二龍湖水源地污染變化趨勢及富營養化防治措施研究

王曉娜，尹華，吳小來

（吉林省水文水資源局，長春 130022）

二龍湖是四平市重要供水水源地，而四平市又是全國50個重點缺水城市之一，二龍湖水質的優劣，直接關系到四平市60余萬人口飲水健康的大問題。水庫富營養化程度，又是水質優劣的一項重要指標。因此，適時掌握二龍湖水體富營養化變化趨勢及其污染狀況，則顯得尤為重要。

二龍湖位于吉林省四平市境內東遼河上游，地處北緯43°12'，東經124°47'，是東遼河中游一座以防洪、供水、灌溉為主的大型水庫，控制流域面積3799km2。沿庫周邊有石嶺、龍山、靠山、三道、小孤山、甲山、中心和天德8個鄉鎮、24個村、150多個自然屯。二龍湖始建于1943年，1960年擴建，2002年進行除險加固，興利庫容 7.1×108m3，死庫容 2.4×108m3，總庫容 17.62×108m3，設計綜合供水量2.6650×108m3/年，其中1998年以后每年為四平市城市供水 0.2650×108m3。

1 二龍湖水質評價

評價標準采用的是國標《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）。評價參數選取 pH值、溶解氧、氨氮、化學需氧量、高錳酸鹽指數、五日生化需氧量、氰化物、砷、揮發酚、六價鉻、汞、銅、鉛、鋅、鎘、總氮、總磷、氟化物、糞大腸菌群等19個參數。評價方法采用的是地圖疊加法，監測值超過Ⅲ類標準值視為超標。

根據評價結果，二龍湖除2000年、2001年和2007年度為Ⅳ類水外，其它年份均為劣Ⅴ類水質，表明二龍湖多年來，一直受到較為嚴重的污染，水質類別始終處于Ⅳ～劣Ⅴ類之間。污染物種類最多、污染程度最重的年份為2003年，其主要污染物為氨氮、化學需氧量、高錳酸鹽指數、五日生化需氧量以及總氮和總磷等指標，其中，總氮、總磷指標多數年份超標，是導致水庫水體富營養化產生的主要因素。評價結果見表1。

表1 二龍湖2000-2009年水質類別評價表Tab.1 Erlong lake water quality assessment form in 2000-2009

2 水體富營養化評價

根據水利部《地表水資源質量評價技術規程》（SL395-2007）中規定的湖泊（水庫）富營養化狀態評價標準及分級方法，采用通過國家計量認證的吉林省水環境監測中心數據，對2000年～2009年監測資料進行評價，結果見表2。

表2 二龍湖2000-2009年富營養化評價表Tab.2 Erlong lake eutrophication evaluation form in 2000-2009

從表中可以看出，2000年～2007年其營養狀態指數EI在62.5～75.3范圍之間波動，水庫營養狀態分級結果均為中度富營養，2008年、2009年營養狀態指數EI降至55以下，但仍然處于輕度富營養狀態，營養狀態指數EI最高值為2003年度的75.3，這與表1水質類別評價的結果也相吻合。

總體上看，二龍湖近十年營養狀態指數 EI值呈下降趨勢，但是下降幅度比較緩慢，由2000年的63.5降至2009年的54.4，期間數值上下有所波動，富營養化狀況變化趨勢見圖1。

圖1 富營養化狀況變化趨勢Fig.1 Trends of eutrophication conditions

3 富營養化成因分析

水體富營養化主要是因為水體中氮、磷等營養元素含量過高，使部分藻類營養物質過多而大量繁殖造成的。而氮、磷等元素既來自點源污染又來自面源污染，既有內源的原因又有外源的作用。國內外研究資料表明：無論營養物質來源于哪里，水庫富營養化的形成是受多種因素共同影響的，這其中既有人為因素的作用，也有自然因素的作用［1］。

對于二龍湖而言，其水質污染主要來自兩方面：一是水庫上游及周邊城鎮排放的工業及生活廢水，二是庫區周圍因水土流失而帶入的化肥、農藥及農村牲畜糞便等面源污染物。

3.1 點源污染

據調查，二龍湖每年大約接納廢水1.52×107m3，其中工業廢水4.8×106m3，生活污水1.04×107m3。廢污水中主要污染物COD排放總量為1.77×104t，在工業廢水中有2.1×106m3達標排放。上游向水庫排污的城鎮主要有：遼源市、白泉鎮、遼河源鎮、安石鎮、壽山鎮、渭津鎮、凌云鄉、安恕鎮、平崗鎮、泉太鎮、云頂鎮、建安鎮、甲山鄉、金州鄉、足民鄉以及伊通縣的大孤山鎮、小孤山鎮和靠山鎮等 20 多個城鎮［2］。

“十五”期間，僅遼源市排放廢水就達2.72×105m3，而達標排放量僅占41.16%。遼源市污水處理廠自2002年9月投入運行以來，一直處于非正常運行狀態，大量污染物排入東遼河后直接進入二龍湖，對水庫水質造成了嚴重污染。以2007年為例，遼源市所排放廢水中主要污染物排放量：COD為15324t，氨氮1028.1t，揮發酚為0.49t，石油類為0.56t，其中主要污染物COD等標污染負荷比高達97.25%。

3.2 面源污染

水庫上游城鎮密度大，農業人口多，農業生產過程中農藥、化肥等殘留物以及農村牲畜糞便、垃圾等污染物，隨暴雨徑流進入河道，最后進入二龍湖，所帶來的面源污染，不容忽視。

另一方面，二龍湖庫周邊及上游地區土地利用開發強度過大，水土流失現象比較嚴重，據調查，東遼河集水區內水土流失面積為821.86km2，按照經驗侵蝕模數3000t/km2.a計算，每年進入東遼河中的泥沙量達247萬 t，按泥沙中有機質含量經驗系數2%計算，每年有4.9萬 t有機質進入東遼河水體，最終匯入到二龍湖中。因此，面源污染占較大貢獻率，也是造成二龍湖水體污染乃至富營養化的因素之一。

3.3 內在污染源

經多年的淤積和污染，二龍湖淤泥中已經含有大量的有機質，是一個潛在的污染源，一旦條件具備，會源源不斷地向水體中釋放氮磷等營養元素，也會造成水體富營養化。

4 水庫污染治理措施

4.1 控制污染源

造成水庫污染以及發生富營養化的外在因素主要是點源污染和面源污染兩方面，因此控制這兩方面的污染源是解決問題的根本所在。

4.1.1 點源污染的控制

遼源市及周邊城鎮直接向二龍湖排污，導致水庫受到污染，使其水質超標，以致發生富營養化，是根本原因。因此，嚴格控制點源污染，大幅度消減污染物排放量，做到達標排放，是解決問題的根本。

4.1.2 面源污染的控制

水庫上游農業生產及村鎮牲畜糞便、生活垃圾、水土流失等面源污染，也是造成水庫污染以及產生富營養化的主要原因之一。根據吉林省水利廳2008年的《吉林省水資源保護規劃報告》，吉林省面源中COD、氨氮、總氮、總磷等污染物的入河量分別占污染物入河總量的44.4%、53.4%、82.5%和78.0%。由此可知，總氮、總磷兩項指標，占總入河排污量 80%，應提高認識，重視面源污染的防治，采取有效措施，消除面源污染所帶來的嚴重影響。

面源污染的控制，包括農田建設、水土保持、合理施肥、村落綜合整治、上游魚塘改造、推廣綠色農業等多方面，是一項系統工程，并非一蹴而就，需要全社會多個管理部門綜合協調。

4.2 內源治理

多年污染，加之水土淤積，在水庫底部已形成了一個源源不斷排放污染物的內在污染源。水庫富營養化的發生，與內源的污染也是息息相關的［3］。目前內源治理的方法也比較多，比如底泥機械清淤、投放藥品抑制污染物排放、水庫放流后陽光暴曬底泥等，每一種方法都有優缺點，不能一概而論，我們應該找到一個適宜的方法，去除底泥所造成的內源污染。

內源污染，不僅僅表現在底泥排放污染物方面，被污染的水體本身，也是一個污染源。因此，采用引水稀釋、水體交換的方法治理水庫水體富營養化，在國內外也經常被采用。

4.3 生物治理

利用生物治理的方法，如養殖一些慮食性魚類及食藻微生物，如鰱魚、草魚等，利用其食藻治污去除氮磷，也是一種很好的治理方法，可以化害為利，達到去除污染的目的。實驗證明，在武漢東湖采用生物治理的方法，湖水中鰱魚和鳙魚密度達到50g/m3時，可有效控制東湖“水華”現象產生［4］。

4.4 混凝除磷

美國和澳大利亞等國家采用投加混凝劑的方法，效果很理想。其原理是混凝劑與磷反應沉淀，使磷不被藻類所利用，從而抑制了藻類的生長。常用的混凝劑有鐵、鋁等鹽類。但是該法也存在大量使用鹽類時，可能與其它物質發生反應，具有一定的潛在風險，要慎重采用。

4.5 生態修復

生態修復所涉及到的領域較多，涉及到氣象學、地理學、生物學、動力學、環境學等領域多個學科，應用生態學治理水庫水體富營養化，目前在我國的太湖、巢湖、滇池及武漢東湖已經積累了豐富的經驗，并取得了階段性的科研成果。

5 結語

富營養化治理，是一項系統而復雜的工作，也是一項長期工作，同時也是全球性的難題之一。從國內外來看，富營養化治理措施也很多，具體采用什么方式和方法，不能一概而論，應進行大量實驗研究并結合實際情況而定。由于導致富營養化的原因也比較復雜，既有外部原因也有內因，既有點源污染又有面源污染，因而富營養化的治理也比較棘手，一旦發生富營養化，治理起來代價比較昂貴，至今為止，國內外還沒有任何單一的生物學、化學或物理措施能夠徹底去除廢水中的氮磷等營養物質。因此還需要我們科技人員和管理部門不斷探索和深入研究，尋找到一套有效的解決水庫水體富營養化的方法和措施。

［1］尹華，昌鏡偉.新立城水庫水體富營養化成因及治理對策［J］.東北師范大學學報：自然科學版，2010，42（1）：152-155.

［2］尹華，董晨陽.東遼河流域吉林省境內水環境污染現狀及防治措施的研究［J］.長春理工大學學報：自然科學版，2010，33（3）：111-114

［3］昌鏡偉.豐滿水庫氮磷含量變化趨勢及其治理措施［J］.長春理工大學學報：自然科學版，2010，33（3）：107-110.

［4］周世良.水庫富營養化成因分析和對策［J］.海峽科學：2008（7）：22-23.