沙溪竹洲水電站水體富營養化評價

王欽建

摘 要:對沙溪竹洲水電站水體的富營養化評價結論:水體總氮超出評價標準,庫區具有藻類生長的營養條件,磷是藻類生長限制因子。3種評價方法結果基本一致,表明水體處于貧營養向中營養過渡類型,并現出向富營養化發展的趨勢。庫區浮游動物種類以輪蟲(rotifera)和原生動物(protozoa)為主,浮游植物種類以綠藻門(Chlorophyta)和硅藻門(Bacilariophyta)為主,庫區應屬于中營養類型。

關鍵詞:水電站;富營養化;調查

中圖分類號:X824 文獻標識碼: A 文章編號:1005-569X(2009)09-0051-03

1 引 言

沙溪為閩江干流上的三大支流之一,發源于寧化縣境內的武夷山脈南麓,流經寧化、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開發中的第二級,大壩位于三明市三元區莘口鎮竹洲村,壩址多年平均流量251m3/s,年徑流總量7.9×1010m3,安裝有3臺貫流式水輪機組。國內外的調查研究表明,流域水電梯級開發會產生一些水環境問題[1-6],例如:改變河流水文條件、影響庫區生態系統、導致水質下降和氮磷超標、引發水體富營養化、對下游河道生態環境產生負面影響等。本文根據作者編制的竹洲水電站竣工環保驗收調查報告,分析評價蓄水后庫區水質現狀和水體富營養趨勢,為控制庫區水體富營養化提供基礎資料。

2調查結果

本次調查在15 km庫區河段上,共布設了4個調查斷面,現場調查時間2天,每天采樣1次。調查內容包括:透明度(SD)、溶解氧(DO)、pH、高錳酸鹽指數(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,調查結果見表1。

3結果討論

3.1理化指標評價

根據福建省水環境功能區劃,以GB3838-2002《地表水環境質量標準》中的Ⅲ類標準值來評價,庫區T-N已經超標,其它指標達到Ⅲ類水質標準要求。

水體富營養化的根本原因是營養物質的增加,而氮和磷是導致水體富營養化的主要營養物質,而且水體中氮磷含量及其比值是決定藻類生長的關鍵[7,8]。盡管氮和磷同為水生生物的重要營養物質,但藻類等水生生物對磷更為敏感,依賴性更強。當水體中磷處于低濃度時,即使氮濃度能滿足藻類等水生生物所需,其生產能力也會大受遏制[9]。一般認為T-N大于1.2mg/L、T-P大于0.11mg/L時,水體開始富營養化[10]。根據表1中數據進行綜合評價,可以認為庫區的水體未富營養化,但已經具有滿足藻類生長的營養條件。

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

3.2富營養化評價

富營養化評價的常用方法有評分法、營養狀態指數法(卡爾森營養狀態指數(TS1)、綜合營養狀態指數(TLI(∑))等,本文將同時選擇幾種方法進行評價,使得評價結論更具有可比性和準確性。

3.2.1 Chla評價結果

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

3.2.2營養狀態指數(TSI)評價結果

根據Chla濃度,采用營養狀態指數(TSI)來評價湖泊富營養化。[12]計算公式:TSI(Chla)=10×[6-( 2.04-0.68

lnChla)/ln2],公式中的Chla為葉綠素a質量濃度(mg/m3)。評價標準:TSI≤37,貧營養型;38 53,富營養型[14]。庫區的TSI計算結果見表2。

從表2中TSI數據可以得出:庫區水體處于中營養水平。

3.2.3綜合營養狀態指數評價結果

反映水體富營養化程度的指標主要有總氮、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和透明度指標的高低。依據中國環境監測總站《關于印發湖泊(水庫)富營養化評價方法及分級技術規定的通知》中推薦的綜合營養狀態指數{TLI(∑)}法進行評價,計算結果見表3。

從表3中評價結果來看:目前庫區水體處于貧營養向中營養過渡類型,并現出向富營養化發展的趨勢。

以上三種評價方法的結論基本一致,可以得出:目前庫區水體處于貧營養向中營養過渡類型,并現出向富營養化發展的趨勢。

3.3 浮游生物調查結果分析

3.3.1種類分布及種群結構

(1)浮游動物。浮游動物的種類組成極為復雜,在生態系統結構、功能和生物生產力研究中占有重要地位的有原生動物、輪蟲、枝角類和橈足類四大類。由于浮游動物對環境的適應能力存在明顯的種類差異,浮游動物種群結構就成為湖庫水質評價的重要指標。

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

浮游動物種群以輪蟲(rotifera)占優勢,達到調查總量的26%,臂尾輪蟲科和腔輪科的種類較豐富;原生動物(protozoa)種類也較多,達到調查總量的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。浮游植物是水生態系統生物資源的重要部分,作為物質代謝和能量循環的初級生產者,對構成水體類型和維持生態平衡具有重要作用,是反映水體富營養化程度的主要指標。

本次調查共鑒定出浮游動物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。從調查斷面來看,3#斷面的種類最豐富,達到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,達到調查總量的46%和33%,主要包括:遠距直鏈藻、變異直鏈藻、鈍桅桿藻、尖針桿藻、膨脹橋彎藻、針晶藍藻等。

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

(3)浮游生物污染指示種類。污染指示種是湖泊營養型評價的重要參數之一。根據調查結果,庫區的各個采樣點中浮游動物(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,而各斷面的優勢類群則以β-中污類型為主,庫區水體現狀應屬于β中污-寡污類型。

3.3.2 多樣性評價

從系統學原理來說,系統的組成和結構越多樣化,系統越復雜,也越穩定。生物多樣性的降低導致生態系統穩定性大大降低,個別種群可以在特定的適宜條件下大量暴發。從庫區浮游生物種群分布、種群結構、種群數量等來看:浮游生物量處于較低水平;浮游生物的種群較豐富,種群結構良好,優勢種群不是很明顯,顯示出庫區水體中浮游生物種群的多樣性特點。因此,可以認為水體的富營養化程度應屬于中營養類型。

4 結論

(1)庫區水體的總氮已經超出評價標準要求。庫區的水體未富營養化,但已經具有滿足藻類生長的營養條件,磷是庫區水體藻類生長限制因子。

(2)三種評價方法的結論基本一致,可以得出:目前庫區水體處于貧營養向中營養過渡類型,并現出向富營養化發展的趨勢。

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

(4)庫區的浮游動物(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,總體評價結果:庫區水體現狀應屬于β中污——寡污類型。

(5)按照浮游生物種群分布、種群結構、種群數量來看,庫區的浮游生物量都處于較低水平,種群結構良好、豐富。優勢種群不是很明顯,顯示出庫區水體浮游生物種群的多樣性特點。因此,可以認為庫區的富營養化程度應屬于中營養類型。

(6)竹洲水電站為徑流式的發電站,從開始蓄水到調查只有近2年時間,目前庫區水體處于貧營養向中營養過渡類型。但水體中的氮、磷含量已經增大,蓄水后水流變緩,如果后期對流域管理不善,有可能引起藻類和其它水生植物大量繁殖,出現富營養化問題,導致水質惡化。

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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