楊英杰　欒天新

[摘要]對(duì)遼寧省內(nèi)25座大型水庫水源地的富營養(yǎng)化狀況進(jìn)行描述，并以大伙房水庫的總氮變化趨勢為例做詳細(xì)的評(píng)價(jià)。對(duì)水庫富營養(yǎng)化機(jī)理與制約因子以及水體富營養(yǎng)化模擬模型進(jìn)行研究、探討，并提出具體的防治措施。

[關(guān)鍵詞]供水水源地富營養(yǎng)化防治對(duì)策

中圖分類號(hào)：TV21文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671—7597(2009)0620006—01

一、前言

近年來，突發(fā)性水污染事故頻發(fā)，對(duì)人民的生產(chǎn)生活構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。飲用水問題關(guān)系到全社會(huì)的穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水質(zhì)災(zāi)害正在成為一種比洪澇災(zāi)害更嚴(yán)重的災(zāi)害。當(dāng)前，我國內(nèi)陸水域水體普遍出現(xiàn)藻華暴發(fā)現(xiàn)象，近海海域頻繁發(fā)生赤潮現(xiàn)象，其中60％以上的大型湖泊、水庫已經(jīng)不同程度富營養(yǎng)化，城市水體基本上全部富營養(yǎng)化，太湖、滇池、巢湖、白洋淀等大型湖泊水體嚴(yán)重富營養(yǎng)化，漢江、珠江等河流水域也出現(xiàn)水質(zhì)富營養(yǎng)化。水體富營養(yǎng)化不但給生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害，而且嚴(yán)重干擾水資源的利用，造成十分慘重的經(jīng)濟(jì)損失。

從長效治理角度看，富營養(yǎng)化的形成從根本上還是由于流域中人類活動(dòng)導(dǎo)致營養(yǎng)鹽類物質(zhì)進(jìn)入湖泊水庫，使湖泊水庫水體營養(yǎng)鹽類物質(zhì)濃度過高，在適當(dāng)?shù)乃呐c氣象條件下藻類大量繁殖所致。隨著人類對(duì)環(huán)境資源的開發(fā)利用活動(dòng)日益增加，工業(yè)的發(fā)展以及城市人口的高度集中，大量含有污染物質(zhì)的工業(yè)廢水和生活污水未經(jīng)適當(dāng)處理便排入水體，使水體中氨氮、磷以及有機(jī)污染物等耗氧物質(zhì)濃度的升高，增加了水中的營養(yǎng)物質(zhì)的負(fù)荷量；而為了提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，施用化肥逐年增加，經(jīng)過雨水的沖刷和滲透，有更多的營養(yǎng)物質(zhì)流失而進(jìn)入水中，也增加了水中的營養(yǎng)物質(zhì)的負(fù)荷量；在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面，為達(dá)到漁業(yè)高產(chǎn)，一些地區(qū)采用投放餌料的方法，這也成為水體接納氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的主要渠道。

因此，要徹底防治水體富營養(yǎng)化、防止藍(lán)藻水華，必須要從區(qū)域污染源頭控制、河流截污、河口與水庫凈化和水體生態(tài)修復(fù)的角度，進(jìn)行藍(lán)藻水華暴發(fā)機(jī)理與水體富營養(yǎng)化評(píng)價(jià)以及水環(huán)境生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究，為預(yù)防藍(lán)藻水華、水體富營養(yǎng)化提供技術(shù)支撐。

二、我省大型供水水源地富營養(yǎng)狀況

據(jù)2004年統(tǒng)計(jì)，遼寧省城市飲用水水源地(0.1萬t／d以上)共有206個(gè)，其中地表水水源地共有51個(gè)，地下水水源地155個(gè)。飲用水水源地中供水人口大于30萬人的有9個(gè)，其中地表水水源地就有6個(gè)。對(duì)全省25座大型水庫水源地的水質(zhì)進(jìn)行了監(jiān)測，并對(duì)水源地富營養(yǎng)狀況進(jìn)行了評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果表明，按年均值計(jì)算，處于中營養(yǎng)狀態(tài)的水庫13座，處于富營養(yǎng)化狀態(tài)的水庫12座，占評(píng)價(jià)水庫的48％?？偭?、總氨的污染，加快了水庫富營養(yǎng)化，水庫上游點(diǎn)污染源雖然直接對(duì)水庫水質(zhì)構(gòu)成威脅，但上游面污染也是主要原因之一。庫區(qū)上游植被覆蓋率較差，大面積水土流失，致使雨水裹夾含有大量農(nóng)藥、化肥及牲畜、家禽排泄物和生物殘骸等進(jìn)入水庫，另外，生活污水中也含有大量營養(yǎng)性物質(zhì)。

以大伙房水庫為例：2003年至2006年總氮濃度由2003年最高1.59mg／L，上升至2006年最高2.45mg／L。呈明顯的上升趨勢。

三、富營養(yǎng)化機(jī)理與制約因子研究

針對(duì)大型供水水源地水體富營養(yǎng)化區(qū)域嚴(yán)重的情況，營養(yǎng)物質(zhì)不斷升高的狀況，針對(duì)富營養(yǎng)化的成因，有必要從以下幾個(gè)方面對(duì)水體進(jìn)行水質(zhì)調(diào)查與監(jiān)測，根據(jù)調(diào)查、監(jiān)測結(jié)果對(duì)水體富營養(yǎng)化進(jìn)行評(píng)價(jià)及機(jī)理與制約因子研究，確定水體富營養(yǎng)化主要限制因子。

(一)光照及溫度的影響。光是重要的環(huán)境因子之一，水中的光照強(qiáng)度隨著水體深度的增加而遞減，光合作用也隨著水體深度的增加而遞減；水溫的變化會(huì)引起水中其他因子的變化(如pH值)，浮游植物的各種生理活動(dòng)及生化反應(yīng)多必須在一定的溫度條件下才能進(jìn)行，因此光照和溫度對(duì)藻類等浮游植物的生長以及整個(gè)水生生態(tài)會(huì)產(chǎn)生很大影響，需要對(duì)其進(jìn)行研究，分析判斷其是否為水體富營養(yǎng)化的限制性因子。

(二)氟磷的影響。水體中營養(yǎng)鹽類物質(zhì)豐富，氮、磷含量的恰當(dāng)比值是水體富營養(yǎng)化及藍(lán)藻爆發(fā)的關(guān)鍵條件之一，尤其水中的氨含量是磷含量的15至20倍時(shí)，是藍(lán)藻大量繁殖的最佳條件。葉綠素工是水體浮游藻類存量的重要標(biāo)志，因此通過研究分析氮磷和葉綠素a的相關(guān)關(guān)系，必要時(shí)進(jìn)行一些藻類增長潛力實(shí)驗(yàn)(AGP實(shí)驗(yàn))，來確定水體氮磷含量對(duì)水體富營養(yǎng)化及藻類生長的影響。

四、水體富營養(yǎng)化模擬型研究

針對(duì)水體富營養(yǎng)化的限制性因子，建立水體富營養(yǎng)化模擬模型來研究點(diǎn)源、非點(diǎn)源污染對(duì)水體富營養(yǎng)化的影響。點(diǎn)源主要包括直接或間接向水體排放污染物的工業(yè)污染源、生活污染源、水產(chǎn)養(yǎng)殖等。非點(diǎn)源是指溶解的或固體污染物從非特定的地點(diǎn)，在降水和徑流從刷作用下，通過徑流過程匯入收納水體引起的水體污染，其主要來源包括農(nóng)業(yè)、城市暴雨徑流、林業(yè)和畜牧業(yè)等，主要的污染物包括氮、磷、有機(jī)物以及造成水體淤積的沉淀物。針對(duì)大型供水水源地的特點(diǎn)，一般分布于河流上游，非點(diǎn)源污染是水體富營養(yǎng)化控制的難點(diǎn)和關(guān)鍵，需要采用數(shù)學(xué)模型與現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，選擇合適的模擬模型對(duì)非點(diǎn)源污染的未來狀況及對(duì)水體富營養(yǎng)化的影響進(jìn)行預(yù)測，目前廣泛采用的是美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究局(ARS)開發(fā)的SWAT模型進(jìn)行非點(diǎn)源污染模擬計(jì)算，SWAT模型是一個(gè)連續(xù)時(shí)間的分布式模型，可以預(yù)測流域內(nèi)復(fù)雜變化的下墊面條件、土地利用方式及不同管理措施對(duì)流域產(chǎn)匯流、產(chǎn)輸沙及非點(diǎn)源污染物質(zhì)的產(chǎn)輸出的長期影響。模型模擬需要收集和整理圖形、氣象、土壤屬性和管理措施等大量的數(shù)據(jù)，首先利用GIS軟件將各種圖形文件轉(zhuǎn)換到同一投影坐標(biāo)系，將氣象和其它數(shù)據(jù)整理成SWAT模型需要的格式。再通過SWAT自動(dòng)地形分析軟件包(TOPAZ)由流域DEM生成河網(wǎng)、劃分子流域，并計(jì)算子流域和河道的地形參數(shù)，通過疊加土地利用圖和土壤類型圖得到SWAT最小計(jì)算單元水文響應(yīng)單元(HRU)。最后根據(jù)模型計(jì)算成果及國內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)，提出非點(diǎn)源污染的控制防治措施。

五、防治措施研究

在水體富營養(yǎng)化主要限制因子研究、富營養(yǎng)化數(shù)學(xué)模型模擬的基礎(chǔ)上。針對(duì)主控因子的現(xiàn)狀，即未來變化情況，進(jìn)行水體富營養(yǎng)化防治措施研究。具體包括小流域綜合治理技術(shù)分析及試驗(yàn)、污染源控制與治理、網(wǎng)箱養(yǎng)魚區(qū)底泥殘留物清除、農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)及方式的改變、水土保持等工程技術(shù)和措施以及管理制度、政策法規(guī)建設(shè)等非工程措施。

六、小結(jié)

大型供水水源地富營養(yǎng)化現(xiàn)狀調(diào)查與防治對(duì)策研究，是一個(gè)關(guān)系到我省城市用水安全，保持社會(huì)的穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高和生命安全的重要課題。通過對(duì)大型供水水源地水文氣象、水文地質(zhì)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、污染源、土壤植被、水土流失等基礎(chǔ)資料的收集、調(diào)查、評(píng)價(jià)，通過實(shí)驗(yàn)研究搞清水源地上游河道、庫區(qū)及水庫周邊污染物質(zhì)成因、轉(zhuǎn)化、變化規(guī)律。果提出使水源地營養(yǎng)化程度穩(wěn)定在中營養(yǎng)狀態(tài)的生態(tài)修復(fù)和水庫水生生物優(yōu)化技術(shù)及管理、工程對(duì)策，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。