干旱氣候下河流藻華暴發(fā)成因及治理探討

王波

（江西省鷹潭高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)白露街道辦事處，江西 鷹潭335000）

藍藻又稱藍細菌，為原核生物，大多數(shù)藍藻的細胞壁外側(cè)有膠質(zhì)衣，在藻類中，藍藻是最簡單、最原始的單細胞生物。常見藍藻水華優(yōu)勢種有微囊藻、魚腥藻、平裂藻、顫藻等。藍藻暴發(fā)會降低水體中的溶解氧（DO）含量，產(chǎn)生藻毒素、羥胺、硫化氫等有毒物質(zhì)，誘發(fā)病原菌繁殖，惡化水體質(zhì)量，危害魚蝦等水生生物的生存，導(dǎo)致大型動物產(chǎn)生疾病甚至死亡。全球六大洲71 個湖泊近三十年的衛(wèi)星圖像研究表明：超過68%的湖泊夏季水華強度明顯增大，湖泊水華呈惡化趨勢[1]。當(dāng)前國內(nèi)藍藻水華研究多針對滇池、太湖、巢湖等重點湖泊系統(tǒng)，對中小河流關(guān)注度較低。近年來隨著氣候持續(xù)變暖、大氣二氧化碳含量上升以及水體富營養(yǎng)化程度加劇，藍藻水華的發(fā)生頻率、強度、持續(xù)時間、危害性均呈上升趨勢，并且發(fā)生區(qū)域呈現(xiàn)明顯的擴張趨勢。藍藻水華作為當(dāng)今全球范圍內(nèi)極為嚴(yán)峻的水環(huán)境問題之一，其防治依然面臨巨大挑戰(zhàn)。

1 干旱氣候下藻華暴發(fā)加劇

在全球氣候變暖背景下，受持續(xù)拉尼娜事件影響，2022 年七八月份，西太平洋出現(xiàn)大范圍高強度的副熱帶高壓，中國南方地區(qū)整體受下沉氣流控制，導(dǎo)致天空晴朗少云，同時夏季日照輻射強烈，近地面加熱迅速，熱空氣滯留地表，因此南方地區(qū)出現(xiàn)大范圍持續(xù)性高溫天氣。

研究表明，1979 年—2008 年，大部分北半球中緯度地區(qū)的地面站年平均風(fēng)速下降73%[2]，在干旱天氣條件下，空氣對流較弱，水表風(fēng)速進一步削減，使得水表呈現(xiàn)靜穩(wěn)狀態(tài)，而藍藻菌落的垂直運動、水平遷移受到風(fēng)力以及水動力的共同影響，干旱條件導(dǎo)致河流水量和水表風(fēng)速下降，為夏季藍藻在中小型河道內(nèi)暴發(fā)提供了有利條件。

長江中下游在罕見的干旱氣候條件下，部分江河支流出現(xiàn)一定范圍的河流藻華現(xiàn)象。如近年來寧波市部分河道出現(xiàn)藍藻蔓延現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了河道觀感，輿論壓力日益突出；鷹潭市信江河出現(xiàn)的藍藻水華現(xiàn)象也引起當(dāng)?shù)鼐用窦懊襟w關(guān)注。

2 河流藍藻水華成因分析

2.1 旱情導(dǎo)致河流補水不足

干旱氣候下，河流水流量下降，水體流動性變?nèi)?，水團湍流強度降低，水-氣交換效率下降，水體溶解氧含量降低，好氧微生物對水體中氮磷的利用效率受到影響，流速緩慢的水體相對快速流通的水體則更易加劇富營養(yǎng)化程度。與此同時，長江中下游流域降水量下降且上游江河來水減少顯著，人為污染源排放總量卻未顯著減少，旱情“濃縮”了水體污染物質(zhì)，加劇了水體富營養(yǎng)化程度。2022 年七八月份，長江流域降水較往年同期偏少近5 成，為1961年以來歷史同期最低。長江干流、洞庭湖以及鄱陽湖水位較常年同期偏低4.85 ～6.13 m，長江流域地表徑流量僅為往年的20%，導(dǎo)致水環(huán)境容量嚴(yán)重降低，水體自凈能力嚴(yán)重不足。由此可見，長時間干旱導(dǎo)致河流湖泊水量下降是整體上影響水體氮、磷濃度的主要因素。

2.2 “雙搶”期間大量使用化肥

水稻種植過程中需按階段施用基肥、蘗肥、穗肥、粒肥，其科學(xué)施肥比例依次為5 ∶2 ∶2 ∶1，其中基肥中氮肥占總氮肥使用量的40%～50%，磷肥占總磷肥使用量的100%，鉀肥占總鉀肥使用量的50%。農(nóng)村“雙搶”時段主要集中在7 月底至8 月初，在晚稻種植之前最后一次耙田時施用基肥，每畝約25 kg，部分土壤肥力較弱區(qū)域，如鷹潭高新區(qū)白露街道，農(nóng)村基肥使用甚至達到40～50 kg/畝，播種半個月后使用的分蘗肥一般占施肥總量20%左右，“雙搶”時期的化肥使用，氮肥、磷肥、鉀肥分別占晚稻施肥總量的70%、100%和50%，可以說七成以上水稻化肥的使用都集中在“雙搶”時段。施入土壤中的化肥，一部分被當(dāng)季作物吸收，一部分被土壤固定，一部分流失。一般情況下氮肥流失率在20%左右，磷肥和鉀肥流失率較低。“雙搶”期間大量使用化肥加劇了農(nóng)業(yè)面源污染，對河流富營養(yǎng)化帶來一定影響。

2.3 流域局部富營養(yǎng)化突出

本世紀(jì)初，我國部分河流水域如漢江、珠江、葛洲壩水庫流域的黃柏河便出現(xiàn)了“水華”等水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象的報道。河流水體富營養(yǎng)化主要由于沿河工業(yè)廢水、生活污水、以及地表徑流輸入的大量含氮磷污染物大于水體自凈能力。一般情況下水流湍急的河流富營養(yǎng)化程度相對湖泊、水庫等靜止水體更輕，“流水不腐，戶樞不蠹”說明河水流動有助于涵養(yǎng)水體，同時河道周邊及底部豐茂的水生植物生長也有助于提高自然水體的自凈能力。但是在特定河段區(qū)域，因人為因素使得該河段周邊氮磷污染物質(zhì)排放顯著高于其他河段，如大型磷礦生產(chǎn)基地、化工企業(yè)園區(qū)以及城市中心居民聚集區(qū)，會導(dǎo)致附近河流區(qū)間范圍內(nèi)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象。

2.4 夏季高水溫適宜藍藻繁殖

河水溫度不僅跟日照、季節(jié)、緯度有關(guān)，還跟河水深度相關(guān)，由于旱季河水流量小，深度下降，表層水升溫較快，夏季部分水域表層溫度可達30℃以上。研究表明，藍藻中的銅綠微囊藻在30℃條件下生長最佳，細小平裂藻在高溫條件下與銅綠微囊藻的生長情況基本相似[3]。由于藍藻平時受其他水生藻種影響，常溫下較少出現(xiàn)大規(guī)模暴發(fā)，當(dāng)水溫在17℃以下時,藍藻水華不易大量產(chǎn)生,亦不會對魚類產(chǎn)生危害，當(dāng)水溫達到25℃～35℃時，部分藍藻種群如微囊藻的生長速度快于其他藻類，將成為優(yōu)勢種群并造成藍藻暴發(fā)事件。

2.5 其他因素

水體中氮磷比、日光照強度、較高的pH 值、生態(tài)系統(tǒng)變化等因素也是影響藍藻水華的重要條件。Redfield 定律指出，組成藻類細胞的碳氮磷原子比是C ∶N ∶P ＝106 ∶16 ∶1，當(dāng)?shù)妆却笥?6 時，磷是限制性元素，如果氮磷比小于 10，則氮是限制性元素。日本學(xué)者合田健提出，水體中總氮（TN）∶總磷（TP）的比值在12 ～13 之間時，最適合藻類增殖。2022 年夏季旱情信江鷹潭段水樣中TN 濃度為1.26 mg/L，TP 濃度為0.092 mg/L，氮磷比為13.70，較利于藍藻生長。并且隨著光照強度上升，藍藻水華的優(yōu)勢藻種也會呈現(xiàn)明顯變化，以藍藻中的土生偽魚腥藻、細小平裂藻以及銅綠微囊藻為例，低光照強度的優(yōu)勢藻為土生偽魚腥藻、中高光照強度的優(yōu)勢藻為細小平裂藻、高光照強度的優(yōu)勢藻則為銅綠微囊藻[3]。此外，人類活動產(chǎn)生的有害污染物以及過度捕撈也會導(dǎo)致水體中濾食性魚類和水生植物生物量減少，造成生態(tài)系統(tǒng)破壞，加劇河流藍藻水華事件的發(fā)生。

3 河流藍藻水華治理策略

3.1 完善源頭控污

深入推進減少排放污水中的氮磷總量。一要加強流域兩岸工業(yè)廢水管路建設(shè)，實行工業(yè)廢水集中收集、集中治理，嚴(yán)厲打擊污水直排現(xiàn)象。二要抓實生活污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)，確保水質(zhì)達標(biāo)排放，將城郊居民生活污水并入城區(qū)污水管網(wǎng)，擴大污水治理范圍。三要提升施肥效率，科學(xué)把握施肥節(jié)奏，增加有機肥使用，推進高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，保障土壤肥力，降低農(nóng)業(yè)面源污染。四要落實山塘水庫漁業(yè)人放天養(yǎng)措施，降低農(nóng)村水產(chǎn)養(yǎng)殖污染，加強企業(yè)水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水達標(biāo)監(jiān)管。五要推進農(nóng)村廁所革命，全面拆除露天旱廁，新建三格式化糞池，提高新農(nóng)村建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，加大農(nóng)村雨污分流設(shè)施建設(shè)力度，利用人工濕地、微動力污水處理設(shè)施集中處理農(nóng)村污水，提升農(nóng)村生活污水治理成效，防止農(nóng)村污水橫流。

3.2 強化藍藻清理

對于突發(fā)藍藻暴發(fā)事件，當(dāng)?shù)卣e極穩(wěn)妥快速采取應(yīng)對措施，一要系統(tǒng)地完善藍藻應(yīng)急防控體系，利用自動監(jiān)測、河長巡查、衛(wèi)星遙感等手段，對藍藻水華的產(chǎn)生、變化、消退進行全面監(jiān)控，做好藍藻發(fā)生發(fā)展趨勢智能研判及重點沿岸區(qū)域預(yù)警預(yù)報，為精準(zhǔn)、科學(xué)、快速打撈處置河流藍藻提供有力支撐，同時針對城市居民飲用水重點水源地，要制定切實可行的應(yīng)急預(yù)案，加強日常水質(zhì)采樣分析，提升水華事件應(yīng)急物資儲備。二要迅速圍擋藍藻水華區(qū)域，保障河水暢通且能阻斷藍藻擴散，同時為水下軟體動物、魚類等提供豐富的食物來源和正常的棲息環(huán)境，利用水勢水流，設(shè)置攔截篩絹，引流集中水體中的藻華，固定藍藻打撈重點區(qū)間，方便開展工作。三要科學(xué)部署打撈技術(shù)設(shè)施。做到藍藻打撈部署早、啟動早、打撈早，同時綜合攔截、打撈、分離、治污力量，科學(xué)采取絮凝劑、雙氧水等化學(xué)藥劑輔助，根據(jù)現(xiàn)實需要采取合理的打撈方式，水面打撈作業(yè)通常使用專業(yè)藍藻打撈船、長臂打撈船進行機械打撈，部分近岸水體實行人工打撈，在一些經(jīng)常暴發(fā)藻華的河段可推廣建設(shè)固定式藍藻打撈站。

3.3 構(gòu)建生態(tài)水體

首先，加強濕地生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)以及人工濕地建設(shè)，促使污水流經(jīng)濕地時被河道兩岸及周邊水體大型植物充分消耗掉污水中的氮磷，有效降低支流入河口整體的氮磷含量，南方地區(qū)可種植本土水生植物（茭白、菱角、荷花等）來強化濕地的凈水功能。其次，利用生態(tài)清淤技術(shù)快速清除在表層底泥沉積的殘存藻類，有效削減表層重污染底泥營養(yǎng)鹽的釋放。當(dāng)前國內(nèi)常見的河道清淤方式主要有陸地清淤和水下清淤。陸地清淤因雨季對施工影響較大，多在非汛期施工，且難應(yīng)用于不宜斷流的河道。水下清淤則以清淤船為載體，將清淤設(shè)備裝載于船上，從水底挖出的淤泥由專門的管道輸送至岸邊堆場，水下清淤又有抓斗式清淤、普通絞吸式清淤、斗輪式清淤、環(huán)保絞吸式清淤等[4]。此外加大對本土濾食性水生動物的放養(yǎng)，如鰱魚、花白鰱等，并定期實行河道禁捕禁撈管理，修復(fù)并穩(wěn)固河流生態(tài)系統(tǒng)，綜合利用生態(tài)手段實現(xiàn)水環(huán)境改善。

3.4 調(diào)水引清釋污

調(diào)水引流修復(fù)水生態(tài)環(huán)境的最大優(yōu)點是見效快[5]。在自然水體水量不足或出現(xiàn)極端旱災(zāi)的情況下利用水利工程動力調(diào)水，引清釋污，沖刷河道內(nèi)污染物質(zhì)，緩解和消除城區(qū)河道黑臭現(xiàn)象，這是改善城區(qū)河道水環(huán)境的有效方法和途徑。同時河道水體的水動力條件得到改善，水體的復(fù)氧量增加，有利于其他水生生物的生長并提高水體自凈能力。“引江濟太”便是利用望虞河等太湖流域骨干水利工程調(diào)引長江清水進入太湖及周邊河網(wǎng)，維持太湖水位，保障數(shù)十萬畝農(nóng)田完成抗旱灌溉，也保障了無錫市生活、生產(chǎn)、生態(tài)用水，更保障了周邊河網(wǎng)水體質(zhì)量，降低了河流藻華事件發(fā)生概率。對于中小型河流調(diào)水引流，則可充分發(fā)揮當(dāng)?shù)丶吧嫌胃骷壦畮斓淖饔?，科學(xué)統(tǒng)籌夏秋季節(jié)水庫蓄水和排水，在確保正常蓄水的同時，保證旱季有足夠水量對下游河流進行補水釋污。

3.5 提升環(huán)保意識

一要加強對企業(yè)的環(huán)保監(jiān)管，促進企業(yè)擔(dān)牢排污主體責(zé)任，嚴(yán)格落實工業(yè)企業(yè)污水排放標(biāo)準(zhǔn)，確保企業(yè)污水中氮磷的含量達標(biāo)，通過項目環(huán)評審批、污染源源頭替代、工程性治污措施及巡查檢查等方式，推動企業(yè)污水處理設(shè)施設(shè)備的更新升級，助推企業(yè)環(huán)保工作跨入綠色發(fā)展快車道；二是要針對農(nóng)民群體進行環(huán)保宣傳，普及科學(xué)施用化肥技術(shù)，加強高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)并提升機械化種植水平，種植葡萄、藥材等經(jīng)濟作物時，則可結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H使用水肥一體化設(shè)施，提升化肥使用效率，降低化肥使用量，有效減少化肥中的氮磷物質(zhì)隨降雨流入河流湖泊的情形；三是要加強生態(tài)文明宣傳，積極引導(dǎo)廣大居民主動參與到當(dāng)?shù)卣_展的“河長制”工作中來，讓群眾成為環(huán)境污染治理的參與者和監(jiān)督者，引導(dǎo)群眾從身邊做起，從點滴做起，提高節(jié)水、護水意識，積極響應(yīng)禁漁休漁號召，主動保護河湖濕地生態(tài)環(huán)境。

4 結(jié)束語

河流水體富營養(yǎng)化及藍藻水華問題，表征在水體，根源在陸地。短期水華治理可通過物理打撈、化學(xué)絮凝方式進行，調(diào)水引流也能快速有效地改變河道水環(huán)境，緩解藻華污染。而減少人為源氮磷總量排放，打造復(fù)雜穩(wěn)固的河流生態(tài)系統(tǒng)，通過清淤改善水質(zhì)環(huán)境則是從長期根本的角度解決現(xiàn)階段水華問題的路徑。同時，提升當(dāng)?shù)仄髽I(yè)、居民的環(huán)保意識，充分發(fā)揮群眾的主觀能動性，能為藍藻治理等具體工作提供重要的群眾支撐。因此對于河流藻華治理工作，既要抓好藍藻打撈、生化處理、引流清污等“一時”應(yīng)急治理，也要做好污染物減量減排、濕地修復(fù)、河道清淤等“一貫”生態(tài)保護，還要凝聚廣大干部群眾、工人、農(nóng)民的環(huán)保意識，做到環(huán)境保護萬眾一心形成合力。