汉江“水华”成因分析及防治
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水华的防治对策环境微生物技术研究综述——水化防治对策从长期的环保实践来看,水华的防治是一项复杂的系统工程,涉及到社会、经济、人文、地理、气象、水文、环境、生物、物理、化学等多学科,是水污染控制与治理中最为棘手而又代价昂贵的难题。
综合水华成因分析,对水华的防治提出以下几个方面:1、营养盐浓度控制:(1)政策措施。
严格控制水域周边兴建氮肥厂和磷肥厂及氮磷排放量大的其它化工企业。
大力推广和应用生态农业技术,最大限度地防止水土流失。
尽快出台禁用含磷洗涤剂的政策,以减少入库TP排放。
政府应该制定保护库区环境的优惠政策,鼓励发展库区环保产业,在税收、许可、政府投入等方面支持环保产业的发展,同时制定一些相应的环保科技发展政策,大力支持各种实体开展如水体富营养化生态修复技术、水库漂浮物的综合利用技术研究等一系列的库区环保科技攻关研究,确保三峡水库的长治久安,持续发展。
(2)规划措施。
要从根本上遏制水质恶化意识,发挥工程长久效益,必须依靠法律手段加强管理,包括编制水环境保护条例和水土程保护条例,制定流域近期和长远规划,加强上游地区生态环境保护,加大宣传力度,增强流域内人们的法制意识、环保意识与节水意识,落实《水法》、《水土保持法》、《水污染防治法》等各项法律法规,保证库区水质不受污染。
(3)点、面源污染控制。
点源污染物质可以通过污水处理厂和一些生物化学处理手段降低氮磷含量。
面源污染分为城市面源污染和农村面源污染,对于城市面源污染采取雨水分流工程,减少城市面源污染对汉江氮磷负荷的贡献率;农村面源污染的控制手段为鼓励和提倡使用有机肥,改进施肥技术,提高肥料利用率。
2、水动力学控制:(1)实施补水工程。
对于河流型水库,当气象、水质预报条件符合水华发生的条件时,通过水利调度改变水体流速,限制藻类的生长,从而防止水华的发生。
如在枯水期增加丹江口水库下泄流量或者减小三峡水库同期下泄流量、引江济汉补水等,通过水库和汉江中下游的调节水量,避免或减轻其不利影响,减少汉江水华形成的水文因素,维持水体环境的正常功能,防止水华的发生。
水华的防治措施概述水华(即藻华)是指由于水体中蓝藻大量繁殖而引起的水质恶化和环境问题。
水华对水体生态系统和人类健康造成一定的影响。
为了保护水体生态环境和人类的健康,需要采取一系列的防治措施来减少或消除水华的发生。
水华的成因水华是由于水体中过度富营养(主要是氮、磷等营养物质)和适宜生长条件下,优势藻类大量繁殖导致的。
主要的成因包括:1.过度施肥:农业和养殖业使用大量化肥和饲料,过度施肥导致养分进入水体,成为藻类繁殖的营养物质;2.工业废水排放:工业生产过程中产生的废水中含有大量的有机物,释放到水体中容易引起水华;3.城市排水和污水处理不当:城市排水渠道和污水处理不当导致大量有机物、氮、磷等污染物进入水体;4.水体水质富营养化:当水体富含氮、磷等营养物质时,藻类容易大量繁殖。
水华的防治措施1. 管理源头污染源头污染控制是水华防治的关键措施之一。
通过合理管理农业、养殖业、工业废水和城市排水等污染源,控制水体中营养物质的输入。
•农业和养殖业方面,要合理使用化肥和饲料,避免过度施肥,利用土壤测试和精准施肥技术来减少养分的流失。
•工业废水处理要规范严格,确保废水中的有机物质和污染物达到排放标准。
•城市排水和污水处理要实施全面的管网覆盖和处理设施改造,确保废水经过处理后才能排放,减少有机物和营养物质的进入水体。
2. 营养物质去除水华的发生与水体中富含的营养物质有关,因此采取适当的方法去除水体中的营养物质,可以减少水华的发生。
•水体内源和外源的营养物质消耗:通过增加水生植物和人工采净等方式,增加水体中的营养物质消耗,降低水体中的营养物浓度。
•生物清除:利用某些微生物、浮游生物和滤食能力强的生物来吸附和消耗水体中的营养物质。
3. 水体生态修复水体生态修复是恢复水体自净能力和抑制水华发生的重要手段。
•底泥处理:底泥中富集了大量的营养物质,在水体修复过程中,可以采取底泥吸附和底泥剥离等方式,减少底泥中营养物质的释放。
水华爆发的原因是什么,如何治理?一、水华爆发的原因水华是指湖泊、河流或海洋中大量浮游藻类快速繁殖所形成的绿色或蓝绿色浑浊水体现象。
水华爆发的原因复杂多样,主要包括以下几个方面:1. 养分过剩:养分是水华爆发的主要原因之一。
过量的氮、磷等营养物质会使水体中的浮游藻类大量繁殖,形成水华。
养分过剩的主要原因包括农业污染、生活污水排放以及工业废水等。
2. 水温和光照条件:水华藻类对水温和光照条件较为敏感。
过高或过低的水温,以及长时间暴露在强光下,会刺激水华藻类繁殖。
3. 水体流动性差:水流缓慢或污水停滞的地方容易形成水华。
水体流动性差会使养分集聚,加速水华的形成。
4. 水体酸碱度和溶解氧:水体过酸或过碱,溶解氧过低都会导致水华藻类大规模繁殖。
二、水华治理的方法水华治理是保护水质和生态环境的重要举措。
以下是一些常见的水华治理方法:1. 控制养分源:减少农业污染的排放是控制养分过剩最有效的措施之一。
加强农业管理、推广科学施肥、建设农业面源污染治理设施等措施可有效控制养分源。
2. 加强污水处理:加大对城市生活污水、工业废水的处理力度,建设合理高效的污水处理设施,可以有效减少水体中有机物和养分的输入。
3. 改善水体流动性:修复河道、湖泊,提高水体流动性,有助于减少水体中养分堆积,阻止水华的形成。
4. 生物防治:引入适当的浮游生物,如苦水藻、小型鱼类等,以控制水华藻类数量。
此外,一些细菌和微生物也可以应用于水华的治理。
5. 环境监测和预警:建立健全的水体监测和预警系统,及时监测水质变化和水华爆发,可以更早发现和治理水华。
6. 公众参与和宣传教育:提高公众对水华治理的认识,倡导环境友好行为,鼓励人们节约用水,加强对水体保护的宣传教育,形成全社会共同参与水华治理的良好氛围。
水华的治理是一个全社会的工程,需要政府、科研机构、企事业单位和广大公众的共同努力,才能实现水质的持续改善和生态环境的健康发展。
参考文献:1. 王秀凤, 严从新, 易恩军. 水华发生原因的探讨与水华发生的预防与治理技术现状[J]. 水科学进展, 2017, 28(1):1-11.2. 杨娟. 水华与富营养化关系研究进展[J]. 深水湾, 2017(4):151-154.3. 林菘泉, 冯军, 杨公明. 水体富营养化与蓝藻水华的防治对策及技术手段[J]. 中国环境科技, 2017, 37(9):29-35.。
汉江武汉段“水华”的形成份析及其防治建议摘要:“水华”又称水体的富营养化,是由于水体中富含的营养物质致使藻类过量繁衍的现象,它是水体衰老和水质恶化的一种表现。
一样常见于湖泊、水库及近地浅海湾,河流中发生“水华”那么极为少见。
汉江武汉段在2000年2月28日发生了第三次“水华”现象,并一直持续到4月上旬,这次“水华”是继92年和98年早春发生的两次以来更为严峻的一次。
藻的繁衍速度异样迅猛,前后显现两次藻系列顶峰,含藻量别离为7317和7223万个/L,水体呈深褐色,们有较明显的异味。
而92年和98年含藻量峰值别离为2600万个/L和2870万个/L。
这说明汉江武汉段发生“水华”的严峻程度在加重,周期在缩短。
“水华”给自来水公司净水处置带来了庞大压力,同时给市民正常饮用水带来必然阻碍。
可见汉江水质逐年恶化的情形,分析了“水华”的成因及特点,并对预测和防治“水华”作了一些研究和探讨。
关键词:富营养化水华防治建议一、汉江水质的转变情形汉江是长江的最大支流,是沿岸居民生活用水和工业用水的重要水源,它沿途通过14个县市,同时每一年接纳了工业废水和市政污水约7亿吨,其中1.23亿吨为生活用水,最后从武汉汇入长江;尽管污染物量大,但由于汉江水流量大,污染物在江水稀释和自然生态作用下使水质取得了操纵。
70-80年代,汉江水质一直都符合地面水Ⅱ级标准,但是进入九十年代以后,随着工农业现代化建设的进展,工业废水、农业化肥浇灌和生活用水排放量逐年递增,汉江部份河段尤其是下游河段水质恶化已超级严峻。
(见图1)从沿途水质的结果分析来看,水体酸度下降(PH值增高),CODMn、氨氮(NH3---N)、硝酸盐氮(NO3-N)、总磷(TP)均呈现增高趋势,亚硝酸盐氮(NO2--N)也有明显增高,氮磷负荷最大,诱发“水华”发生的概率最大。
从汉江流域的浮游植物(主若是藻类)的调查情形分析(见图2),汉江藻类总细胞密度呈现明显的增高趋热,至武汉江段,藻的总细胞密度达到最高,说明水体藻类很活跃,其中以硅或所占比例最高,第二为为绿藻。
汉江流域水污染状况及治理措施摘要:汉江是我国重要的优质水源地和湖北省和陕西省汉中地区重要的水资源, 流域的水环境保护对汉江流域经济和社会可持续发展有着极大的影响。
本文根据汉江流域陕西和湖北段多年的水环境质量报告,对汉江流域的现有污染问题及成因进行分析,并结合汉江水质变化趋势分析对汉江水污染治理提出建议和措施关键词:汉江流域;水环境、水环境质量、水污染、治理措施汉江是长江最长的支流,发源于秦岭汉江南源玉河带,干流流经陕西、湖北两省,于武汉市汇入长江,全长1570KM。
汉江流域北以秦岭及外方山与黄河流域为界;东北以伏牛山,桐柏山与淮河流域为界;西以大巴山及荆山与嘉陵江相邻;东南为汉江平原。
全流域面积15.9万平方公里。
1汉江流域水污染现状问题分析1.1工业废水及生活污水形成的点源污染汉江流域各城市污水处理率较低, 生活污水没有处理直接排放造成汉江中营养物质氮磷含量增加, 是造成“ 水华”发生的直接原因。
点源排污仍然是汉江水污染的主要因素。
根据统计资料,2000 年汉江流域废水排放量达53900 万t /a,其中工业废水排放量达26000 万t /a,生活污水排放量达27800 万t/a。
2001 年,湖北省汉江流域污水排放总量为71962 万t,约占全省污水排放总量的32.1%其中工业废水排放量为29536. 3 万t,约占规划区污水排放量的41%; 生活污水排放量42425. 7 万t,约占规划区污水排放量的59%。
到2009 年,汉江流域工业废水COD 排放量达62259. 3 t /a,NH3 -N 排放量达3158. 5t /a; 生活污水COD 排放量达77998. 4 t/a,NH3 -N 排放量达9518. 3 t /a。
1.2汉江流域农业废水等形成的面源污染本文涉及到的面源污染源包括农村生活污染源、农业地表径流、分散养殖、水产养殖、船舶航运污染、大气降水污染源。
经计算得到: ①汉江流域农村生活污染物实际进入水体的量为COD 7249. 5t /a,NH3 -N 1676. 4t /a; ②农业地表径流入河量为COD 52118. 1t /a,NH3 -N10780. 5t /a; ③畜禽养殖污染物的入河量为COD30369. 2t /a,NH3 -N 6074. 0t /a; ④农村分散鱼塘养殖污染实际输入的污染量为COD 4952. 2t /a,NH3 -N 2252. 6t /a; ⑤其它污染源包括旅游污染、船舶污染( 主要是船舶含油污水和生活污水) 、大气降尘以及河流内原污染等,由于排放量相对较小,加上计算困难,在此忽略不计。
第49卷第17期2018年9月㊀㊀人㊀民㊀长㊀江Yangtze㊀River㊀㊀Vol.49ꎬNo.17Sep.ꎬ2018收稿日期:2018-04-02基金项目:湖北省自然科学基金项目(2017CFB312)ꎻ中央高校基本科研业务费项目(2017B20514)作者简介:王㊀俊ꎬ男ꎬ教授级高级工程师ꎬ局长ꎬ主要从事长江流域水文水资源等方面的应用研究及技术管理工作ꎮE-mail:wangj@cjh.com.cn通讯作者:钱㊀宝ꎬ男ꎬ高级工程师ꎬ博士ꎬ主要从事环境水文与生态水利方面的研究ꎮE-mail:jacber@163.com㊀㊀文章编号:1001-4179(2018)17-0007-052018年汉江中下游水华成因分析与治理对策王㊀俊ꎬ汪金成ꎬ徐剑秋ꎬ钱㊀宝(长江水利委员会水文局ꎬ湖北武汉ꎬ430010)摘要:2018年2月汉江中下游再次暴发硅藻水华ꎬ从2月8日至3月中下旬ꎬ历时30余天ꎬ是有资料记载以来最长的一次ꎮ自水华暴发后ꎬ长江水利委员会及时启动应急预案ꎬ利用汉江中下游梯级水库群进行了水量调度ꎬ以控制水华的进一步发展ꎬ同时在汉江中下游河段设置了6个监测断面进行逐日监测ꎮ调查结果显示:此次硅藻水华优势种为汉氏冠盘藻(Stephanodiscushantzschii)ꎬ暴发期其藻密度最高达到了3200万cell/Lꎬ水华影响范围从原先的武汉至仙桃段延伸至了兴隆库区ꎮ根据调查结果ꎬ分析了水华发生的几点原因ꎬ包括硅藻优势种种源问题㊁污染源控制问题以及特殊的水文气象情势等ꎬ并提出了严控污染输入㊁优化水量调度方案㊁完善管理机制等几点治理对策ꎮ但要永久解决汉江水华问题ꎬ还需地方各级政府在当前河长制要求下积极作为ꎬ全面保护汉江水生态环境ꎬ彻底解决流域面源污染问题ꎮ关㊀键㊀词:硅藻水华ꎻ水量调度ꎻ藻类监测ꎻ河长制ꎻ汉江流域中图法分类号:TV698㊀㊀㊀文献标志码:ADOI:10.16232/j.cnki.1001-4179.2018.17.002㊀㊀在当前全面推行河长制的大背景下ꎬ地方各级政府对辖区水环境问题非常重视ꎬ特别是在行政交界地区ꎬ水系河湖的环境问题更是各方关注的焦点ꎮ汉江作为长江的最大支流ꎬ其上游末端的丹江口水库是南水北调中线工程的水源地ꎬ担负着缓解我国北方用水压力的重任ꎻ中下游干流流经了14个县市区ꎬ也是湖北㊁河南两省重要的工农业取水和居民用水水源地ꎮ然而由于近年来汉江中下游水体富营养化加剧ꎬ水华现象频发[1]ꎮ自1992年春季水华首次大规模暴发以来ꎬ几乎隔年就会爆发ꎬ对沿江水体生态环境造成较大影响ꎬ特别是在2010年以后ꎬ水华暴发频率更高ꎬ且规模呈逐步扩大趋势ꎬ严重威胁了区域生态安全ꎬ给全面实施河长制工作带来了新的挑战[2]ꎮ作为河流水华的典型代表ꎬ汉江水华本质为硅藻水华ꎬ不同于出现在湖泊㊁水库等静水生态系统中的蓝㊁绿藻水华ꎬ大多数硅藻对低温耐受性强ꎬ且喜好生活在有一定流速的水体ꎬ除了对氮㊁磷等营养盐有一定需求外ꎬ还需利用环境中的硅酸盐来合成细胞壁ꎬ因此硅含量也是影响硅藻生长的一个关键因子ꎬ这些均为汉江水华在特定季节(春季)特定水文条件(枯水期)下的发生提供了前提条件ꎮ对于硅藻水华的成因及生物学原理ꎬ国内外已有相关研究成果ꎬ一般来说ꎬ藻类水华是多种环境因子综合作用的结果ꎬ其成因普遍认为是较高的营养盐加适宜的气象和水文条件所致ꎮ但对于硅藻水华ꎬ由于其种类繁多ꎬ生境较广ꎬ不同生态系统中水华形成的原因也可能存在差异ꎬ如大多认为河流型水华的发生归因于低流速㊁高营养盐和适中温度[3]ꎮ但也有学者指出ꎬ大型水利工程尤其是拦河大坝的建设对河流浮游生物结构会产生十分显著的影响[4-5]ꎮ其中ꎬ谢平等甚至指出ꎬ氮㊁磷等水质因子和水温等气候因子不是制约汉江水华发生的关键因子ꎬ水利工程影响下的流量㊁流速等水文因子才是制约汉江水华发生的关键因子[6]ꎮ通过对最新研究成果分析发现ꎬ目前对于硅藻水㊀㊀人㊀民㊀长㊀江2018年㊀华越来越形成这样一个共识:河流中水文状况㊁降水㊁温度等物理因素往往比水体营养盐水平等更为重要ꎬ而水文因子在水华暴发过程中很可能就是限制性因素[7]ꎮ基于该理论ꎬ作为流域管理机构的长江水利委员会通过汉江中下游梯级水库联合调度的方法治理汉江水华ꎬ曾一度取得了较好的效果ꎮ但从2018年2月最新暴发的水华情况来看ꎬ汉江水华形势有了新的变化ꎬ运用流量调节方法受到了一定的制约ꎮ本文拟就汉江水华暴发的新形势进行详细分析ꎬ并就新问题提出了新的对策方案ꎬ为积极推进河长制及汉江水华防治工作提供科学参考ꎮ1㊀2018年汉江水华暴发过程2018年2月上旬ꎬ经沿江水文站网工作人员调查了解ꎬ汉江中下游河段水体出现异常ꎬ疑似发生水华ꎮ经环境监测人员现场监测后确认ꎬ从2月8日开始ꎬ汉江皇庄以下河段呈现轻微水华现象ꎬ河段水体颜色出现异常ꎬ并不断加深ꎻ至2月11日ꎬ皇庄以下河段水体颜色加深ꎬ呈现棕褐色ꎬ并伴有浓烈的腥臭味ꎬ由此判断汉江又一次暴发了硅藻水华ꎮ为确保汉江中下游城乡居民用水安全ꎬ长江水利委员会启动应急预案ꎬ加大梯级水库群下泄流量进行流量调节ꎬ同时在汉江中下游皇庄至武汉约400km江段上开展了藻类逐日监测ꎮ至3月18日ꎬ全河段水华现象明显消退ꎬ水体颜色由棕褐色转浅绿色最后至无色ꎮ此次水华历时30余天ꎬ为有资料记载以来历时最长的一次ꎮ本次监测共设置了皇庄㊁沙洋㊁岳口㊁仙桃㊁汉川㊁宗关等6个断面(断面布置如图1所示)ꎬ其中皇庄代表为兴隆库区的入库断面ꎬ沙洋为兴隆库区断面ꎬ岳口㊁仙桃㊁汉川分别为兴隆大坝下游河段断面ꎬ而宗关则代表汉江最下游近入河口断面ꎮ断面具体监测参数包括水温㊁pH㊁溶解氧㊁饱和度㊁叶绿素a㊁藻密度㊁藻类优势种以及相应的水文参数ꎮ图1㊀应急监测断面布置示意Fig.1㊀Theschematicdiagramofemergencymonitoringsection自水华暴发后ꎬ长江委立即启动应急预案ꎬ加大丹江口㊁崔家营㊁兴隆等水利枢纽的下泄流量ꎬ同时增大引江济汉工程向汉江和东荆河的补水流量ꎬ以增加下游河段水位流量ꎬ消除水华发生的关键水文因子ꎮ沿江各地政府应急联动ꎬ管控沿江污染源排放ꎬ以限制水华发生的营养盐因子ꎮ监测结果显示ꎬ2月12~22日期间ꎬ皇庄站流量在834~962m3/s之间变动ꎬ兴隆站在648~890m3/s之间变动ꎬ仙桃站流量在834~962m3/s之间变动ꎬ皇庄㊁沙洋断面平均流速在0.4~0.5m/s之间变动ꎻ兴隆和仙桃站在0.6~0.8m/s之间变动ꎻ水华暴发期各监测断面水温最低为8.5ħꎬ最高为17.7ħꎬ其中沙洋断面平均温度为10ħꎬ仙桃断面平均温度为11ħꎬ宗关断面平均温度为12.6ħꎻpH值由初期的8.1上升至8.9ꎻ溶解氧变化范围为9.71~15.7mg/Lꎬ其饱和度一度达到了151%ꎮ以上参数均超过了硅藻水华暴发的警戒值(水温ȡ10ħꎬpHȡ8.0ꎬDOȡ12mg/L)[8]ꎬ可见此次汉江水华暴发程度较大ꎮ通过对各断面藻密度的监测发现(图2)ꎬ水华暴发的极值点出现在2月21日前后ꎬ即水华暴发后将近10dꎬ位于汉江下游入河口的宗关断面藻密度达到了3200万cell/Lꎬ之后呈下降趋势ꎬ但下降不明显ꎻ至3月5日ꎬ藻密度才开始显著下降ꎬ至3月7日ꎬ各断面下降至500万cell/L左右ꎬ同时ꎬ在皇庄断面监测到的优势种由原来的硅藻单优势转变为硅藻和绿藻双优势ꎬ由此说明ꎬ硅藻群体开始衰亡ꎬ新的藻种占据了优势ꎬ硅藻水华开始消退ꎻ至3月9日ꎬ各监测断面水体颜色逐步趋于正常ꎬ各断面藻密度在140万~320万cell/L之间ꎻ至3月13日ꎬ受晴朗天气状况影响ꎬ藻密度有小幅上升ꎬ在568万~688万cell/L之间ꎬ但全江段水体表观基本恢复正常ꎬ水体无色无味ꎮ图2㊀水华暴发期各断面藻密度变化趋势Fig.2㊀Thevariationtrendofalgaedensityindifferentsectionsinwaterbloomperiod2㊀水华成因分析对于之前汉江水华的成因分析ꎬ大多数研究结果主要集中在3个方面:①水质因素ꎮ汉江中下游地区排污量日益严重ꎬ藻类生长所需的氮㊁磷等营养盐过剩ꎮ②气候因素ꎮ春季气温偏暖ꎬ加之合适的光照条件ꎬ促进藻类大量繁殖ꎮ③水文因素ꎮ受长江较高水8㊀第17期㊀㊀㊀王㊀俊ꎬ等:2018年汉江中下游水华成因分析与治理对策位顶托和汉江流量减少的共同作用ꎬ汉江水流速度变缓ꎬ流速减小ꎬ水体表现出湖泊特性ꎬ为水华的发生提供了环境[9-10]ꎮ但纵观此次水华ꎬ相比过去形成条件ꎬ又出现了新情势:(1)水华暴发范围扩大ꎮ之前发生的水华主要集中在仙桃至武汉新沟段ꎬ水华暴发峰值影响范围约离河口200km区域为主ꎬ而此次暴发的水华延伸到了皇庄断面ꎬ距离入河口400余kmꎬ在兴隆库区的沙洋断面监测到的水华暴发期藻密度达到了1700万cell/Lꎬ由此说明ꎬ水华暴发区已经延伸至兴隆库区ꎮ(2)在大流量冲刷下水华日久不退ꎮ针对过去水华的研究ꎬ很多研究表明当仙桃断面流量在500m3/s以上时ꎬ水华便可逐步消退ꎻ殷大聪等还利用历史资料分析得出ꎬ通过水库水量联合调度ꎬ使仙桃站的流量大于800m3/sꎬ对应满足90%保证率时可防治水华[11]ꎮ但此次从水华暴发初期ꎬ丹江口㊁兴隆等加大下泄流量ꎬ仙桃站流量保持在800m3/s以上ꎬ甚至最大时达到了1230m3/sꎬ水华现象仍不见好转ꎮ面对如此形势ꎬ我们结合水华暴发期的监测资料及历史经验ꎬ总结分析了以下几点成因ꎮ2.1㊀硅藻优势藻种种源问题一直以来针对汉江硅藻水华的优势种均是以小环藻为研究对象[12]ꎬ但也有部分学者如郑玲玲㊁杨强等通过电子显微镜扫描后发现汉江水华优势种为冠盘藻[13-14]ꎮ小环藻和冠盘藻虽说同属硅藻ꎬ但其生活习性存在一定差异ꎮ如小环藻更喜好静水且磷充足的环境ꎬ而冠盘藻更容易在水体扰动较大ꎬ具有一定的流速及营养盐浓度波动较大的环境中占优势ꎮ所以针对此次水华ꎬ在上游不断增加来水情况下藻类仍占优势等情况推断ꎬ此次水华优势种极可能为冠盘藻ꎬ而非小环藻ꎮ通过对优势藻种的进一步鉴定ꎬ确定本次水华优势种为汉氏冠盘藻(Stephanodiscushantzschii)ꎬ分类上归属硅藻门㊁中心纲㊁圆筛藻目㊁圆筛藻科㊁冠盘藻属ꎮ镜检图片见图3ꎮ图3㊀水华优势种鉴定图片Fig.3㊀Identificationofthedominantspeciesofwaterbloom2.2㊀污染源控制问题从兴隆水库的入库端皇庄断面监测的水华现象可知ꎬ今年的水华已经延伸至兴隆库区ꎬ由此可见ꎬ目前兴隆库区的水体富营养化程度处于逐步加剧的过程ꎮ根据长江水利委员会2月份的水质监测资料可知(表1)ꎬ水体从丹江口库区流经襄阳后ꎬ在余家湖断面显示其氨氮和硝氮含量均有了一定程度的提高ꎬ由此说明兴隆库区水体接纳了部分上游和库区的污染物ꎬ其中就包含了来自襄阳等上游城市的排污ꎻ而在仙桃㊁集家嘴(入河口)发现其氮㊁磷含量也呈逐步升高的趋势ꎬ由此可知ꎬ汉江中下游水体正遭受着沿江面源污染的侵袭ꎬ沿江两岸的治污工作任重而道远ꎮ通过监测断面氮磷比的对比发现ꎬ仙桃㊁集家嘴的氮磷比更接近适合藻类繁殖的阈值(氮磷比=13)[15]ꎬ而余家湖断面的氮磷比到了86ꎬ远远超过藻类适宜的范畴ꎬ这也解释了为何在襄阳河段附近还未出现水华ꎮ表1㊀汉江中下游部分断面2月份营养盐监测结果Tab.1㊀ThenutrientmonitoringresultsofpartialsectionsinFebruary断面名称氨氮/(mg L-1)硝氮/(mg L-1)总氮/(mg L-1)总磷/(mg L-1)氮磷比丹江口坝下0.091.241.440.0348余家湖0.121.601.720.0286仙桃0.011.761.770.0919集家嘴0.211.681.890.10182.3㊀特殊的水文气象情势通过图2各监测断面的藻密度变化趋势分析可知ꎬ各监测断面从最上游的沙洋至近河口的宗关ꎬ藻密度呈现递增的趋势ꎬ在时空分布上呈现一种 时滞 现象ꎬ主要原因为下游河段除了承受自身的藻类繁殖ꎬ还需接受上游冲下来的藻群ꎬ呈现一种累积的状态ꎮ同时ꎬ受天气原因的影响ꎬ藻类繁殖能力也出现波动ꎬ这为 时滞 现象的另一方面ꎬ如在2月20日经历了降雨之后ꎬ各断面藻密度在21ꎬ22日均出现了不同程度下降ꎬ而之后随着天气转晴ꎬ藻密度又有上升趋势ꎮ由此说明ꎬ气候原因特别是光照在水华暴发过程中起到了重要的作用ꎮ再看图2各监测断面的藻密度变化趋势ꎬ从2月20日至3月2日左右ꎬ兴隆以下断面藻密度均有下降趋势ꎬ这可能就是水量调度的效果ꎬ从一定程度上遏制了藻类的进一步暴发ꎻ但在沙洋断面同时期却不降反升ꎬ故需分析为何其上游的丹江口水量调度效果不显著ꎮ从相关水文监测资料分析发现ꎬ以3月3日为例ꎬ同期皇庄和沙洋站的断面流量均为1100m3/sꎬ但断面流速却相差较大ꎬ皇庄站断面流速为0.75m/sꎬ而沙洋站则只有0.31m/sꎬ由此可见ꎬ兴隆库9㊀㊀人㊀民㊀长㊀江2018年㊀区的存在 弱化 了上游水量冲刷的效果ꎬ同时给库区藻类的繁殖提供了缓冲空间ꎮ因此ꎬ推测此次水华日久未衰的主因在于兴隆库区水华未能得到有效控制ꎬ随着兴隆水利枢纽下泄流量的增加ꎬ藻类被源源不断地输送至坝下游ꎬ导致宏观上表现为丹江口水量调度作用不明显ꎮ2.4㊀其他方面的原因以上三方面可能是造成此次水华暴发程度超预期的主要原因ꎮ除此之外ꎬ有关学者认为长江水位的顶托作用及汉江中下游大幅下降的泥沙含量问题对水华的发生也起了一定的作用[10ꎬ15]ꎮ通过查阅水华暴发期汉口水文站水位流量资料发现ꎬ近期长江武汉段水位较同时期高ꎬ以2月10日汉口站水文情势为例ꎬ当天断面平均流量为15100m3/sꎬ较2月份多年平均流量(约10000m3/s)高出了近50%ꎬ由此可见ꎬ长江水位顶托作用减小了汉江中下游水面比降ꎬ从一定程度上降低了水面流速ꎬ对抑制水华的发生产生了不利影响ꎮ对于汉江泥沙问题ꎬ随着梯级水库群的建立ꎬ下游河段水体泥沙含量越来越低ꎬ从藻类生理特性上分析ꎬ这将放大光照对藻类繁殖的作用ꎮ由于硅藻表面的硅壳质量较重ꎬ一般其是悬浮于水体中下位置ꎬ这与蓝藻等漂浮于水体表面不同ꎮ水体中的泥沙原本可以为硅藻遮挡一部分阳光ꎬ阻碍其进行光合作用生长ꎬ但随着泥沙含量的减小ꎬ光照更容易穿透水体ꎬ为藻类生长提供更充足的光照ꎬ导致在相同天气条件下也更容易暴发水华ꎮ除此之外ꎬ引江济汉工程的应急调度对本次水华的抑制作用效果存疑ꎮ如图1所示ꎬ引江济汉出水口位于兴隆水利枢纽下游ꎬ对于本次发生在兴隆库区的水华而言ꎬ该工程的应急调度显然是没有作用的ꎻ而对于发生在兴隆水利枢纽下游河道的水华ꎬ引江济汉工程200m3/s的调水规模对下游河道的稀释作用有限ꎬ反而从营养盐角度来说ꎬ由于长江干流氮磷营养盐含量要明显高于汉江ꎬ因此引江济汉工程将长江水调入汉江后ꎬ从某种意义上来说是对汉江下游发生水华河道营养盐的补充ꎬ反而还会加剧水华暴发的风险ꎮ3㊀河长制下治理对策通过以上对此次水华暴发的主要原因分析ꎬ提出以下几点治理对策ꎮ3.1㊀严控污染输入汉江中下游水体富营养化严重是水华发生的根本原因ꎮ目前汉江中下游水体中氮磷含量较高ꎬ已充分满足水华形成的必要条件ꎮ随着今年水华范围的进一步延伸ꎬ说明汉江中下游的流域污染防止工作还需进一步加强ꎬ特别是在河长制管理框架下ꎬ汉江河长制应分段落实到位ꎬ沿江各地市应充分重视本河段内污染控制工作ꎬ严防不达标的工农业废水㊁生活污水等直排入河ꎬ逐步提高面源污染的防控能力ꎬ尤其在兴隆库区ꎬ应集中进行污染源排查和管控ꎬ压减污染物排放入河ꎮ2018年ꎬ在河长制推动下湖北省率先出台了«湖北省汉江中下游流域污水综合排放标准»(简称«汉江标准»)ꎮ«汉江标准»比现有18个行业排放标准总体在 重点保护水域 提严了45%左右ꎬ在 一般保护水域 提严了35%左右ꎬ这将有利于倒逼企业转型升级㊁推动绿色发展ꎬ促进流域产业结构优化和空间布局合理调整ꎬ改善汉江水环境质量问题ꎮ因此相关部门应在新时期治水理念下严格执行新标准ꎬ只有改善汉江整体水生态环境ꎬ才是永久防治汉江水华发生的根本方法ꎮ3.2㊀优化水量调度方案通过水库群联合调度ꎬ调节生态流量是防治汉江水华的应急办法ꎮ生态调度的目的是尽量消除水华形成的水文条件ꎬ防止水华发生ꎮ通过此次水华应急调度得到的启示ꎬ今后应进一步优化调度方案ꎬ特别是在水华暴发前的敏感时期ꎬ如发现在兴隆库区有出现水华迹象ꎬ首先应加大兴隆的下泄流量ꎬ降低库水位ꎬ拉升库区及坝下游河段的水面流速ꎬ以控制藻类繁殖的总体水文环境ꎻ然后再加大丹江口下泄流量ꎬ进一步增加库区水面流速ꎬ补充库区水量ꎬ稀释藻类密度ꎮ对引江济汉等调水工程的使用应根据周围环境条件谨慎选择ꎬ且不可盲目决策ꎮ从此次水量调度的经验来看ꎬ过早增加丹江口的下泄水量对水华防控帮助有限ꎬ甚至是浪费了宝贵的南水北调水源ꎮ此外ꎬ鉴于兴隆库区水体富营养化日益严重ꎬ日常库区换水频率还需增加ꎮ以兴隆库区4.85亿m3设计库容计算ꎬ如按应急调度时的800m3/s流量进行下泄换水ꎬ则最少也需要1周左右ꎬ这对水华暴发期藻类控制是极为不利的ꎮ3.3㊀完善管理机制考虑到汉江水环境保护工作是一项长远的工程ꎬ汉江流域的生态环境涉及沿江6省市的20个地区㊁78个县市约4000万人民对美好生活的追求ꎬ故应积极完善相关管理机制ꎬ加强汉江流域水量水质统一管理ꎬ强化流域机构协调㊁指导㊁监督㊁监测作用ꎬ特别是在 节水优先㊁空间均衡㊁系统治理㊁两手发力 的新时期水利工作方针指导下ꎬ各级政府部门要积极协同高等院校㊁科研院所提高科研创新能力ꎬ研究系统完善的应用管理机制ꎬ保证河湖长制长效运行ꎬ为建设生态优美的流域环境提供保障ꎮ01㊀第17期㊀㊀㊀王㊀俊ꎬ等:2018年汉江中下游水华成因分析与治理对策4㊀结语(1)此次汉江水华历时30余天ꎬ为有资料记载以来历时最长的一次ꎮ本次硅藻水华优势种为汉氏冠盘藻(Stephanodiscushantzschii)ꎬ暴发期其藻密度最高达到了3200万cell/Lꎮ水华影响范围从原先的武汉至仙桃段延伸至了兴隆库区ꎬ水华形势有了新的变化ꎮ(2)长江水利委员会在水华暴发期的应急调度措施显著遏制了水华现象的进一步加剧ꎬ发挥了良好的作用ꎮ随着汉江中下游梯级水库建设的逐步完成ꎬ水华形势发生了一定的变化ꎬ对应的应急调度方案仍可进一步优化ꎬ这给流域应急调度工作带来了新的启示和新的要求ꎮ(3)水华发生的根本原因是汉江中下游水体富营养化问题ꎬ所以在目前形势下ꎬ应以全面实施河长制为契机ꎬ严控污染输入ꎬ加强流域面源防控能力ꎬ改善流域水生态环境ꎻ流域水量调度作为水华暴发期的应急措施ꎬ在面临不断变化的环境问题时需要逐步优化和完善ꎬ以提升流域机构在河长制中的协调㊁指导㊁监督㊁监测作用ꎮ致谢感谢长江水利委员会水文局㊁长江流域水环境监测中心等单位的同志在采样㊁样品测试等方面付出的辛勤劳动ꎬ同时也感谢中科院南京地理湖泊所陈宇炜研究员㊁上海师范大学王全喜教授在藻类鉴定方面提供的技术支持ꎮ参考文献:[1]㊀窦明ꎬ谢平ꎬ夏军ꎬ等.汉江水华问题研究[J].水科学进展ꎬ2002(5):557-561.[2]㊀张德兵ꎬ钱宝ꎬ张育德.汉江水华的特征水质参数分析[J].水资源研究ꎬ2016(4):402-408.[3]㊀潘晓洁ꎬ朱爱民ꎬ郑志伟ꎬ等.汉江中下游春季浮游植物群落结构特征及其影响因素[J].生态学杂志ꎬ2014(1):33-40.[4]㊀谢平ꎬ窦明ꎬ夏军.南水北调中线工程不同调水方案下的汉江水华发生概率计算模型[J].水利学报ꎬ2005(6):727-732.[5]㊀李柏山ꎬ李海燕ꎬ周培疆.汉江流域水电梯级开发对生态环境影响评价研究[J].人民长江ꎬ2016ꎬ47(23):16-22.[6]㊀谢平ꎬ夏军ꎬ窦明ꎬ等.南水北调中线工程对汉江中下游水华的影响及对策研究(Ⅰ) 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