染；R>5時(shí)，水質(zhì)清潔。

由表2可見，水質(zhì)狀況最好的斷面為琴江上游吉祥斷面，水質(zhì)狀況為清潔；其次為源頭斷面際頭和中游斷面尖山，水質(zhì)狀況為輕污染—中污染；最差為下游斷面華興大橋，水質(zhì)狀況為重污染。另外，通過顯微鏡檢發(fā)現(xiàn)琴江有假魚腥藻、微囊藻、浮絲藻和長(zhǎng)孢藻等水華藍(lán)藻種類分布，如果水體富營(yíng)養(yǎng)化、水動(dòng)力學(xué)條件合適，琴江有發(fā)生藍(lán)藻水華的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

表2 監(jiān)測(cè)斷面浮游植物豐富度指數(shù)情況

3.2 浮游動(dòng)物監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)成果

汛期際頭、吉祥、尖山、華興大橋各監(jiān)測(cè)斷面浮游動(dòng)物的種類數(shù)分別為13、10、7、7；非汛期際頭、吉祥、尖山、華興大橋各監(jiān)測(cè)斷面浮游動(dòng)物的種類數(shù)分別為19、19、7、26。優(yōu)勢(shì)種分析及其對(duì)水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的指示作用[7]見表3～4所示。

表3 監(jiān)測(cè)斷面汛期浮游動(dòng)物種優(yōu)勢(shì)種情況 %

表4 監(jiān)測(cè)斷面非汛期浮游動(dòng)物種優(yōu)勢(shì)種情況 %

從表3～4可以看出，各代表斷面均出現(xiàn)中富營(yíng)養(yǎng)到富營(yíng)養(yǎng)的狀態(tài)，表明琴江的營(yíng)養(yǎng)化水平較高。而且從監(jiān)測(cè)情況來(lái)看，各監(jiān)測(cè)斷面整體枝角類生物量低，沒有大型濾食性種類(如溞屬)，浮游動(dòng)物對(duì)浮游植物的牧食壓力低，一旦環(huán)境條件適合水華藍(lán)藻種類的生長(zhǎng)與聚集，對(duì)藍(lán)藻水華的發(fā)生無(wú)法起到有效的防御作用。

4 營(yíng)養(yǎng)化水平分析

采用2019年9月和2019年11月的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，按照《地表水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程》(SL 395—2007)，選取監(jiān)測(cè)斷面的總磷、總氮、葉綠素a、高錳酸鹽指數(shù)和透明度等監(jiān)測(cè)成果，計(jì)算各代表斷面營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)EI，評(píng)價(jià)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)等級(jí)(見表5～6)：

(2)

式中EI為營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；En為為評(píng)價(jià)項(xiàng)目賦分值；N為評(píng)價(jià)項(xiàng)目個(gè)數(shù)。

表5 監(jiān)測(cè)斷面汛期營(yíng)養(yǎng)情況

表6 監(jiān)測(cè)斷面非汛期營(yíng)養(yǎng)情況

監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：琴江源頭斷面際頭和上游斷面吉祥的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)為中營(yíng)養(yǎng)，中游斷面尖山的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)為中營(yíng)養(yǎng)—輕度富營(yíng)養(yǎng)，下游斷面華興大橋的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)為輕度富營(yíng)養(yǎng)。另外，吉祥、尖山、華興大橋總氮、總磷濃度均分別達(dá)到0.20 mg/L、0.02 mg/L以上，一般被認(rèn)為水體處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)[8-9]。

5 水質(zhì)變化趨勢(shì)分析

利用2015—2019年的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)頻率為每月1次。由于各監(jiān)測(cè)斷面均為河流斷面，日常水質(zhì)監(jiān)測(cè)并不包含總氮、葉綠素a和透明度，因此選取總磷、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、溶解氧、五日生化需氧量等檢測(cè)項(xiàng)目，對(duì)監(jiān)測(cè)斷面的水質(zhì)變化進(jìn)行趨勢(shì)分析。本文采用PWQTrend2010軟件，運(yùn)用kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)法[10-11]分析監(jiān)測(cè)斷面的水質(zhì)變化趨勢(shì)。具備明顯升降趨勢(shì)的檢測(cè)項(xiàng)目見表7所示，其他檢測(cè)項(xiàng)目為無(wú)明顯升降趨勢(shì)。

表7 琴江具備明顯升降趨勢(shì)的水質(zhì)指標(biāo)

從表7可以看出，琴江水質(zhì)指標(biāo)總磷處于下降的趨勢(shì)，可能與近幾年河道兩岸污水處理設(shè)施的建立和養(yǎng)殖業(yè)的清理等水環(huán)境整治措施有關(guān)，但從2019年的監(jiān)測(cè)成果來(lái)看：除際頭斷面外，其他斷面總磷每月的檢測(cè)結(jié)果基本在0.05 mg/L以上，甚至2019年10月吉祥斷面總磷達(dá)到Ⅳ類的水質(zhì)類別，因此琴江總體的營(yíng)養(yǎng)鹽水平是比較高的。而高錳酸鹽指數(shù)處于上升的趨勢(shì)，可能是水體有機(jī)污染的加深，也可能是藻類和水生植物光合和代謝等自然過程而導(dǎo)致[12]。由于近幾年琴江的環(huán)境整治力度加大，因此造成高錳酸鹽指數(shù)變化趨勢(shì)上升的原因更傾向于后者，要高度警惕琴江水生生物的變化情況。

6 污染源調(diào)查情況和水華風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施及建議

從水生生物和水質(zhì)監(jiān)測(cè)的狀況分析可以看出，琴江有發(fā)生藍(lán)藻水華的潛在風(fēng)險(xiǎn)。琴江的污染源調(diào)查情況為：源頭至中游河段的主要污染源為農(nóng)業(yè)面源污染和零散型的養(yǎng)殖污染，而下游河段主要污染源為梅州市五華縣城生活污水的污染。因此，應(yīng)對(duì)琴江水華風(fēng)險(xiǎn)主要有以下措施及建議：

6.1 有效控制農(nóng)業(yè)面源污染

農(nóng)業(yè)面源污染可配合政府主管部門推廣環(huán)保高效施肥施藥技術(shù)之外，也可因地制宜的采取條帶耕作，植草溝、水塘等截留措施[13]。

6.2 進(jìn)一步加大琴江生活污水的治理力度

對(duì)于生活污水，在條件允許的情況下盡量以接入市政污水管網(wǎng)集中處理為宜。對(duì)無(wú)法接入市政管網(wǎng)的污水可采用分散式污水處理設(shè)備處理，特別對(duì)于農(nóng)村地區(qū)而言，相對(duì)集中的區(qū)域也可采取這種形式，其他零星的生活污水可采取修建成品化糞池進(jìn)行收集和回田利用。根據(jù)琴江流域農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)達(dá)程度，可參考《農(nóng)村生活污染控制技術(shù)規(guī)范》(HJ 574—2010)選用非水沖式衛(wèi)生廁所、沼氣池、穩(wěn)定塘、人工濕地等經(jīng)濟(jì)適用的技術(shù)措施，減小污染下河量。

6.3 加強(qiáng)水利工程的管理

從監(jiān)測(cè)分析的結(jié)果來(lái)看，琴江水體分布有水華藍(lán)藻種源，營(yíng)養(yǎng)鹽水平相對(duì)較高，在水動(dòng)力學(xué)條件適合時(shí)有發(fā)生水華的潛在風(fēng)險(xiǎn)。因此，要加強(qiáng)對(duì)水利工程的宣傳和管理，嚴(yán)禁完全下閘截流，必須按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范，保證下游生態(tài)環(huán)境流量，同時(shí)調(diào)節(jié)好水體流速，有效降低爆發(fā)藍(lán)藻水華的風(fēng)險(xiǎn)。

6.4 科學(xué)管理零散型養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展

從調(diào)查的結(jié)果來(lái)看，琴江沿河依舊存在零散型的養(yǎng)殖業(yè)，特別是近兩年豬肉價(jià)格的上漲，更刺激了養(yǎng)殖規(guī)模的擴(kuò)大。對(duì)零散型養(yǎng)殖業(yè)應(yīng)該合理規(guī)劃、科學(xué)管理，利用畜禽的排泄物，綜合發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟(jì)，減少對(duì)琴江水體的污染。

6.5 定期開展水生生物監(jiān)測(cè)

定期開展水生生物指標(biāo)監(jiān)測(cè)，掌握琴江的水生生物狀況及變化趨勢(shì)，建立水生生物水平的預(yù)測(cè)預(yù)警機(jī)制，為當(dāng)?shù)卣侠砜茖W(xué)的開展流域綜合開發(fā)利用和保護(hù)管理提供基礎(chǔ)技術(shù)依據(jù)。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，琴江存在一定程度的水污染，有假魚腥藻、微囊藻、浮絲藻和長(zhǎng)孢藻等水華藍(lán)藻種類分布，水體營(yíng)養(yǎng)化水平相對(duì)較高，如果水動(dòng)力學(xué)條件合適，琴江有發(fā)生藍(lán)藻水華的潛在風(fēng)險(xiǎn)。而且琴江整體枝角類生物量低，無(wú)大型濾食性種類(如溞屬)，浮游動(dòng)物對(duì)浮游植物的牧食壓力低，一旦環(huán)境條件適合水華藍(lán)藻種類的生長(zhǎng)與聚集，對(duì)藍(lán)藻水華的發(fā)生無(wú)法起到有效的防御作用。因此，必須根據(jù)主要污染源的情況，采取必要的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施，保障琴江及整個(gè)韓江流域的水資源安全。