琴江水生生物狀況分析和水華風險應對措施及建議

陳佳生

(廣東省水文水資源監測中心梅州分中心，廣東 梅州 514071)

近年來，因氣候條件、水利工程和環境污染等原因，梅州市境內汀江、韓江下游河段、石窟河等河流爆發了多起水華事件，致使部分地區出現水質性缺水現象。廣東省委省政府對此高度重視，曾對韓江流域水華事件的處理下達了重要批示。而琴江作為韓江干流的上游河段，其下游60 km河段即為梅州市區主要飲用水源地，保護琴江對于保障韓江流域內外1 800多萬人的供水安全、促進經濟社會發展至關重要。同時，加強琴江水環境的研究工作，可以為評估韓江中下游區域生產生活活動對水環境的影響提供基準數據。

本文研究了琴江的水生生物狀況，分析了其營養鹽水平和水質變化趨勢，并通過污染源調查等方式，提出了水華風險應對的措施。

1 琴江概況

琴江為韓江干流上游，集雨面積為2 871 km2，河長為137 km，落差約32 m，河床比降為1.10‰。琴江發源于汕尾陸豐與河源紫金交界的烏突山七星崠，由西南向東北流經洋頭后進入梅州市五華縣龍村鎮，在琴江口有北琴江(華陽水)匯入，經尖山水文站后至安流鎮，左岸有周江水、右岸有平安水匯入；在文葵又有大都水注入，再往下至橫陂，左有橫陂水、右有蕉洲水匯入，經河東、水寨于河口大壩再匯五華河，五華河口以下則稱為梅江[1]。

2 水質監測斷面布設情況和數據來源

2.1 監測斷面布設情況

分別在琴江的源頭、上游、中游和下游河段布設了際頭、吉祥、尖山、華興大橋4個監測斷面，具體情況見圖1和表1所示。

圖1 琴江水系及水質監測斷面分布示意

表1 琴江水質水生態監測評價代表斷面

2.2 數據來源

數據和成果均來源于廣東省水文水資源監測中心梅州分中心：水生生物狀況、營養鹽水平分析評價均采用2019—2020年的監測成果；水質變化趨勢分析采用2015—2019年的水質監測數據；污染源分析采用歷年的污染源調查成果。

3 水生生物狀況分析

采用2019年汛期(2019年9月10—11日)和非汛期(2019年11月4—5日)的監測成果，監測分析了浮游植物、浮游動物等水生生物指標。

3.1 浮游植物監測評價成果

浮游植物的種類鑒定主要依據《中國淡水藻類：系統分類及生態》[2]，并參考有關文獻的描述、圖鑒等[3-5]。汛期琴江各監測斷面共檢出浮游植物60種，隸屬于6門，以綠藻門、硅藻門和藍藻門為主，吉祥斷面種類數最高，達到22種，而種類數最低的是尖山斷面，為12種；非汛期各監測斷面共檢出浮游植物53種，隸屬于7門，以綠藻門和硅藻門為主，吉祥監測斷面種類數最高，達到26種，而種類數最低的是華興大橋斷面，為10種。采用豐富度指數(Margalef指數)對浮游植物的多樣性進行評價[6]，豐富度指數(Margalef指數)的計算公式如下：

R=(S- 1)/ ln(N)

(1)

式中R為豐富度指數，S為總種數，N為個體總數。當R為0～3時，表示水質重污染；R為3～4時，表示水質中污染；R為4～5時，表示水質輕污染；R>5時，水質清潔。

由表2可見，水質狀況最好的斷面為琴江上游吉祥斷面，水質狀況為清潔；其次為源頭斷面際頭和中游斷面尖山，水質狀況為輕污染—中污染；最差為下游斷面華興大橋，水質狀況為重污染。另外，通過顯微鏡檢發現琴江有假魚腥藻、微囊藻、浮絲藻和長孢藻等水華藍藻種類分布，如果水體富營養化、水動力學條件合適，琴江有發生藍藻水華的潛在風險。

表2 監測斷面浮游植物豐富度指數情況

3.2 浮游動物監測評價成果

汛期際頭、吉祥、尖山、華興大橋各監測斷面浮游動物的種類數分別為13、10、7、7；非汛期際頭、吉祥、尖山、華興大橋各監測斷面浮游動物的種類數分別為19、19、7、26。優勢種分析及其對水體營養狀態的指示作用[7]見表3～4所示。

表3 監測斷面汛期浮游動物種優勢種情況 %

表4 監測斷面非汛期浮游動物種優勢種情況 %

從表3～4可以看出，各代表斷面均出現中富營養到富營養的狀態，表明琴江的營養化水平較高。而且從監測情況來看，各監測斷面整體枝角類生物量低，沒有大型濾食性種類(如溞屬)，浮游動物對浮游植物的牧食壓力低，一旦環境條件適合水華藍藻種類的生長與聚集，對藍藻水華的發生無法起到有效的防御作用。

4 營養化水平分析

采用2019年9月和2019年11月的監測數據，按照《地表水資源質量評價技術規程》(SL 395—2007)，選取監測斷面的總磷、總氮、葉綠素a、高錳酸鹽指數和透明度等監測成果，計算各代表斷面營養狀態指數EI，評價營養狀態等級(見表5～6)：

(2)

式中EI為營養狀態指數；En為為評價項目賦分值；N為評價項目個數。

表5 監測斷面汛期營養情況

表6 監測斷面非汛期營養情況

監測結果表明：琴江源頭斷面際頭和上游斷面吉祥的營養狀態為中營養，中游斷面尖山的營養狀態為中營養—輕度富營養，下游斷面華興大橋的營養狀態為輕度富營養。另外，吉祥、尖山、華興大橋總氮、總磷濃度均分別達到0.20 mg/L、0.02 mg/L以上，一般被認為水體處于富營養化狀態[8-9]。

5 水質變化趨勢分析

利用2015—2019年的水質監測數據，監測頻率為每月1次。由于各監測斷面均為河流斷面，日常水質監測并不包含總氮、葉綠素a和透明度，因此選取總磷、氨氮、高錳酸鹽指數、溶解氧、五日生化需氧量等檢測項目，對監測斷面的水質變化進行趨勢分析。本文采用PWQTrend2010軟件，運用kendall趨勢檢驗法[10-11]分析監測斷面的水質變化趨勢。具備明顯升降趨勢的檢測項目見表7所示，其他檢測項目為無明顯升降趨勢。

表7 琴江具備明顯升降趨勢的水質指標

從表7可以看出，琴江水質指標總磷處于下降的趨勢，可能與近幾年河道兩岸污水處理設施的建立和養殖業的清理等水環境整治措施有關，但從2019年的監測成果來看：除際頭斷面外，其他斷面總磷每月的檢測結果基本在0.05 mg/L以上，甚至2019年10月吉祥斷面總磷達到Ⅳ類的水質類別，因此琴江總體的營養鹽水平是比較高的。而高錳酸鹽指數處于上升的趨勢，可能是水體有機污染的加深，也可能是藻類和水生植物光合和代謝等自然過程而導致[12]。由于近幾年琴江的環境整治力度加大，因此造成高錳酸鹽指數變化趨勢上升的原因更傾向于后者，要高度警惕琴江水生生物的變化情況。

6 污染源調查情況和水華風險應對措施及建議

從水生生物和水質監測的狀況分析可以看出，琴江有發生藍藻水華的潛在風險。琴江的污染源調查情況為：源頭至中游河段的主要污染源為農業面源污染和零散型的養殖污染，而下游河段主要污染源為梅州市五華縣城生活污水的污染。因此，應對琴江水華風險主要有以下措施及建議：

6.1 有效控制農業面源污染

農業面源污染可配合政府主管部門推廣環保高效施肥施藥技術之外，也可因地制宜的采取條帶耕作，植草溝、水塘等截留措施[13]。

6.2 進一步加大琴江生活污水的治理力度

對于生活污水，在條件允許的情況下盡量以接入市政污水管網集中處理為宜。對無法接入市政管網的污水可采用分散式污水處理設備處理，特別對于農村地區而言，相對集中的區域也可采取這種形式，其他零星的生活污水可采取修建成品化糞池進行收集和回田利用。根據琴江流域農村經濟的發達程度，可參考《農村生活污染控制技術規范》(HJ 574—2010)選用非水沖式衛生廁所、沼氣池、穩定塘、人工濕地等經濟適用的技術措施，減小污染下河量。

6.3 加強水利工程的管理

從監測分析的結果來看，琴江水體分布有水華藍藻種源，營養鹽水平相對較高，在水動力學條件適合時有發生水華的潛在風險。因此，要加強對水利工程的宣傳和管理，嚴禁完全下閘截流，必須按照相關技術規范，保證下游生態環境流量，同時調節好水體流速，有效降低爆發藍藻水華的風險。

6.4 科學管理零散型養殖業的發展

從調查的結果來看，琴江沿河依舊存在零散型的養殖業，特別是近兩年豬肉價格的上漲，更刺激了養殖規模的擴大。對零散型養殖業應該合理規劃、科學管理，利用畜禽的排泄物，綜合發展生態經濟，減少對琴江水體的污染。

6.5 定期開展水生生物監測

定期開展水生生物指標監測，掌握琴江的水生生物狀況及變化趨勢，建立水生生物水平的預測預警機制，為當地政府合理科學的開展流域綜合開發利用和保護管理提供基礎技術依據。

7 結語

綜上所述，琴江存在一定程度的水污染，有假魚腥藻、微囊藻、浮絲藻和長孢藻等水華藍藻種類分布，水體營養化水平相對較高，如果水動力學條件合適，琴江有發生藍藻水華的潛在風險。而且琴江整體枝角類生物量低，無大型濾食性種類(如溞屬)，浮游動物對浮游植物的牧食壓力低，一旦環境條件適合水華藍藻種類的生長與聚集，對藍藻水華的發生無法起到有效的防御作用。因此，必須根據主要污染源的情況，采取必要的風險應對措施，保障琴江及整個韓江流域的水資源安全。