瀾滄江梯級水電站庫區水體富營養化研究

瀾滄江梯級水電站庫區水體富營養化研究

巴重振1，李愛軍2，潘瑛3，鐵程2，金玉2，殷麗萍2，楊良2

(1.臨滄市環境監測站，云南 臨滄 677000；2.云南省環境監測中心站，云南 昆明 650034；

3. 中國科學院亞熱帶農業生態研究所，湖南 長沙 410125)

摘要：根據2008年1—12月對瀾滄江下游的漫灣和大朝山水電站庫區的水環境監測結果，應用浮游植物指示法、地表水資源質量標準評價、經驗TLI法評價、藻類現存量指標法對影響水體富營養化的水環境指標進行了分析。結果表明，兩庫區水體中，營養鹽指標總體處在一種高含量水平，大朝山和漫灣庫區水體總氮濃度年變化范圍分別為0.345～1.880mg/L和0.340～1.743mg/L，總磷濃度年變化范圍分別為0.019～0.139mg/L和0.015～0.111mg/L。TLI綜合指數評價表明兩庫區水體處于貧營養水平。

關鍵詞：水電站；庫區；富營養化；研究；瀾滄江

收稿日期：2014-06-14

作者簡介：巴重振(1981-),男,碩士。

中圖分類號：X52文獻標識碼： A

目前，我國多條主要河流存在嚴重的污染，TN、TP濃度普遍較高[1]。河流梯級開發，改變了河流流態，降低了水體流速，為富營養化的形成提供了有利條件。河流梯級開發的經濟磁場效應，可能會帶動區域工礦業及城鎮化發展，進而提升工農業及生活用水排放量，加大入庫污染物流量，加速水體富營養化進程[2]。

瀾滄江-湄公河是東南亞最大的一條國際河流，在中國境內的瀾滄江集中了總干流91%的落差，水資源蘊藏量豐富，在中國十二大水電基地中排名第三[3]，在干流上規劃、在建和建成的梯級水電站共16個。梯級水壩的形成打破了河流系統的自然流動性，使得瀾滄江上形成了眾多人為控制的首尾相連的梯級水庫。由此可能引起的水環境問題不僅關系到我國境內流域地區經濟社會的協調發展，而且還可能會觸及上下游不同國家間原有的利益格局，也使梯級水電的開發具有極高的政治敏感性，備受流域各國和國際組織的關注。目前有關瀾滄江的研究主要集中在流域水文特征、水土流失、魚類資源等方面，有關水體富營養化方面研究較少。本次調查對瀾滄江上最早建成的兩個梯級電站漫灣和大朝山庫區的水環境時空變化特征進行研究，分析梯級水電站建設對瀾滄江水體富營養化的影響，探討梯級水電站的建設對瀾滄江-湄公河河流生態系統的影響。

1材料與方法

1.1采樣點布設

梯級水壩的形成，增強了水體的均勻度，兩庫區水體基本屬于湖泊區。根據庫區的地段特征，分別于大朝山庫區和漫灣庫區大壩前縱向區域從距離大壩3km開始每隔2km左右各設3個監測點， 1#、2#、3#位于大朝山庫區，4#、5#、6#位于漫灣庫區。

1.2分析項目及測試方法

1.2.1分析項目

透明度(SD)、總氮(TN)、總磷(TP)、高錳酸鹽指數(CODMn)、葉綠素a(Chl.a)、藻細胞濃度(a)。其中，藻細胞濃度指單位水體中浮游藻類的細胞數。

1.2.2水樣采集及分析方法

水樣的采集、保存和分析按照《水和廢水監測分析方法(第四版)》的相關要求進行[4]。用有機玻璃采水器采集水面下0.5m處的水樣。

1.3采樣頻次

2008年1—12月每月月底采樣1次。

1.4數據統計分析

采用SPSS11.5 和Excel2003進行統計分析。

1.5水體營養狀態評價方法

(1)浮游植物指示法

采用美國環保局的標準：Chl.a<4.0 mg/m3為貧營養； 4.0mg/m310mg/m3為富營養[5]。

(2)地表水資源質量標準評價

采用地表水資源質量標準(SL-63-1994)[6]中的“湖泊和水庫營養類型標準” (表1)進行評價。

表1　TP、TN營養狀態分級參照值　(mg/L)

(3)經驗TLI法評價

根據葉綠素a (Chl.a )、總磷(TP)、總氮(TN)、 透明度(SD)、高錳酸鹽指數 (CODMn) 5項因子計算TLI指數[7]，采用0～100連續數字對TLI進行分級(表2)。

表2　水體營養狀態分級

(4)藻類現存量指標法

根據藻細胞濃度(a)評價湖泊富營養程度，<3×105個/L為貧營養，3×105～1×106個/L為中營養，>106個/L為富營養[8]。

2結果與分析

2.1浮游植物指示法

對兩庫區6個斷面2008年數據進行處理，用浮游植物指示法進行評價。大朝山和漫灣庫區水體葉綠素a濃度年變化范圍分別為0.13～33.58mg/m3和0.15～10.86mg/m3。評價結果表明兩庫區水體年度評價以貧營養狀態為主，占75.0%，中營養占16.67%，富營養占8.33%。其中，大朝山庫區水體年度評價以貧營養狀態為主，占69.44%，中營養占13.89%，富營養占16.67%；漫灣庫區水體年度評價以貧營養狀態為主，占80.56%，中營養占19.44%，富營養占0%。

方差分析表明，大朝山庫區和漫灣庫區水體葉綠素a含量無顯著性差異(sig.=0.49)。

2.2地表水資源質量標準評價法

大朝山庫區水體總氮濃度年變化范圍為0.345～1.880mg/L，水質學評價結果表明，大朝山庫區水體總氮處于重富營養的斷面占2.78%，富營養的斷面占69.44%，中營養的斷面占27.78%。漫灣庫區水體總氮濃度年變化范圍為0.340～1.743mg/L，漫灣庫區水體總氮處于重富營養的斷面占8.33%，富營養的斷面占25.00%，中營養的斷面占66.67%。經方差分析，大朝山庫區和漫灣庫區水體TN含量不存在顯著性差異(sig.=0.054)。

大朝山庫區水體總磷濃度年變化范圍為0.019～0.139mg/L。大朝山庫區水體總磷處于重富營養的斷面占25.00%，處于富營養的斷面占16.67%，處于中營養的斷面占50%，處于貧營養的斷面占8.33%。漫灣庫區水體總磷濃度年變化范圍為0.015～0.111mg/L。漫灣庫區水體總磷處于重富營養的斷面占8.33%，處于富營養的斷面占19.44%，處于中營養的斷面占61.11%，處于貧營養的斷面占11.11%。經方差分析，大朝山庫區和漫灣庫區水體TP含量存在極顯著性差異(sig.=0.002)，漫灣庫區水體TP顯著低于大朝山庫區。

2.3經驗TLl法評價

經驗TLl法評價結果表明：大朝山庫區水體中營養斷面占19.44%，貧營養斷面占80.56%；漫灣庫區水體全年處于貧營養狀態。

2.4藻類現存量指標法

經方差分析，大朝山庫區和漫灣庫區浮游藻類密度不存在顯著性差異(sig.=0.195)。

大朝山和漫灣庫區藻細胞密度變化范圍分別為0.04~5.01×106個/L和0.07~3.51×106個/L。從全年看兩庫區水體以貧營養狀態為主，在洪水期處于貧營養狀態，枯水期處于中營養和富營養狀態。大朝山水電站庫區富營養斷面所占比例為33.33%，中營養為16.67%，貧營養為50.0%。漫灣水電站庫區富營養斷面所占比例為8.33%，中營養占52.78%，貧營養占38.89%。

2.5討論

漫灣和大朝山庫區水體總磷含量差異極顯著，這種差異可能與大朝山庫區的氣溫和泥沙含量顯著高于漫灣庫區有關。研究表明，無論好氧與厭氧，磷的釋放都隨溫度升高而增長，溫度升高l～3℃，將使底泥中總磷的釋放增加9%～57%[9]。另外，在相同時期大朝山庫區的懸浮物和泥沙含量較漫灣庫區多，相應地，水體總磷含量較高[10]。

大朝山和漫灣庫區水體總氮含量無顯著性差異，這可能與大壩的截留作用有關。

大量懸浮物和泥沙的沉降使得在漫灣庫區上游生成的部分顆粒態氮及由溶解態轉化而來的生物有機態氮被遷移至庫區沉積物中，從而對上游輸入的氮營養鹽產生截留，減少了對下游大朝山庫區的氮輸送量。

研究表明，三峽水庫上游對氮的截留將分別減少長江流域向海洋輸送氮營養鹽通量的8%～9%[11]。

張恩仁對三峽水庫的研究也表明，水庫投入使用后，發育出的水庫生態系統可將上游輸入的2%～7%溶解態無機氮固定于浮游生物中[12]。但有關瀾滄江梯級水壩截流作用在多大程度上能調節徑流中營養鹽組分的輸送仍需要對瀾滄江河流進行具體研究。

因此，對于泥沙對水質的影響特別是對于氮磷的吸附和解吸附需進行具體的研究。對于氮磷的差異是由于梯級電站庫區蓄水導致的水文差異影響所引起的還是由于面源污染所引起的有待于進一步研究。

水庫蓄水后，水體滯留時間變長、流速變緩，浮游植物擁有更長的時間生長繁殖，在適宜的條件下數量往往會顯著增長[13]。瀾滄江下游水體營養充足、水流較緩慢，但并未出現浮游藻類急劇增長的現象。浮游植物是水體生態系統中“上行效應”和“下行效應”的結點，其動態變化，是其內部生理特征和外部驅動因素綜合作用的結果。除了其自身生理因素，光、溫度、營養鹽、水流、風、浮游植物自身濃度、種間關系、捕食等等，都是影響因素[14]。枯水期，水體流速相對較慢，水質清澈，透明度較高，光照充足，有利于藻類的繁殖生長。豐水期水體攜帶了大量的泥沙，水中的懸浮泥沙對光線具有較大的阻礙作用，使藻類吸收的光強減小；泥沙在水體中吸附營養鹽與藻類形成競爭，對藻類的生長產生了一定的抑制作用，從而使得總藻量和豐富度下降[13,15～17]。

采用單因子評價的結論與TLl指數綜合評價的結論并不完全一致。事實上，影響水體富營養化的因素很多，由于各評價方法在評價指標及評價指標的權重方面存在的差異，采用單一因子往往帶有一定的局限性，導致在庫區水體營養態的具體表現等方面的結論不盡相同，但由于單因子評價法采取最差項目賦權的做法，可以明確指出問題的所在，直接了解水質狀況與評價標準之間的關系，有利于提出針對性的水環境治理措施。TLI法充分考慮了參評指標的合理性與科學性，較為真實、客觀地反映了瀾滄江梯級電站庫區水體的營養狀態水平現狀。

3結論

(1)兩庫區水質變化趨勢相似，季節性變化明顯。水體氮磷含量高，屬于中-富營養水平。大朝山和漫灣庫區水體總氮濃度年變化范圍分別為0.345～1.880mg/L和0.340～1.743mg/L，總磷濃度年變化范圍分別為0.019～0.139mg/L和0.015～0.111mg/L。

(2)兩庫區浮游藻類密度豐水期小于枯水期，大朝山和漫灣庫區藻細胞密度變化范圍分別為0.04~5.01×106個/L和0.07~3.51×106個/L。

(3)TLI綜合指數評價表明兩庫區水體除1月大朝山庫區處于中營養水平外，其余全年處于貧營養水平。

參考文獻：

[1] 何文學，李茶青.從改善水流流態角度談富營養化治理[J].浙江水利水電專科學校學報，2003,15(4):27-29.

[2] 麻澤龍，程根偉.河流梯級開發對生態環境影響的研究進展[J].水科學進展，2006，17(5)，748-753.

[3] 傅開道.電站建設對瀾滄江-湄公河泥沙年內分配的影響[J].地理學報，2007，62(1)：14-21.

[4] 國家環境保護總局.水和廢水分析監測分析方法(第四版)[M].北京：中國環境科學出版社，2002.

[5] 沈韞芬，張宗涉，龔循矩，等.微型生物監測新技術[M].北京：中國建筑工業出版社，1990.

[6] SL63-94，地表水資源質量標準[S].

[7] 鄧春光.三峽庫區富營養化研究[M].北京：中國環境科學出版社，2007.

[8] 云南大學生命科學與化學學院，云南省漫灣發電廠.云南瀾滄江漫灣水電站庫區生態環境與生物資源[M].昆明：云南科技出版社，2000.

[9] 郭鵬程.河流內源磷釋放環境影響因子研究進展[J].南京林業大學學報(自然科學版).2008，32(3)：117-121.

[10] 黃文典.河流懸移質對污染物吸附及生物降解影響試驗研究[D].成都:四川大學，2005.

[11] 段水旺，章申.中國主要河流控制站氮、磷含量變化規律初探[J]. 地理科學，1999，19(5)：411-416.

[12] 張恩仁，張經.三峽水庫對長江N、P營養鹽截留效應的模型分析[J]. 湖泊科學，2003，15(1)：41-48.

[13] 張遠，鄭丙輝，劉鴻亮.三峽水庫蓄水后的浮游植物特征變化及影響因素[J].長江流域資源與環境，2006，15(2):254-258.

[14] 韓菲，陳永燦，劉昭偉. 湖泊及水庫富營養化模型研究綜述[J].水科學進展,2003,14(6).

[15] 龔玲，鐘成華，鄧春光.水體中懸浮泥沙對藻類生長的影響[J].農業環境科學學報，2006，25(增刊)：687-689.

[16] 龔玲.三峽庫區富營養化水體中懸浮泥沙對藻類生長影響的研究[D].重慶:西南大學,2006.

[17] 傅開道，何大明，李少娟.瀾滄江干流水電開發的下游泥沙響應[J].科學通報，2006，51(增刊)：100-105.

Study on the Eutrophication State of the Reservoirs of

Cascade Hydropower Plants of Lancang River

BA Chong-zhen1,LI Ai-jun2,PAN Ying3,TIE Cheng2,JIN Yu2,YIN Li-ping2,YANG liang2

(1.Lincang Environmental Monitoring Station,Lincang Yunnan 67700 China)

Abstract：Phytoplankton indication method,algae stock index method,and TLI method were applied to assess the eutrophication state of the reservoirs of Manwan and Dachaoshan hydropower plants of the downstream of Lancang River.The monthly water monitoring data of 2008 was used.The results showed that the nutrition indices in the two reservoirs were high.The yearly changes of TN in Dachaoshan and Manwan were between 0.345~1.880mg/l and 0.340~1.743 mg/l respectively.The changes of TP of the two reservoirs were 0.019~0.139 mg/l and 0.015 ~0.111mg/l respectively.The TLI index indicated that both reservoirs were still in dystrophic condition.

Key words： hydropower plant;reservoir;eutrophication;research;Lancang River