論南水北調東線洪澤湖藍藻暴發的可能性

劉遠書 曹鵬飛

（國務院南水北調辦公室 北京 100038)

引 言

南水北調東線調水成敗的關鍵在水質。作為東線工程重要調蓄湖泊的洪澤湖，其水質狀況、富營養化狀態以及是否會爆發類似太湖的藍藻事件，日益成為人們關注的焦點。

1 藍藻水華問題的提出

富營養化水體在水溫、氣溫、光照、流速等適合的外界條件下，就可能形成并暴發藍藻水華。2007年的太湖藍藻事件給南水北調工程的水質安全敲響了警鐘。洪澤湖作為東線工程的重要調蓄湖泊，近年來富營養化情況加劇，局部水域曾發生小范圍藍藻水華現象。南水北調東線一期工程將于 2013年底建成通水，屆時洪澤湖的水質和藻類種群將發生改變。因此，在通水之前開展系統性、搶救性的藻類調查、監測，掌握洪澤湖的水質情況和藍藻構成及演變規律，分析研究藍藻暴發的可能性，有助于開展有針對性地治理和預防工作。

2 藍藻水華的暴發機理及危害

2.1 藍藻水華的發生機理

藍藻是藻類的一種，又稱藍綠藻，是地球上最早出現的光合自養生物，其分布十分廣泛。一般浮游于水面上，或者附著在水底的石塊、木樁以及其他植物體上。

“水華”通常是指在淡水池塘、河流、湖泊、水庫等水體受到污染后，氮、磷等營養物質大量增加，致使水體達到富營養化狀態，在一定的溫度、光照等條件下，水體中某些藻類發生暴發性的繁殖，引起明顯的水色變化，并在水面形成或薄或厚的藍綠色（即“藍藻水華”)或者其他顏色的藻類漂浮物現象。

2.2 藍藻水華的危害

藍藻水華會使水中溶解氧來源減少，殺死多個水生物種，破壞水體生態系統。加之藻類死亡后腐爛分解，導致水質發黑發臭，魚蝦等水生物種死亡，原有的生物群落結構被破壞，最終使整個生態系統失衡。

藍藻暴發還能產生大量藻毒素，威脅飲用水安全和人體生命健康。藍藻水華進入水廠后往往難以消除。藻毒素會被釋放到水中，人類皮膚接觸、飲用、食用水生動物等過程中可能會引起中毒。此外，藍藻水華還有破壞水體景觀環境、影響旅游功能等危害。

3 洪澤湖水質現狀及藻類構成監測

3.1 洪澤湖概況

洪澤湖是中國第四大淡水湖，也是淮河流域最大的湖泊型水庫。它地處蘇北平原中部的西側，承泄淮河上中游15.8萬km2的來水。入湖河流主要有淮河干流、懷洪新河、新汴河、徐洪河等 17條河流，其中淮干入湖水量占總量的 70%以上。

洪澤湖屬淺水型湖泊，湖底呈淺碟形，正常蓄水位 13.0 m，相應水面積為 1780 km2，庫容約 40億 m3。多年平均水位為 12.37 m，水深一般在 4 m以內。湖區多年平均年降水量 927mm，年水面蒸發量1046mm；年入湖徑流量約328億m3，年出湖徑流量約300億m3。

3.2 洪澤湖水質總體處于輕～中度富營養狀態

在洪澤湖共布設 11個采樣監測站點，分別是：韓橋、西順河、蔣壩、淮安北、淮安西、溧河洼、臨淮、宿遷南、宿遷北、高湖、成子湖，詳見圖1。2011年3月～2012年10月每月采樣一次，共采樣 20次。依據《地表水環境質量標準》（GB3838-2002)，經實驗分析，洪澤湖主要水質指標情況如下：

（1)水質綜合評價類別為Ⅲ～Ⅳ類。主要超標物質為總磷、總氮等。11個監測點中，西順河、韓橋、臨淮、蔣壩等站點水質較差，為Ⅳ類，其余站點均為Ⅲ類。

（2)水溫隨季節變化非常明顯，最高水溫出現在8月，為30.4℃，最低氣溫出現在3月，為 7.4℃，平均水溫為 22.0℃。5月～9月平均水溫為24.1～30.4℃，適宜藻類的生長。

（3)水體透明度常年低于0.5 m，平均值為0.3 m。洪澤湖平均水深約1.5m，為典型的平原淺水型湖泊，水體透明度常年變化不大，主要與頻繁的水體混合和懸浮物的上浮有關。

（4)pH值變化范圍為8.10～8.29，波動不大，為堿性水質，最大值出現在3月，最小值出現在6月。

（5)高錳酸鹽指數波動范圍為 4.04～4.94 mg/L，各月份均達到地表水環境質量標準Ⅲ類標準。

（6)溶解氧含量較高，月均值為8.52 mg/L。夏秋季節水體溶解氧濃度明顯低于春季，主要與水溫密切相關。

（7)總磷濃度變化較大，最大值出現在 6月，可能與溫度升高、底質消化快、釋放磷的速度加快有關。夏秋季節洪澤湖水體中總磷濃度明顯高于春季。

（8)總氮月均濃度為1.38 mg/L，最大值出現在7月，為1.80 mg/L，超過了地表水環境質量標準Ⅳ類標準的限值。

按照《地表水資源質量評價技術規程》（SL395-2007)，選取總磷、總氮、葉綠素a、高錳酸鹽指數和透明度五個指標進行評價，洪澤湖各監測站點營養狀態指數值在40.2～60.4之間，處于輕到中度富營養化狀態。

圖1 洪澤湖監測站點位置示意圖

3.3 綠藻和藍藻是構成洪澤湖水體藻類的主要種群

通過對洪澤湖11個監測點連續20個月的調查和監測，基本可得出其藻類種群的組成和分布情況：

（1)洪澤湖水體浮游藻類種群總體構成共8門86屬165種（包括變種)，主要包括綠藻、硅藻、藍藻、裸藻、隱藻等。上述藻類中，綠藻比例占絕對優勢（49.7%)，其次為硅藻(20.6%)和藍藻(14.5%)，其它種類較少。

（2)春季洪澤湖水體中綠藻、隱藻占有較大優勢，夏秋季節綠藻和藍藻是構成洪澤湖水體藻類的主要種群。這些種群結構具有明顯的季節變化，依次為春季：綠藻-隱藻-硅藻，夏季：綠藻-藍藻-硅藻，秋季：綠藻-藍藻-隱藻。

（3)洪澤湖 11個監測點總藻細胞密度在142×104～3750×104 個/L之間，各監測點藻細胞密度變化趨勢一致，夏秋季節高，春季低。

（4)洪澤湖水體綠藻不僅種類豐富，各監測點綠藻細胞密度占總藻細胞密度的比重也相相當高，為洪澤湖水體中的優勢種類。

（5)洪澤湖的藍藻門類共有15屬24種，其中平裂藻屬（16.7%)是洪澤湖水體藍藻中的優勢種群，所占比例最高，其次為色球藻屬（12.5%)和顫藻屬（12.5%)，詳見圖 2，其它種類較少。11個監測站點藍藻細胞密度月變化情況見圖3。

圖2 洪澤湖主要藍藻類型顯微圖

圖3 洪澤湖11個監測站點藍藻細胞密度月變化圖

4 洪澤湖藍藻水華暴發可能性分析

4.1 藍藻水華暴發的一般條件

（1)營養物質。湖泊中氮、磷的含量是水華形成的最主要限制因素和必要條件。水體中氮、磷含量相對較高，水體富營養化，都會促進藻類的生長。有研究表明，湖水中的氮含量是磷含量的15至20倍時，是藍藻大量繁殖的最佳條件。

（2)水體溫度。大多數藻類最適宜的生長溫度是 18～25℃，不同藻類有不同的最適宜溫度。一般藍、綠藻的適宜溫度偏高，硅藻偏低。藍、綠藻為水華常見種類，這也是夏秋季節易發生水華的原因之一。

（3)水流速度。藻類主要分布生長在水流靜止或緩慢的湖泊、河口、淺岸水體。降雨和流速增加，不利于藻類生長；但降雨過后，水體營養物會增多，營養化水平提高，后期發生水華的可能性增大。

（4)風力風向。在藻類生長旺盛期，相對穩定的風向和一定的風力，會使漂浮的藻類向一定區域聚集、增厚，促使區域性水體出現水華。但一定的風力也易形成風浪，促進水體的混和流動，抑制藻類生長和水華的形成。

4.2 洪澤湖藍藻暴發的可能性分析

根據洪澤湖水質和藻類環境監測情況，洪澤湖水體總體屬于輕到中度富營養狀態，氮含量是磷含量的 10.1倍，暫不具備水華大面積暴發的營養物質條件。另外，洪澤湖屬于過水性湖泊，湖泊換水頻率較高，交換系數為10.4。夏季時洪澤湖水量最為充沛，換水頻率更高。預計到2013年南水北調東線一期工程建成通水后，洪澤湖水流速度、湖水交換系數將進一步提高，不容易出現藍藻等藻類大量繁殖情況。

但是，監測中也發現，洪澤湖平均水溫為22.0℃，5月～9月期間平均水溫為24.1～30.4℃，適宜藻類的生長。在部分入湖河口的局部區域，受入湖河水營養物質影響，這些局部水域在出現不利氣象條件時，誘發藍藻可能性加大。

此外，洪澤湖總體水質較差，主要超標物質為總磷、總氮等營養物質，一旦上游集中排污，水體富營養化指數將有所增加，此時若遇到不利氣象、水文條件時，也可能導致藍藻水華集中暴發。

5 結論與建議

研究和監測表明，洪澤湖目前暫不具備藍藻大面積暴發的可能性，但仍存在一定的風險，應采取綜合治理措施預防水體富營養化，并加強跟蹤監測和預警工作。

（1)洪澤湖目前暫不具備藍藻暴發的可能性，但風險猶存

從監測分析的情況看，洪澤湖目前的輕～中度富營養狀態和過水性湖泊特性決定了其目前暫不具備藍藻大面積暴發的可能性。但是，綜合考慮洪澤湖氣候水溫、水質現狀、淺水型湖泊特性、局部湖灣條件以及周邊經濟社會發展等因素，洪澤湖在遭遇不利氣象、水文條件時，仍存在藍藻大面積暴發風險，不可掉以輕心。

（2)綜合防治，控制富營養化才能從根本上杜絕藍藻暴發

洪澤湖位處淮河流域下游，周邊社會經濟快速發展和生態環境保護之間的矛盾使洪澤湖水環境治理呈現出長期性、艱巨性和復雜性。預防藍藻水華暴發的根本是有效控制湖泊的富營養化程度。有關部門和地方政府需采取污染源頭控制、河道截污、湖蕩調節、河口凈化、湖泊生態修復、出湖疏導等綜合措施進行防治。

（3)跟蹤調查，建立藍藻水華的監測與預警系統

本文監測持續時間為2011.3～2012.10，未形成完整的年度資料，對全年的藻類環境狀況掌握尚不全面，仍需進一步開展藻類環境調查和跟蹤監測工作。

同時，為及時掌握藍藻演變情況，洪澤湖應建立起人工現場觀測、實驗室分析、自動在線監測、衛星遙感、視頻監控及計算機模擬相結合的水華監測與預警系統，加強對水華的監測和預警預報工作。

綜上所述，藍藻水華發生的主要原因還是水體污染，只要加強湖泊的污染綜合治理和防控，保持一湖清水，藍藻就失去了暴發的內在條件，南水北調東線的水質安全也就有了保障。

1.王兆群,張寧紅,等.洪澤湖水質富營養化評價[J].環境監控與預警,2010,2(6).

2.孔繁翔,高光.大型淺水富營養化湖泊中藍藻水華形成機理的思考[J].生態學報,2005,25(3).

3.楊剛,李國,胡瑾.洪澤湖、駱馬湖富營養化評價及“水華”發生風險等級評估[J].治淮,2010,12.

4.GB3838-2002, 地表水環境質量標準[S].

5.SL395-2007，地表水資源質量評價技術規程[S].