王欽建

摘 要:對(duì)沙溪竹洲水電站水體的富營養(yǎng)化評(píng)價(jià)結(jié)論:水體總氮超出評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),庫區(qū)具有藻類生長的營養(yǎng)條件,磷是藻類生長限制因子。3種評(píng)價(jià)方法結(jié)果基本一致,表明水體處于貧營養(yǎng)向中營養(yǎng)過渡類型,并現(xiàn)出向富營養(yǎng)化發(fā)展的趨勢。庫區(qū)浮游動(dòng)物種類以輪蟲(rotifera)和原生動(dòng)物(protozoa)為主,浮游植物種類以綠藻門(Chlorophyta)和硅藻門(Bacilariophyta)為主,庫區(qū)應(yīng)屬于中營養(yǎng)類型。

關(guān)鍵詞:水電站;富營養(yǎng)化;調(diào)查

中圖分類號(hào):X824 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):1005-569X(2009)09-0051-03

1 引 言

沙溪為閩江干流上的三大支流之一,發(fā)源于寧化縣境內(nèi)的武夷山脈南麓,流經(jīng)寧化、清流、永安、三明和沙縣,在沙溪口和富屯溪合流,流域面積11793km2,河流長度328km,河道平均坡降0.8%。竹洲水電站是沙溪流域梯級(jí)開發(fā)中的第二級(jí),大壩位于三明市三元區(qū)莘口鎮(zhèn)竹洲村,壩址多年平均流量251m3/s,年徑流總量7.9×1010m3,安裝有3臺(tái)貫流式水輪機(jī)組。國內(nèi)外的調(diào)查研究表明,流域水電梯級(jí)開發(fā)會(huì)產(chǎn)生一些水環(huán)境問題[1-6],例如:改變河流水文條件、影響庫區(qū)生態(tài)系統(tǒng)、導(dǎo)致水質(zhì)下降和氮磷超標(biāo)、引發(fā)水體富營養(yǎng)化、對(duì)下游河道生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響等。本文根據(jù)作者編制的竹洲水電站竣工環(huán)保驗(yàn)收調(diào)查報(bào)告,分析評(píng)價(jià)蓄水后庫區(qū)水質(zhì)現(xiàn)狀和水體富營養(yǎng)趨勢,為控制庫區(qū)水體富營養(yǎng)化提供基礎(chǔ)資料。

2調(diào)查結(jié)果

本次調(diào)查在15 km庫區(qū)河段上,共布設(shè)了4個(gè)調(diào)查斷面,現(xiàn)場調(diào)查時(shí)間2天,每天采樣1次。調(diào)查內(nèi)容包括:透明度(SD)、溶解氧(DO)、pH、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)、生化需氧量(BOD5)、氨氮(HN3-H)、總氮(T-N)、總磷(T-P)、葉綠素a(Chla)和浮游生物,調(diào)查結(jié)果見表1。

3結(jié)果討論

3.1理化指標(biāo)評(píng)價(jià)

根據(jù)福建省水環(huán)境功能區(qū)劃,以GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)值來評(píng)價(jià),庫區(qū)T-N已經(jīng)超標(biāo),其它指標(biāo)達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

水體富營養(yǎng)化的根本原因是營養(yǎng)物質(zhì)的增加,而氮和磷是導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的主要營養(yǎng)物質(zhì),而且水體中氮磷含量及其比值是決定藻類生長的關(guān)鍵[7,8]。盡管氮和磷同為水生生物的重要營養(yǎng)物質(zhì),但藻類等水生生物對(duì)磷更為敏感,依賴性更強(qiáng)。當(dāng)水體中磷處于低濃度時(shí),即使氮濃度能滿足藻類等水生生物所需,其生產(chǎn)能力也會(huì)大受遏制[9]。一般認(rèn)為T-N大于1.2mg/L、T-P大于0.11mg/L時(shí),水體開始富營養(yǎng)化[10]。根據(jù)表1中數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),可以認(rèn)為庫區(qū)的水體未富營養(yǎng)化,但已經(jīng)具有滿足藻類生長的營養(yǎng)條件。

在淡水浮游植物中,環(huán)境中的N∶P 大于20∶1 時(shí),認(rèn)為磷是限制性的,小于10∶1 時(shí)認(rèn)為氮是限制性的,該比率在10∶1～20∶1 之間時(shí),限制性因素就變得不確切了[11]。竹洲庫區(qū)水體的氮磷比在35～62之間,表明該水體富營養(yǎng)氮污染所占權(quán)重較大,而磷污染所占權(quán)重較小,磷是庫區(qū)藻類生長限制因子。如果磷含量增大到一定量,光照、溫度等條件適宜,浮游藻類細(xì)胞密度將迅速上升。

3.2富營養(yǎng)化評(píng)價(jià)

富營養(yǎng)化評(píng)價(jià)的常用方法有評(píng)分法、營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法(卡爾森營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)(TS1)、綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)(TLI(∑))等,本文將同時(shí)選擇幾種方法進(jìn)行評(píng)價(jià),使得評(píng)價(jià)結(jié)論更具有可比性和準(zhǔn)確性。

3.2.1 Chla評(píng)價(jià)結(jié)果

Chla含量的高低與該水體中藻類的種類、數(shù)量等密切相關(guān),是水體中浮游植物生物量和生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的綜合指標(biāo),也是反映水體富營養(yǎng)化程度的一個(gè)重要參數(shù)。Chla濃度大于10mg/m3時(shí),一般認(rèn)為水體已經(jīng)富營養(yǎng)化[12]。按照相關(guān)資料[13]:Chla含量在<0.5μg/L為極貧營養(yǎng);<1.0μg/L為貧營養(yǎng);<5.0μg/L為貧中營養(yǎng);<25μg/L為中營養(yǎng);<50μg/L為中富營養(yǎng)。從表1中的Chla含量可以得出:庫區(qū)水體處于貧-中營養(yǎng)。

3.2.2營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)(TSI)評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)Chla濃度,采用營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)(TSI)來評(píng)價(jià)湖泊富營養(yǎng)化。[12]計(jì)算公式:TSI(Chla)=10×[6-( 2.04-0.68

lnChla)/ln2],公式中的Chla為葉綠素a質(zhì)量濃度(mg/m3)。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn):TSI≤37,貧營養(yǎng)型;38 53,富營養(yǎng)型[14]。庫區(qū)的TSI計(jì)算結(jié)果見表2。

從表2中TSI數(shù)據(jù)可以得出:庫區(qū)水體處于中營養(yǎng)水平。

3.2.3綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果

反映水體富營養(yǎng)化程度的指標(biāo)主要有總氮、總磷、生化需氧量、葉綠素a和透明度,其中,總氮和總磷的濃度直接影響葉綠素a和透明度指標(biāo)的高低。依據(jù)中國環(huán)境監(jiān)測總站《關(guān)于印發(fā)湖泊(水庫)富營養(yǎng)化評(píng)價(jià)方法及分級(jí)技術(shù)規(guī)定的通知》中推薦的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù){TLI(∑)}法進(jìn)行評(píng)價(jià),計(jì)算結(jié)果見表3。

從表3中評(píng)價(jià)結(jié)果來看:目前庫區(qū)水體處于貧營養(yǎng)向中營養(yǎng)過渡類型,并現(xiàn)出向富營養(yǎng)化發(fā)展的趨勢。

以上三種評(píng)價(jià)方法的結(jié)論基本一致,可以得出:目前庫區(qū)水體處于貧營養(yǎng)向中營養(yǎng)過渡類型,并現(xiàn)出向富營養(yǎng)化發(fā)展的趨勢。

3.3 浮游生物調(diào)查結(jié)果分析

3.3.1種類分布及種群結(jié)構(gòu)

(1)浮游動(dòng)物。浮游動(dòng)物的種類組成極為復(fù)雜,在生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和生物生產(chǎn)力研究中占有重要地位的有原生動(dòng)物、輪蟲、枝角類和橈足類四大類。由于浮游動(dòng)物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力存在明顯的種類差異,浮游動(dòng)物種群結(jié)構(gòu)就成為湖庫水質(zhì)評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。

本次調(diào)查共鑒定出浮游動(dòng)物148種,隸屬于6門87屬。其中:輪蟲類71種、原生動(dòng)物36種、枝角類23種、橈足類7種,還有其它種類合計(jì)11種。從調(diào)查斷面來看,1#、2#斷面的浮游動(dòng)物種類在60種左右,3#、4#斷面的浮游動(dòng)物種類在50種左右。水庫上層浮游動(dòng)物種類要多于底層。水庫浮游動(dòng)物的平均密度為640個(gè)/L,相對(duì)來說還是處于較低水平。各調(diào)查斷面的浮游動(dòng)物密度也不同,1#斷面為630個(gè)/L、2#斷面為530個(gè)/L、3#斷面為700個(gè)/L、4#斷面為400個(gè)/L。從垂直分布情況來看,沒有明顯的規(guī)律,其中3#斷面底層的浮游動(dòng)物數(shù)量明顯低于表層,4#斷面底層的浮游動(dòng)物數(shù)量明顯多于表層。

浮游動(dòng)物種群以輪蟲(rotifera)占優(yōu)勢,達(dá)到調(diào)查總量的26%,臂尾輪蟲科和腔輪科的種類較豐富;原生動(dòng)物(protozoa)種類也較多,達(dá)到調(diào)查總量的13%,以肉足蟲類為主;枝角類也占一定比例,主要是盤腸溞科。常見種類:蒼白刺日蟲、叉口砂殼蟲、普通表殼蟲、月形腔輪蟲、方塊鬼輪蟲、廣布多肢輪蟲、蒲達(dá)臂尾輪蟲、尾突臂尾輪蟲、柬隱三肢輪蟲、底棲泥溞、華南尖額溞、頸溝基合溞、草綠刺劍水溞等。

(2)浮游植物。浮游植物是水生態(tài)系統(tǒng)生物資源的重要部分,作為物質(zhì)代謝和能量循環(huán)的初級(jí)生產(chǎn)者,對(duì)構(gòu)成水體類型和維持生態(tài)平衡具有重要作用,是反映水體富營養(yǎng)化程度的主要指標(biāo)。

本次調(diào)查共鑒定出浮游動(dòng)物127種,隸屬于7門57屬。其中:硅藻門15屬42種、綠藻門28屬59種、藍(lán)藻門6屬9種、裸藻門4屬13種、紅藻門1屬1種、甲藻門2屬2種,隱藻門1屬1種。從調(diào)查斷面來看,3#斷面的種類最豐富,達(dá)到73種。水體上層浮游植物種類多于底層。

浮游植物種類以綠藻門(Chlorophyta)和硅藻門(Bac

ilariophyta)為主,達(dá)到調(diào)查總量的46%和33%,主要包括:遠(yuǎn)距直鏈藻、變異直鏈藻、鈍桅桿藻、尖針桿藻、膨脹橋彎藻、針晶藍(lán)藻等。

水庫各斷面藻類的平均密度為5.33×104個(gè)/L。3#斷面的密度最高,為5.93×104個(gè)/L;1#斷面最少,為4.60×104個(gè)/L,2#斷面為4.95×104個(gè)/L,4#斷面為5.33×104個(gè)/L。但水庫浮游植物的垂直分布同樣缺乏明顯的分布規(guī)律,但4#斷面底層的藻類數(shù)量明顯少于表層,3#斷面的底層浮游藻類的數(shù)量要多于表層。

(3)浮游生物污染指示種類。污染指示種是湖泊營養(yǎng)型評(píng)價(jià)的重要參數(shù)之一。根據(jù)調(diào)查結(jié)果,庫區(qū)的各個(gè)采樣點(diǎn)中浮游動(dòng)物(以輪蟲類為主)和藻類(硅藻門、綠藻門為主)的水污染指示種類多為β中污-寡污類型為主,而各斷面的優(yōu)勢類群則以β-中污類型為主,庫區(qū)水體現(xiàn)狀應(yīng)屬于β中污-寡污類型。

3.3.2 多樣性評(píng)價(jià)

從系統(tǒng)學(xué)原理來說,系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)越多樣化,系統(tǒng)越復(fù)雜,也越穩(wěn)定。生物多樣性的降低導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性大大降低,個(gè)別種群可以在特定的適宜條件下大量暴發(fā)。從庫區(qū)浮游生物種群分布、種群結(jié)構(gòu)、種群數(shù)量等來看:浮游生物量處于較低水平;浮游生物的種群較豐富,種群結(jié)構(gòu)良好,優(yōu)勢種群不是很明顯,顯示出庫區(qū)水體中浮游生物種群的多樣性特點(diǎn)。因此,可以認(rèn)為水體的富營養(yǎng)化程度應(yīng)屬于中營養(yǎng)類型。

4 結(jié)論

(1)庫區(qū)水體的總氮已經(jīng)超出評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求。庫區(qū)的水體未富營養(yǎng)化,但已經(jīng)具有滿足藻類生長的營養(yǎng)條件,磷是庫區(qū)水體藻類生長限制因子。

(2)三種評(píng)價(jià)方法的結(jié)論基本一致,可以得出:目前庫區(qū)水體處于貧營養(yǎng)向中營養(yǎng)過渡類型,并現(xiàn)出向富營養(yǎng)化發(fā)展的趨勢。

(3)庫區(qū)浮游動(dòng)物種類以輪蟲和原生動(dòng)物種類為主。浮游植物種類以綠藻門和硅藻門為主。

(4)庫區(qū)的浮游動(dòng)物(以輪蟲類為主)和藻類(硅藻門、綠藻門為主)的水污染指示種類多為β中污-寡污類型為主,總體評(píng)價(jià)結(jié)果:庫區(qū)水體現(xiàn)狀應(yīng)屬于β中污——寡污類型。

(5)按照浮游生物種群分布、種群結(jié)構(gòu)、種群數(shù)量來看,庫區(qū)的浮游生物量都處于較低水平,種群結(jié)構(gòu)良好、豐富。優(yōu)勢種群不是很明顯,顯示出庫區(qū)水體浮游生物種群的多樣性特點(diǎn)。因此,可以認(rèn)為庫區(qū)的富營養(yǎng)化程度應(yīng)屬于中營養(yǎng)類型。

(6)竹洲水電站為徑流式的發(fā)電站,從開始蓄水到調(diào)查只有近2年時(shí)間,目前庫區(qū)水體處于貧營養(yǎng)向中營養(yǎng)過渡類型。但水體中的氮、磷含量已經(jīng)增大,蓄水后水流變緩,如果后期對(duì)流域管理不善,有可能引起藻類和其它水生植物大量繁殖,出現(xiàn)富營養(yǎng)化問題,導(dǎo)致水質(zhì)惡化。

參考文獻(xiàn):

[1]黃祖亞,蔡品彥.水口水電站對(duì)閩江水環(huán)境影響的研究[J]. 水文,2001,21(z1):46~49.

[2]劉蘭芬.河流水電開發(fā)的環(huán)境效益及主要環(huán)境問題研究[J]. 水利學(xué)報(bào),2002(8):121~128.

[3]張榆霞,劉嘉麒.漫灣電站建成后瀾滄江下游水質(zhì)變化[J].長江流域資源與環(huán)境,2005,14(4):501~506.

[4]相震,王連軍.蘇只水電站建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響[J].水資源保護(hù),2006,22(4):33~36.

[5]王波,黃薇.梯級(jí)水電開發(fā)對(duì)水生境累積影響的方法研究[J].中國農(nóng)村水利水電,2007(4):127~130.

[6]翟紅娟,崔保山. 縱向嶺谷區(qū)不同水電梯級(jí)開發(fā)情景脅迫下的區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)變化[J].科學(xué)通報(bào),2007,52(增刊Ⅱ):93~100.

[7]陳水勇,吳振明.水體富營養(yǎng)化的形成、危害和防治[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),1999(2):11~15.

[8]姜永軍,丁敏. 水體富營養(yǎng)化控制因子及其污染途徑研究[J].甘肅科技,2003,19(10):91~93.

[9]邵林廣.洗滌劑禁磷是防治水體富營養(yǎng)化的關(guān)鍵[J].化學(xué)清洗,1999,15(1):35~37.

[10]王煥校.污染生態(tài)學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2000.

[11]李夜光,李中奎.富營養(yǎng)化水體中N、P濃度對(duì)浮游植物生長繁殖速率和生物量影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào), 2006,26(2):317~325.

[12]李玉英,高宛莉.南水北調(diào)中線水源區(qū)浮游植物時(shí)空分布及其營養(yǎng)狀態(tài)[J].生態(tài)學(xué)雜志,2008,27(1):14~22.

[13]況琪軍,馬沛明.湖泊富營養(yǎng)化的藻類生物學(xué)評(píng)價(jià)與治理研究進(jìn)展[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào),2005,5(2):87~91.

[14]金相燦,屠清瑛.湖泊富營養(yǎng)化調(diào)查規(guī)范(第2版)[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,1990.

Evaluation on Eutrophication of Zhuzhou Hydroelectri

——Station in the Shaxi River

Wang Qinjian

(Waste Management Centre Fujian Province ,Fuzhou350003 ,China)

Abstract:The concentration of total nitrogen in surface water excees data from assessmemt criterion. The nutrition condition of mass algae reproduction has been provided in reservoir area. Phosphorus element is the limit factor of algae growth. The results of three different evaluating methods are basically accordant. It is indicated that the water quality is in transition style from poor nutrition to medium nutrition, and exhibits the tendency to rich nutrition. The priority species of zooplankton in reservoir area are rotifera and protozoa, Meanwhile, the priority species of phytoplankton are Chlorophyta and Bacilariophyta.

Keywords: hydroelectri-station;eutrophication;evaluation