胡華芬
(天津市海河管理中心,天津 300141)
海河干流貫穿天津中心城區(qū)、東麗區(qū)、津南區(qū)和濱海新區(qū),全長73 km,于塘沽匯入渤海。其承擔著防洪、排澇、旅游、景觀、航運等功能,是天津的母親河和城市名片。2012 年夏季,海河干流市區(qū)段大范圍暴發(fā)藍藻水華。成片藍藻聚集覆蓋河面,河水變得腥臭,嚴重影響景觀和生態(tài)安全。此后,防治藍藻暴發(fā)成為天津市一項重要的水利工作任務。
自2012 年起,天津海河干流連續(xù)多年出現(xiàn)藍藻水華,且基本是從5月底、6月初開始出現(xiàn)。
2012 年暴發(fā)區(qū)域在耳閘至海津大橋段,其中獅子林橋至赤峰橋段聚集較為嚴重,呈黏稠狀,并伴有異味。經(jīng)監(jiān)測,赤峰橋和光華橋斷面藻細胞密度分別達到18.5 億個/L 和15.4 億個/L,其中藍藻所占比例分別達到96%和93%。
2013 年藍藻暴發(fā)區(qū)域變化不大。暴發(fā)后,天津市水務部門啟動了藍藻應急監(jiān)測,其間實施了5 次引灤補水。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示,對海河干流進行補水后,藍藻聚集情況有所好轉,藻密度有明顯下降,但僅維持不到一周時間,藍藻再度暴發(fā),藻細胞密度最高達到27.3億個/L,詳見表1。
表1 2013年海河干流藍藻監(jiān)測情況
2014 年從3 月8 日開始一直實施海河干流補水,藍藻暴發(fā)起始時間與2013 年相近,于5 月27日首次出現(xiàn)藍藻顆粒,5 月31 日出現(xiàn)藍藻水華。藍藻滋生后,每月對海河干流三岔口、赤峰橋和四新橋3 個斷面監(jiān)測1 次。從8 月開始又增加了柳林監(jiān)測斷面,重點監(jiān)測海河干流藻細胞密度,詳見表2。
表2 2014年海河干流藍藻監(jiān)測情況
取相近取樣監(jiān)測日期、相同監(jiān)測斷面的數(shù)據(jù)進行比較,發(fā)現(xiàn)海河干流藍藻暴發(fā)情況較2013 年同期有所好轉,2014 年僅有8 月13 日的四新橋斷面和柳林斷面藻細胞密度超過1億個/L。
藍藻屬于古老而簡單的原核生物,因含有藍色素故名藍藻。其適應性和繁殖能力極強,一旦環(huán)境適宜,將大量繁殖,迅速上浮、聚集,在水體表面形成水華,對水環(huán)境造成不良影響。海河干流暴發(fā)藍藻主要有以下幾點原因。
(1)20 世紀中葉以來,為防治流域水患,在海河干流外圍人工開挖了一批河流,修建了堤壩、水庫、閘涵,海河干流不再是洪水入海的唯一通道。除下泄市區(qū)瀝水外,海河干流上游來水極少,西河閘、屈家店閘與二道閘之間的海河干流段幾乎成為湖泊型河流,河流動力明顯下降,自凈能力變差。
(2)海河干流水體總體水質較差,口門排污點源污染嚴重,降雨徑流將城市街道和農業(yè)面源污染物帶入河道,加重了河道水體的污染程度,主要污染物有總氮、總磷、化學需氧量、氯化物和氟化物等。特別是氮、磷污染比較突出,直接導致水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象的產生,生態(tài)環(huán)境日益惡化,突出表現(xiàn)為海河干流、外環(huán)河等大面積頻繁暴發(fā)藍藻、浮萍,水體渾濁腥臭,淡水魚類大量減少,浮游動植物和底棲動物的種類也呈遞減趨勢。
(3)天津市屬資源型缺水城市,生態(tài)用水基本是外調水源,雖然每年調配一定的水源改善海河干流環(huán)境,但仍不能滿足海河干流生態(tài)需求。每年6 月進入汛期后,為確保城區(qū)防汛安全,大多暫停生態(tài)補水,進一步加大了藍藻暴發(fā)的風險。
(4)海河干流水生物物種單一,每年春季優(yōu)勢種群為菹草,其對藍藻生長有明顯的抑制作用。但菹草生長期較短,5 月大面積衰敗死亡,基本沒有其他生物與藍藻競爭。
(5)6 月以后,光照條件充足,氣溫持續(xù)升高,適宜藻類生長。
2012 年,面對海河干流藍藻大面積暴發(fā)的緊急情況,天津市水務部門高度重視,組織專家及有關部門專題研討,制定了《天津市海河干流藍藻防治方案》及《天津市海河干流藍藻暴發(fā)應急預案》,成立組織機構,明確職責分工,制定防控措施,明確預警響應、應急保障。充分考慮藍藻暴發(fā)最不利條件,初步形成了一套完整的藍藻防控預案體系,采取以下3類措施防治藍藻水華。
(1)管理措施。建立巡查報告、監(jiān)測預警制度,預判藻類變化趨勢,隨時做好應急響應準備;加強口門監(jiān)管,減少污水排放。
(2)調度措施。增加生態(tài)補水,實施水體置換。
(3)工程措施。自制曝氣船和藍藻打撈船,實施應急曝氣和藍藻打撈。經(jīng)反復試驗,自制了兩種曝氣船:一種是利用沖鋒舟改裝制作的水泵加壓噴水式曝氣船;另一種是利用巡查艇改裝制作的螺旋槳負壓曝氣船。同時,改造了多款藍藻打撈船和岸上過濾設備。這些設備在以后幾年藍藻治理中一直發(fā)揮著作用。
利用沖鋒舟改裝曝氣船,每艘沖鋒舟加裝2 臺自吸高壓消防水泵,進水量為80 m3/h。通過曝氣連接管,利用水泵抽吸深層水體,再經(jīng)曝氣噴頭以水柱形式高速噴入水中,將空氣帶入水體,有效增加水體中氧氣含量。
巡查管理船改裝曝氣船,在巡查管理船、快艇后部加裝曝氣管,管道部分深入水中,通過截門控制管道內空氣與水體聯(lián)通,截門打開,船只行駛過程中掛機葉輪轉動產生負壓,通過管道將氣體打入水中,增加水體中氧氣含量。
改造打撈船,每艘沖鋒舟加裝2 臺自吸高壓消防水泵,船頭加裝可調節(jié)收集頭,船側通過鐵浮筒或塑料浮筒作支撐,其上固定過濾網(wǎng),形成藻水過濾裝置。利用收集頭吸附水面表層藍藻,再通過水泵抽吸,經(jīng)連接軟管至過濾網(wǎng),將藍藻濾入過濾袋,濾出清水排入河道,實現(xiàn)初步藻水分離。通過采用除塵袋、過濾布、不銹鋼網(wǎng)、銅網(wǎng)、土工布等多種材質進行過濾試驗,最終選擇土工布制作過濾網(wǎng)。打撈船吸附能力可達120~160 m3/h。
在充分調研基礎上,購置了巡查曝氣船和500型仿生撈藻等專業(yè)設備,當年均投入使用。曝氣船曝氣量可達整個河面。仿生撈藻設備作業(yè)幅寬5 m,獲取藻水流量500 m3/h,除藻效率高,可用于較大范圍吸取含藻水層,并快速完成藻水分離濃縮,在藍藻嚴重暴發(fā)時,大幅提高應急處置能力。調研水生態(tài)治理技術,開展除藻藥劑試驗工程,為今后大范圍推廣應用積累數(shù)據(jù)。
生態(tài)補水實現(xiàn)常態(tài)化,非冰凍期基本每天有10~20 m3/s水量補充海河干流,水體循環(huán)得到加強,水質得以改善。實施科學調度,提升水體置換效果。利用水閘、橡膠壩雍高水位,實施海河閘、二道閘及周邊二級河道聯(lián)合調度,大流量下泄,提升水體置換效果。組織實施“中心城區(qū)河道藍藻治理試驗示范工程”,試驗生物膜凈化、生物制劑、輕稀土制劑等生態(tài)修復技術。
2017 年,全國第十三屆運動會在天津召開,海河干流是皮劃艇、賽艇的比賽場地。為保證賽段環(huán)境,進一步采取精細化管理及調度措施,在傳統(tǒng)曝氣、打撈等措施以外,大范圍噴灑礦物制劑和生物制劑,在控制藍藻暴發(fā)中起到了至關重要作用,取得了很好效果,圓滿完成環(huán)境保障任務。
2018 年以后,隨著河長制持續(xù)發(fā)揮作用,各項管理工作日益深入,海河干流水質得到改善,藍藻暴發(fā)程度有所減輕,加之各項防控措施日益成熟,防控效果明顯,未出現(xiàn)嚴重藍藻暴發(fā)現(xiàn)象。
總結天津海河干流藍藻有效的防控經(jīng)驗,主要有以下幾點。
(1)生態(tài)治理常態(tài)化。在多年的藍藻暴發(fā)防治管理工作中,上下部門之間達成高度共識,即生態(tài)治理非一朝一夕之功,需要進行常態(tài)化治理,保證項目資金來源,強化各項管理措施。
(2)開展污染防治。為減少對河道的污染,除實施了污水掉頭、污水納管及口門改造等專項工程外,在非汛期對漏污口門實施了封堵,有效控制了點源污染。
(3)科學開展取排水調度。在海綿城市、雨水調蓄池等工程實施后,市區(qū)降雨級別在中雨以下時不向河道排水,大大減少了雨水面源污染。
(4)生態(tài)補水常態(tài)化。隨著南水北調引江水源的投入,天津水源緊張狀況得到一定程度的改善,海河干流生態(tài)補水保障率得到了提高。
(5)使用藍藻抑制藥劑。在藍藻剛剛出現(xiàn)時,使用藍藻抑制藥劑快速治理,效果明顯。