三峽庫區小江富營養化現狀及防治建議

左新宇 蘭 峰 杜小兵 程 帥

(長江委水文局長江上游水環境監測中心，重慶 江北 404400)

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三峽庫區小江富營養化現狀及防治建議

左新宇 蘭 峰 杜小兵 程 帥

(長江委水文局長江上游水環境監測中心，重慶 江北 404400)

分析小江近10 a的監測數據發現，自三峽水庫蓄水運用以來，庫區支流小江流速緩慢，總磷、總氮等營養物質逐漸積累，尤其是總磷，其含量上升明顯，水體富營養化狀況不斷加重，水華頻發。對此，主要從氮磷含量等方面對小江水體營養狀況進行了評價分析，并從營養削減控制和水力學調節等角度提出了若干建議，以期為小江乃至庫區支流的富營養化防治提供參考。

庫區支流；小江；營養物質；水華；富營養化防治；三峽水利樞組

自三峽水庫蓄水以來，大壩以上幾百公里的天然河道已逐漸變成河道型水庫。成庫之后，河道回水區面積增大，水流減緩，水體自凈能力減弱，庫區支流和庫灣的營養鹽、無機和有機顆粒物滯留時間延長，容易出現富營養化現象。

小江位于重慶市開縣、云陽縣境內，流域面積5 200 km2，河長180 km，下游河口距三峽大壩247 km，是庫區左岸重要的一級支流。三峽水庫正常蓄水后,小江回水區延長至60 km左右，上端延伸至開縣渠口鎮境內，回水區面積增大，富營養化情況不斷加重。據不完全統計，小江已經發生了多起水華，具體狀況如下所述。

(1) 2005年。小江出現小環藻、多甲藻[1](或擬多甲藻[2])水華，7月出現顫藻水華。

(2) 2006年。小江等庫區支流出現水華，類型多樣，總體呈現出由河流型(硅藻、甲藻等)向湖泊型(綠藻、隱藻等)演變的趨勢[3]。

(3) 2007年。小江回水區相繼發生了早春的浮萍瘋長、初夏小空星藻、水華魚腥藻水華等現象[4]。

(4) 2008年。4～5月，小江(澎溪河)出現了角甲藻水華，并伴有微囊藻和魚腥藻瘋長現象[5-6]。

(5) 2009年。小江等15條庫區支流暴發藻類水華[7]。春季，小江高陽段出現美麗星桿藻水華；夏季，小江回水區局部水域暴發藍藻水華。5月的優勢種類為水華魚腥藻，6月的主要優勢種類為微囊藻[8～10]。

(6) 2010年。小江等11條庫區主要支流回水區有水華出現[11]，4月，回水區局部區域連續暴發了魚腥藻水華、硅藻水華；5月，流域自渠馬以下河段出現魚腥藻水華，肉眼可見其零星藍藻絮團[6]。

(7) 2011年。小江等庫區主要支流有水華出現。水華優勢種主要為硅藻門的小環藻、甲藻門的多甲藻、綠藻門的絲藻、藍藻門的束絲藻及隱藻門的隱藻[12]。

(8) 2012年。小江等庫區主要支流監測到水華。優勢種主要為小環藻、多甲藻、衣藻、束絲藻、微囊藻及隱藻門的隱藻[13]。

(9) 2014年。春夏季節出現了多甲藻、微囊藻水華[14]。

(10) 2015年。春季出現了甲藻水華。

(11) 2016年。5月，小江出現角甲藻、微囊藻水華；渠口段局部葉綠素高達961μg/L，水體呈現重度富營養化[15]。

1 材料與方法

1.1 監測時間與斷面設置

自2004年起，對長江支流小江實施了持續的水質監測。水質監測斷面設置在小江上，距該支流與長江交匯處約2 km處的云陽縣雙江大橋下。主要選取了2005～2014年10 a的監測數據進行探討分析。

1.2 監測項目與方法

對小江開展了pH值、DO、高錳酸鹽指數、BOD5、氨氮、亞硝鹽氮、硝酸鹽氮、總氮、總磷、可溶性磷、重金屬類、氯化物、硫酸鹽、揮發酚、石油類、糞大腸菌群等30余項理化及生物指標的監測。樣品采集及分析方法參考《水環境監測規范》(SL219～2013)水環境監測規范、水和廢水監測分析方法(第4版)等相關標準或文獻。

本次重點關注小江的水體營養指標。在小江斷面的監測工作中，葉綠素a、透明度等營養狀況指標方面的檢測起步相對較晚，受限于此，本次主要選取總氮、總磷、高錳酸鹽指數等指標的結果進行探討。這3項指標所采用的分析方法及參考的國家標準如表1所示。

表1 水質項目及分析方法

2 監測結果與評價討論

2.1 監測結果

根據長江上游水環境監測中心對小江雙江大橋斷面每月一次的常規監測數據，按年份進行特征值統計，得到小江歷年水質指標的最大值和平均值，本次所選取的總氮、總磷、高錳酸鹽指數等水體營養指標結果如表2所示。據此作出蓄水后小江營養物含量隨時間的變化趨勢，如圖1所示。

表2 水質監測特征值匯總 mg/L

圖1 小江TN、TP、高錳酸鹽指數含量變化趨勢

由圖1可見，蓄水后10 a間，總氮濃度的年平均值總體上穩中有升，年最大值在一定范圍內上下波動，并略有上升趨勢；總磷濃度的年平均值和年最大值，除2013年有所下降以外，總體上表現為明顯的上升趨勢；高錳酸鹽指數年平均值總體上穩中有升，年最大值除2006年與2010年有所下降以外，總體上也呈現出明顯的上升趨勢。

2.2 評價討論

蓄水后，庫區支流流速緩慢，在非汛期，離小江入江口3 km處雙江大橋斷面流速小于0.016 m/s，汛期流速也不高于0.050 m/s，呈湖泊型，而非河道型水體。因此，此次所設置的小江水質斷面水質評價參考湖庫標準更為合適。

2.2.1 水質等級劃分

在水質類別評價方面，參考《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)，選取總氮、總磷的年平均值和最大值，對小江水質進行等級評價，結果如表3所示。由表3可見，按總氮、總磷年平均值評價小江水質等級處于Ⅳ-劣Ⅴ水平，而年最大值出現時，則主要處于Ⅴ-劣Ⅴ水平，其總氮、總磷濃度均已達到較高水平。

2.2.2 水體營養狀態評價

在水體營養狀態方面，為減小葉綠素a等相關數據缺乏帶來的評價誤差，分別參考《地表水資源質量評價技術規程》(SL395—2007)和《三峽水庫水環境質量評價技術規范(試行)》(征求意見稿)的相關內容[16-17]，對表3中總氮、總磷和高錳酸鹽指數等數據進行賦值評價。結果分別見表4和表5。

表3 小江水質等級評價

由表4可見，按年均值評價，小江水體處于“輕度富營養”狀態；而按年最大值評價，小江正從“輕度富營養”狀態逐漸向“中度富營養”過渡。各指標的賦值及綜合賦值的變化趨勢，與各指標的濃度變化趨勢一致，營養狀態總體呈現明顯上升趨勢。

由表5可見，按年均值評價，小江水體處于“輕富營養-中富營養”狀態；而按年最大值評價，小江正從“輕富營養”狀態逐漸向“中富營養-異富營養”過渡。比較總氮、總磷評價結果得出，前期，總氮評價結果較差，而后期，則是總磷的結果較差。年均值評價結果以2009年為轉折交叉點，最大值評價結果以2011年為轉折交叉點。可見相對而言，總磷的積累更為明顯。

盡管兩種評價方法在營養分級、指標限值等方面有所不同，因而得出的營養狀態水平也不同，但是兩者得出的結果均顯示，營養狀態總體呈現明顯上升趨勢。

2.2.3 氮磷比(N/P)

通過總氮、總磷年平均值來計算氮磷比(N/P)，結果見表6。

表6 小江歷年氮磷比

可見，小江N/P從2005的23.6短暫上升為2006年的26.6后，逐年下降到2014年的13.5。一些研究表明，N/P條件是影響水體水華發生的重要條件之一，N/P 為16∶ 1左右最利于發生水華[18]。由于磷與土壤和底泥等其他物質結合的較為緊密，因此不容易進入水體。多數水體因此面臨著磷素不足的生長限制。當N/P比大于16∶ 1時表現為磷素限制，反之表現為氮素限制。而2005～2014年，小江N/P從 26.6過渡到 13.5，呈現下降趨勢，小江目前氮磷含量均處于較高水平，由此可以得出，小江水體中磷素從限制因素逐漸變為非限制因素，小江目前的N/P，處于藻類增殖的最適N/P(即16∶ 1)附近。因而，小江面臨著水華風險加大的危險。

綜上所述，2005～2014年，小江斷面水質狀況總體處于“Ⅳ-劣Ⅴ”水平(按湖庫來評價)，氮磷含量處于較高水平，水質狀況不容樂觀。

小江營養物質含量尤其是總磷含量不斷積累，水體中磷素從限制因素逐漸過渡為非限制因素，其氮磷元素均已經不再是藻類生長的主要限制因素。兩者評價方法均顯示其營養狀態呈明顯上升趨勢。

而逐漸下降的N/P，處于藻類增殖的最適N/P(即16∶ 1)附近，有利于藻類的增殖。加上庫區支流回水區水流緩慢，一旦氣象條件合適，小江水華現象有可能會更加突出。可以預見在未來相當長的時間內，小江面臨著水華風險加大的危險。事實上，2015年和2016年，小江均出現了不同程度的水華。

3 建 議

富營養化尤其是“水華”現象會嚴重危害水生生態系統、景觀甚至飲水安全，已經成為庫區最主要的環境問題。小江水體富營養化防治工作已展開，但依然任重而道遠。對此，本文提出若干建議，以期為小江乃至庫區支流的富營養化防治提供參考。

3.1 控制外源營養物的輸入

(1) 控制好城鎮排污。小江流經開縣、云陽縣，周邊生活污水和生活垃圾是小江外源營養源之一。必須建大容量且高標準的污水處理系統和垃圾處理項目，完善污水管網建設，盡可能實施雨污分流，逐漸封閉直排的排污口。目前，云陽縣已建成高陽和故陵等污水處理廠，政府必須建立有效的機制保障其正常有效運行。還沒有配備相關設施的城鎮要盡快實施統一管理，并妥善處置。

(2) 控制農業面源污染和農村生活污水。在農業方面防止化肥的過量施用，推行化肥深施，引導有機肥、農家肥、微量元素肥等肥料的施用，加強農藥的使用與管理；防止水土流失，開展農田坡地改梯田，并新建農田截流蓄水池等，防止氮磷碳等營養物經水土流失途徑大量輸入水體。在農村生活污水方面，可以推廣沼氣池和微型污水處理設備，走物質循環利用之路，輔助農村生活能源，為農業提供有機肥料，防治污水的隨意排放。

(3) 加強對點源污染的監管，包括排污工業和規模化養殖場。工業污水需要達標排放或者輸入污水處理廠處理。杜絕庫區網箱水產養殖，推進規模化畜禽養殖污染治理。興建配套的沼氣池、氧化塘等一系列的處理設施，推進畜禽糞便的綜合利用，做到養殖污水的達標排放。

3.2 開展污染治理和生態修復

小江水體已經處于比較嚴重的富營養化狀態，加上小江水體本身可能就具有一定的氮磷等營養物的本底，所以，在控制營養物輸入的同時，必須對現有的污染實施有效的治理和修復。

適當投放一些微生物，促進有機物分解，強化水體自身進化能力；合理放養濾食性的鰱魚、鳙魚和鯽魚等，加強食物鏈調控。

蓄水后小江水體流速緩慢，可以設置人工生態浮島，或引入一些適合消落帶生長的植物，利用植物對營養鹽進行吸收，同時也可以改善景觀。

3.3 實施更優的生態調水

在三峽水庫蓄水之前，小江等庫區支流的氮磷營養物濃度就已達到一定水平，但是由于水體流動，并沒有經常發生水華。蓄水后，水體流速緩慢，尤其是回水區污染物在水體中難以擴散和降解，這是導致小江等庫區支流水華的重要原因。

小江上游開縣有調節壩，并于2012年投入使用，開展蓄水試運行。目前，小江富營養化的狀況暫未見明顯改善，水華形勢依然嚴峻。調節壩的水量是否充足，水質條件是否符合要求，都需進行嚴格論證。在不同的季節和時期，因根據實際來水量和水質嚴格按要求進行調度方案的計算及優選，并不斷進行優化和論證。

3.4 加強法律制度建設和引導教育

富營養化治理是一個長期的過程，這個過程需要從上到下各方的協同合作。要以全面推行“依法治國”為契機，建立和完善相關的法律、法規和制度，規范各級政府、部門、企業和個人的行為。目前我國實施污染物總量控制的指標主要有化學需氧量和氨氮。針對庫區小江等支流富營養化日益嚴重的形勢，應逐步將總氮、總磷等指標也納入污染物總量控制體系，并嚴格執行。應進一步完善水質評價指標體系，比如，將目前的Ⅰ～Ⅴ類水質標準序列延長，改變超標指標不參與評價的不良習慣。

此外，還要加強對民眾的引導和教育。應從個人意識層面，提高對富營養化的認識和重視程度，讓民眾以主人翁的態度，自覺參與到富營養化的防治中來，自覺維護良好的生態環境，并監督個人、企業和政府的行為。

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(編輯：朱曉紅)

2016-09-15

左新宇，男，長江委水文局長江上游水環境監測中心，工程師.

1006-0081(2016)11-0012-05

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