(1.無錫水利局，江蘇 無錫 214031；2.中國水利學(xué)會，北京 100053)

三峽水庫175m高程蓄水393億m3，經(jīng)多年運行，庫區(qū)干流無藻類暴發(fā)，但有些支流回水區(qū)段發(fā)生了藻類暴發(fā)[1]。

1 三峽水庫支流回水區(qū)藻類暴發(fā)情況

庫區(qū)支流回水區(qū)存在一定密度的藍(lán)藻和其他藻類(以下簡稱藻類)種源，在合適的生境和缺乏強(qiáng)有力的種間競爭的情況下快速生長繁殖，藻類增殖聚集至一定密度而暴發(fā)。

1.1 支流回水區(qū)藻類暴發(fā)總體情況

庫區(qū)多條支流曾發(fā)生多次藻類暴發(fā)。如2003—2009年，有香溪河、神農(nóng)溪、大寧河、梅溪河、湯溪河、小江、長灘河、磨刀溪8條河流發(fā)生多起藻類暴發(fā)[1-3]。

1.2 支流回水區(qū)藻類暴發(fā)的條件

1.2.1 有基礎(chǔ)條件藻類種源存在

a.金沙江等支流及相關(guān)的次級支流、水庫的藻類種源流入干流庫區(qū)，經(jīng)生長繁殖、增殖后匯聚至支流回水區(qū)。

b.支流回水區(qū)及其上游的藻類種源，增殖后增加回水區(qū)藻類密度。

1.2.2 合適的生長環(huán)境

a.水體營養(yǎng)程度。三峽庫區(qū)發(fā)生藻類暴發(fā)的支流回水區(qū)段水質(zhì)一般為Ⅳ～Ⅴ類，個別劣于Ⅴ類，其中TP超標(biāo)較多[3-4]，基本呈輕—中度富營養(yǎng)，是適宜藻類生長繁殖和暴發(fā)的生長環(huán)境。支流回水區(qū)藻類暴發(fā)后死亡又加重營養(yǎng)程度。

b.水溫。庫區(qū)支流位于高山峽谷，阻擋了冬季寒冷的北風(fēng)，故支流冬季的水溫高于同緯度的平原湖庫，每年2月的水溫就可能達(dá)到藻類復(fù)蘇萌發(fā)的水溫9～12℃[5]；直至8月、9月的水溫均適合于藻類生長繁殖。

c.水體流速和換水頻率。支流回水區(qū)段的流速、換水頻率相對于干流庫區(qū)均較低，比較適合藻類生長繁殖。而干流庫區(qū)因為流速、換水頻率較高而不易發(fā)生藻類暴發(fā)。

d.透明度。由于回水區(qū)段流速緩慢，泥沙和其他懸浮物沉降，透明度提高，水體中藻類能得到更多光照，光合作用增強(qiáng)，加快生長繁殖。

e.其他生境。包括干流庫區(qū)及支流的蓄水量、蓄水高程、流量、風(fēng)浪、來水和泄水時間早晚等水文水動力條件及相適應(yīng)的風(fēng)力、氣壓等對支流的藻類暴發(fā)均有影響。如干流庫區(qū)蓄水高程越大，則支流的回水量越大，進(jìn)入回水區(qū)的藻類數(shù)量越多。

1.2.3 缺乏種間競爭

支流回水河段因為水流相對一般河湖的流速較快、水較深，所以缺乏相當(dāng)密度的對藻類有高強(qiáng)度競爭能力、抑制藻類生長繁殖的生物種群、群落等。

1.3 支流回水區(qū)藻類暴發(fā)特點

a.庫區(qū)支流回水區(qū)段的藻類暴發(fā)程度總體上不是十分嚴(yán)重，暴發(fā)程度差異較大。三峽庫區(qū)從大壩至重慶的24條支流中，有8條發(fā)生藻類暴發(fā)；支流藻類暴發(fā)程度不等,暴發(fā)支流葉綠素年均值均大于10μg/L[2]，而神農(nóng)溪葉綠素a曾達(dá)到2700μg/L[3]，香溪河、神農(nóng)溪在藻類暴發(fā)時的藻密度曾達(dá)到1.5億～16.8億個細(xì)胞/L[2-3]；支流一般不會每年都發(fā)生藻類暴發(fā)，2003—2009年支流暴發(fā)次數(shù)在1～5次不等，每次暴發(fā)的時間長短也不等。

b.靠近三峽大壩處支流易暴發(fā)且暴發(fā)程度較重。如香溪河、神農(nóng)溪、大寧河等，其原因是水深、回水量大，隨回水進(jìn)入的藻類多。而庫尾支流一般不發(fā)生藻類暴發(fā)。

c.主要發(fā)生在三峽庫區(qū)北部支流，自東向西有香溪河、神農(nóng)溪、大寧河、梅溪河、湯溪河、小江6條河流，庫區(qū)南部僅有長灘河、磨刀溪2條河流[1-3]。原因是春夏季主吹東風(fēng)、東南風(fēng)，北部支流的回水水流和同方向風(fēng)生流重疊，加大藻類的聚集密度。

d.藻類暴發(fā)支流長度，一般為支流與庫區(qū)干流相交斷面上溯數(shù)公里至數(shù)十公里。如香溪河藻類暴發(fā)河段曾達(dá)20～25km[2]。

e.藻類暴發(fā)時間主要在3—7月[3]。與支流回水區(qū)的水溫相關(guān)，其他月份如2月、8月、9月也可能有小規(guī)模暴發(fā)。即大部分暴發(fā)時間在春天，少部分在夏天，藻類暴發(fā)時間段要較太湖、巢湖等近似緯度的平原湖泊早1～2個月。

f.支流藻類暴發(fā)的種類不盡相同[1-3]。藻類包括甲藻、藍(lán)藻、硅藻、綠藻、小環(huán)藻、衣藻等。其中香溪河、神農(nóng)溪、大寧河等支流主要為藍(lán)藻暴發(fā)或個別時段為藍(lán)藻暴發(fā)。

2 對解決支流藻類暴發(fā)的認(rèn)識

2.1 控P是消除藍(lán)藻暴發(fā)的關(guān)鍵因子[6]

國內(nèi)外專家一般認(rèn)為已發(fā)生以藍(lán)藻為主的藻類暴發(fā)的湖庫，當(dāng)營養(yǎng)程度只有改善至TN 0.1mg/L、TP 0.01mg/L時才能消除藍(lán)藻暴發(fā)[7]。但中國大部分大中型湖庫包括三峽水庫及其支流均不可能達(dá)到此標(biāo)準(zhǔn)，而且藻類暴發(fā)的湖庫大部分為非固N的藍(lán)藻和其他藻類，所以也不可能在發(fā)生藍(lán)藻暴發(fā)后僅通過控P消除藍(lán)藻暴發(fā)。應(yīng)同時削減N、P才可能消除藍(lán)藻暴發(fā)。

2.2 建立治理消除藍(lán)藻藻類暴發(fā)信心和決心

有相當(dāng)一部分人認(rèn)為藍(lán)藻藻類暴發(fā)無法或難以消除，認(rèn)為是世界性難題。所以目前治理“三湖”(太湖、巢湖、滇池)僅滿足于改善水質(zhì)，在治理“三湖”方案中均沒有消除藍(lán)藻暴發(fā)的目標(biāo)，致使十余年治理改善富營養(yǎng)化的效果非常明顯，如：太湖、巢湖均已經(jīng)從劣Ⅴ類改善為Ⅳ～Ⅴ類，但減輕藍(lán)藻暴發(fā)效果不明顯，如：太湖2017年的藍(lán)藻最大暴發(fā)面積達(dá)到1403km2[8],大于2007年供水危機(jī)時的藍(lán)藻暴發(fā)面積。消除大中型湖庫藍(lán)藻藻類暴發(fā)的任務(wù)是艱巨的、長期的，但是是有可能實現(xiàn)的。應(yīng)認(rèn)真總結(jié)國內(nèi)外消除藍(lán)藻暴發(fā)正反兩面的經(jīng)驗教訓(xùn)，如：富營養(yǎng)化的杭州西湖、武漢東湖、玄武湖、太湖五里湖(蠡湖)等中小型湖泊以前發(fā)生過多次藍(lán)藻藻類暴發(fā)，現(xiàn)已基本消除或完全消除[7]。全國的大中型湖泊大部分已富營養(yǎng)化，但除了“三湖”年年發(fā)生藍(lán)藻暴發(fā)外，其他湖泊則不然。如：洞庭湖水質(zhì)達(dá)到劣Ⅴ類而未發(fā)生藻類暴發(fā)；鄱陽湖曾發(fā)生幾次藻類暴發(fā)，但不嚴(yán)重；洪澤湖曾發(fā)生幾次藻類暴發(fā)，但在治理后基本無藍(lán)藻暴發(fā)；三峽干流庫區(qū)及相當(dāng)一部分支流未發(fā)生藻類暴發(fā)，即使是發(fā)生過藻類暴發(fā)的支流大部分也不是年年暴發(fā)。所以應(yīng)在認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上建立治理消除藍(lán)藻藻類暴發(fā)的信心和決心，共同努力完成這艱巨而長期的任務(wù)。

2.3 降低富營養(yǎng)和削減藻類數(shù)量相結(jié)合

“湖泊水庫水污染，根子在岸上，治湖庫先治岸。”此話對保護(hù)湖庫水資源，治理水污染、富營養(yǎng)化而言，完全正確；但對于已發(fā)生較嚴(yán)重的和規(guī)模較大的藍(lán)藻藻類暴發(fā)的“三湖”、三峽水庫支流而言，則是不全面或是片面的。因為“三湖”、三峽水庫支流藍(lán)藻藻類暴發(fā)后，已延伸到湖庫，不僅要治理富營養(yǎng)化，還需大量削減藍(lán)藻藻類種源數(shù)量。

同理“治理藍(lán)藻藻類暴發(fā)即是防治水污染、治理富營養(yǎng)化”這一傳統(tǒng)觀點不妥，因其未考慮到必須同時削減藍(lán)藻數(shù)量的必要性。如“三湖”流域入湖N、P多，難以達(dá)到消除藍(lán)藻暴發(fā)的TN、TP 營養(yǎng)程度。同樣，三峽水庫水質(zhì)也難以達(dá)到TN 0.1mg/L、TP 0.01mg/L。

具有良好水質(zhì)Ⅱ類水的富春江在2016年杭州G20峰會(9月3—5日)期間也發(fā)生過規(guī)模藍(lán)藻暴發(fā)，說明僅依靠治理富營養(yǎng)化必須達(dá)到Ⅰ類水才能消除藍(lán)藻暴發(fā)[9]。

許多經(jīng)驗證明，N、P不一定要達(dá)到Ⅰ類水，而達(dá)到Ⅲ～Ⅴ類水就有可能消除藍(lán)藻藻類暴發(fā)。上述提及的中小湖或大型湖庫，雖發(fā)生過數(shù)次或多次藍(lán)藻藻類暴發(fā)，但在水質(zhì)達(dá)到Ⅲ～Ⅴ類時就基本消除藍(lán)藻暴發(fā)或不再發(fā)生暴發(fā)[7]，應(yīng)認(rèn)真總結(jié)此類經(jīng)驗教訓(xùn)。

中國絕大多數(shù)大中型湖庫僅依靠治理富營養(yǎng)化不能消除藍(lán)藻藻類暴發(fā)，但治理富營養(yǎng)化可在一定程度范圍內(nèi)減輕暴發(fā)程度。所以對已發(fā)生藍(lán)藻藻類暴發(fā)的湖庫，須將治理富營養(yǎng)化與削減藍(lán)藻藻類數(shù)量密切結(jié)合，并創(chuàng)造不適合藍(lán)藻藻類生長繁殖的生境和增加生物種間抑藻除藻，使藻密度持續(xù)降低至其不暴發(fā)水平，才能最終消除其暴發(fā)。

3 治理消除藻類暴發(fā)思路

藻類暴發(fā)原因包括自然地理不可控因素和可控的人為因素兩類。其中前者一般不能人為控制，如溫度、壓力等僅可能小范圍內(nèi)控制；后者如N、P營養(yǎng)物質(zhì)等生境及生物種間競爭等一般可通過人為控制在相當(dāng)大范圍內(nèi)治理藻類暴發(fā)。須采用包括物理、理化、生物、生化等技術(shù)集成的綜合措施才能消除藻類暴發(fā)。應(yīng)根據(jù)實際情況，試驗、確定治理、消除藻類暴發(fā)的技術(shù)集成。

3.1 制定消除藻類暴發(fā)目標(biāo)及實行河(湖)長制

三峽水庫支流出現(xiàn)藻類暴發(fā)已有10年,現(xiàn)在應(yīng)該乘2018年掀起的長江大保護(hù)的東風(fēng)，進(jìn)一步保護(hù)長江，改善水環(huán)境。建立、推進(jìn)河(湖)長制，制定支流消除藻類暴發(fā)和水質(zhì)達(dá)到Ⅲ類(湖庫標(biāo)準(zhǔn))的目標(biāo)。消除藻類暴發(fā)和全面改善水質(zhì)應(yīng)是河(湖)長制的主要內(nèi)容，同時只有制定了此目標(biāo)才能提高河(湖庫)長消除藻類暴發(fā)的積極性和責(zé)任心，才能提高科研人員和管理人員研究治理藻類暴發(fā)技術(shù)及其集成的積極性，才能加強(qiáng)百姓監(jiān)督。流域統(tǒng)一制定治理水環(huán)境、消除藻類暴發(fā)的“一河(湖庫)一策”實施方案，確保各支流盡快消除藻類暴發(fā)。

3.2 大量減少外來種源輸入

3.2.1 大量減少上游輸入種源

減少金沙江等支流及其上游水庫和次級支流向三峽庫區(qū)輸入種源，首先應(yīng)禁止滇池向下游金沙江輸入藍(lán)藻藻類種源。以往滇池每年打撈數(shù)十萬方的藻水，有相當(dāng)部分未經(jīng)無害化處置而直接輸往下游[7]，雖在輸送過程中，絕大部分藍(lán)藻藻類會死亡或不能增殖，但仍會給三峽水庫增加一些種源。今后，滇池打撈的藻水應(yīng)自行處置，不輸往下游。同時三峽庫區(qū)的其他上游支流湖庫也須削減藻類，盡可能減少輸入三峽庫區(qū)的藻類種源[10]。

3.2.2 減慢干流庫區(qū)藻類生長繁殖速度

采用控源截污等綜合措施減少干流庫區(qū)污染負(fù)荷輸入量，降低N、P等營養(yǎng)程度，減慢藻類生長繁殖速度。

3.2.3 阻擋藻類種源進(jìn)入支流回水區(qū)

在長江干流庫區(qū)與支流交匯處的一定位置設(shè)置一定形狀的不透水的圍隔(通航河道需留適當(dāng)?shù)暮叫锌谧?，圍隔深度根據(jù)實際情況確定，一般可為水深的1/2～2/3左右。這樣可大幅度減少水面和上層水體漂入或流入支流回水段的藻類[10]。

3.3 采用技術(shù)集成綜合措施分片深度徹底打撈消除藻類

3.3.1 常規(guī)打撈藻類方法

目前全國主要采用“德林海”式常規(guī)打撈藻類方法，打撈清除水面上積聚的藻類，是目前有效降低水面藻密度和減輕藻類暴發(fā)程度的一個有效辦法[7]。即在藻類暴發(fā)水域配置數(shù)套“德林?！笔皆逅驌坪头蛛x系統(tǒng)，設(shè)備規(guī)模大小根據(jù)實際要求確定。如在恩施的大清江水庫和“三湖”等處配置了20套“德林?！痹逅驌坪头蛛x系統(tǒng)。

3.3.2 深度徹底打撈消除藻類技術(shù)

根據(jù)三峽水庫的具體情況，不僅要打撈水面藍(lán)藻，而且需要深度徹底打撈消除水面和水體的藍(lán)藻。主要技術(shù)如下：

a.氣浮法打撈消除藻類。氣浮法使藻類浮于水面。采用微氣泡發(fā)生器，使水體中藻類通過氣浮技術(shù)而浮于水面。氣浮過程中若加入適量添加劑如PAC(聚合氯化鋁)、PAM(聚丙烯酰銨)等，則成為混凝氣浮法，可提高氣浮效率。

打撈方法。即把浮于水面的藻類基本打撈干凈并運走。打撈藻類主要有機(jī)械打撈、泵吸法等方法。打撈后的藻水送至藻水分離站脫水、無害化處置或資源化利用。

氣浮技術(shù)的研究?，F(xiàn)“三湖”廣泛使用“德林?！惫潭ㄊ綒飧≡O(shè)備進(jìn)行藻水分離，可對其進(jìn)行改造，減小體積、提高效率，并移至船上，成為移動式氣浮設(shè)備。也可研究其他設(shè)備。

b.改性黏土除藻[5]。在藻類暴發(fā)的水面使用機(jī)械噴灑改性黏土水溶液，使藻類沉入水溫較低的水底，可有效抑制藻類增殖或致其死亡。

c.高壓除藻。使藍(lán)藻短暫處于高壓設(shè)備之中，有效抑制其生長繁殖或致其死亡，也可降低水溫減慢其生長繁殖速度。高壓除藻設(shè)備有固定式和移動式兩類。其中移動式，可采用無人或少人駕駛高壓除藻船群運作。

d.曝氣推流抑制藻類生長繁殖。采用曝氣推流設(shè)備促使水體上下流動，把水溫相對較高的含藻密度較高的水面及上層水體推入水溫較低的下層深水處，達(dá)到降低水溫有效抑制藻類生長繁殖的效果?？刹捎脽o人駕駛曝氣推流船群運作，特別是在藻類將要暴發(fā)前或暴發(fā)前期進(jìn)行曝氣推流，抑制藻類生長繁殖的效果最佳。

e.其他物理或理化除藻技術(shù)。包括超聲波和電催化除藻等。

f.采用種間競爭技術(shù)除藻。網(wǎng)箱養(yǎng)魚除藻，在藍(lán)藻藻類暴發(fā)的支流回水區(qū)采用有底網(wǎng)箱放養(yǎng)高密度鰱、鳙魚[11]或其他能夠濾食藻類的魚類、動物。通過這些生物對藻類的有力種間競爭抑制藻類生長繁殖甚至消除藻類暴發(fā)。養(yǎng)魚網(wǎng)箱大小和網(wǎng)格的大小則根據(jù)實際需要和養(yǎng)殖的魚類或動物的大小確定。

放養(yǎng)紫根水葫蘆除藻。在藍(lán)藻藻類暴發(fā)河段放養(yǎng)紫根水葫蘆[7]，利用其發(fā)達(dá)的根系及其所特有的化感作用和附著的微生物，大量削減藍(lán)藻藻類數(shù)量，則可消除其暴發(fā)，同時其具有凈化水體、降低富營養(yǎng)化作用。但若冬季水溫較低則需要適時打撈收獲其植枝、殘體，并進(jìn)行無害化處置和資源化利用。

植物化感物質(zhì)制劑除藻。噴灑化感物質(zhì)制劑除藻，化感物質(zhì)制劑在部分植物、草藥中提取。

微生物除藻。微生物及其制劑抑藻除藻、治理藍(lán)藻藻類暴發(fā)很有潛力。根據(jù)藍(lán)藻藻類種屬不同，要采用不同的微生物治理。但應(yīng)進(jìn)行微生物安全性監(jiān)測、監(jiān)定。

g.采用綜合技術(shù)集成模式治理直至消除藻類暴發(fā)。根據(jù)支流的水功能區(qū)性質(zhì)、目標(biāo)及其重要程度、藻類暴發(fā)程度及頻率等情況，采用上述若干類技術(shù)的綜合集成模式打撈消除藻類，逐步減輕藻類暴發(fā)程度，直至消除藻類暴發(fā)。上述技術(shù)集成措施中的相當(dāng)部分技術(shù)可一年四季實施，有效拓寬除藻時間，利于加快消除藻類暴發(fā)速度。

3.3.3 分片(水域)打撈消除藻類

把大水域分隔成若干片小水域?qū)嵤┐驌魄宄孱悾科娣e根據(jù)水面大小和采用設(shè)備的功能等具體情況確定，分片所用的隔斷可用軟圍隔、硬圍隔、伸縮圍隔、移動圍隔等。把大水域分成小片水域后，原來不適宜在大水域打撈消除藻類的技術(shù)就有了用武之地，比較容易消除小片水域的藻類暴發(fā)。最后把消除了藻類暴發(fā)的各片小水域連接成為一大片無藻類暴發(fā)水域，直至消除整個支流回水區(qū)段的藻類暴發(fā)。

3.4 減輕營養(yǎng)程度，減慢藻類生長繁殖速度

3.4.1 控源截污減少污染負(fù)荷入水

控源截污是消除富營養(yǎng)化和治理藻類的基本措施[7]，在長江大保護(hù)的行動中，切實減少陸域的生活、工業(yè)、規(guī)模集中養(yǎng)殖和污水廠的點源，以及種植業(yè)、分散畜禽養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖、航行和地面徑流等面源的污染負(fù)荷進(jìn)入水體。

其中密集的人口區(qū)和生產(chǎn)區(qū)的生活、工業(yè)污水應(yīng)全部進(jìn)入污水處理廠(設(shè)施)處理；三峽水庫管理機(jī)構(gòu)應(yīng)會同有關(guān)部門制定提高污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，使排放標(biāo)準(zhǔn)大幅度高于一級A，如TN達(dá)到2～3mg/L、TP達(dá)到地表水Ⅲ類；調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、關(guān)停并轉(zhuǎn)重污染企業(yè)、嚴(yán)格執(zhí)法，發(fā)展無污染或少污染產(chǎn)業(yè)；治理P礦企業(yè)的污染及其相關(guān)地面徑流污染；減少農(nóng)藥化肥用量；控制減少城鎮(zhèn)和山嶺的地面徑流污染。使?jié)M足干流庫區(qū)和支流Ⅲ類(湖庫標(biāo)準(zhǔn))水時的水環(huán)境容量要求，以降低干流水庫和支流的營養(yǎng)程度，有效降低藻類增殖速度。

3.4.2 采用鎖磷劑降低磷濃度

在支流適宜藻類暴發(fā)的重要水域，采用機(jī)械噴灑鎖磷劑水溶液，降低磷濃度至Ⅰ、Ⅱ類水，大幅度減慢藻類生長繁殖速度。

3.4.3 采用其他方法降低支流富營養(yǎng)程度

采用碳素纖維生態(tài)草、生態(tài)浮床及水葫蘆等水面植物[7]降低富營養(yǎng)程度，其中生態(tài)浮床及水葫蘆等植物要加強(qiáng)管理。

3.5 科學(xué)調(diào)度蓄水泄水

支流回水段有無藻類暴發(fā)及暴發(fā)的程度、時間與回水的時間、強(qiáng)度有關(guān)。三峽水庫管理機(jī)構(gòu)應(yīng)加強(qiáng)水庫蓄水和泄水的科學(xué)調(diào)度，降低藻密度，進(jìn)一步改善河道和水庫生境，使其不利于藻類生長繁殖，同時配合其他措施，治理藻類暴發(fā)。

3.6 加強(qiáng)科研

投入資金，建立課題，有關(guān)科研機(jī)構(gòu)、大專院校應(yīng)加強(qiáng)三峽水庫蓄水泄水的科學(xué)調(diào)度，以及支流回水區(qū)段消除藻類暴發(fā)的集成技術(shù)的研究，逐漸減輕直至消除藻類暴發(fā)。

4 結(jié) 語

三峽水庫是我國最大水庫，是長江大保護(hù)中極重要的一部分。只要政府有關(guān)各部門、機(jī)構(gòu)同心協(xié)力，制定最終消除藻類暴發(fā)的目標(biāo)和建立治理消除藍(lán)藻藻類暴發(fā)信心，實行河(湖)長制，制定一個科學(xué)合理的控源截污、除藻和蓄泄水調(diào)度的方案，認(rèn)真實施，降低富營養(yǎng)和削減藻類數(shù)量相結(jié)合，分片深度徹底打撈消除藻類，必然能達(dá)到最佳效果、盡快消除水庫支流回水段的藻類暴發(fā)，保護(hù)好水庫的生態(tài)環(huán)境,為我國大中型水庫消除藻類暴發(fā)樹立典型。