曹文鐘 孫玉鳳
(東北石油大學(xué),大慶,163318)
水體富營(yíng)養(yǎng)化是指水體氮、磷等有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量富集所引起的藻類等浮游生物異常增殖、水體溶解氧減少、水質(zhì)惡化、魚類及其他生物大量死亡的一種現(xiàn)象[1-3]。庫(kù)里泡是大慶市重要的排污、泄洪河道——安肇新河上最終控制水體,大慶市區(qū)的大部分污水經(jīng)過(guò)庫(kù)里泡進(jìn)入松花江。隨著大慶市人口的不斷增加,工業(yè)化、城市化以及農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的快速推進(jìn),庫(kù)里泡每年接納各種污水6000×104t以上,庫(kù)里泡水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象日益加重。安肇新河入松花江閘口距離下游的哈爾濱四方臺(tái)飲用水水源地僅128 km。庫(kù)里泡水質(zhì)不斷惡化,不僅直接影響松花江水質(zhì),而且還對(duì)哈爾濱市城鎮(zhèn)居民的飲用水安全構(gòu)成威脅。所以加強(qiáng)對(duì)庫(kù)里泡流域污水的治理,以及修復(fù)和改善其水域的生態(tài)系統(tǒng)和功能,勢(shì)在必行,意義重大。
庫(kù)里泡位于大慶市大同區(qū)、肇州縣、肇源縣三地交界處,地處東經(jīng) 124°46'至 125°54',北緯 45°47'至46°58'之間,地勢(shì)平坦、周邊地區(qū)道路交通便利。水域呈“葫蘆”狀,南北長(zhǎng)約16 km,東西最寬處約5 km,面積約為 81 km2,平均水深 1.0 ~1.2 m,最大庫(kù)容量9100×104m3,多年平均降水量380~470 mm,年平均日照時(shí)數(shù)2840 h,年平均有效積溫3000℃,年平均氣溫2.2~4.4℃,11月到次年3月為冰凍期,結(jié)冰深度0.86 m,結(jié)冰期160 d。
根據(jù)國(guó)家環(huán)保部制定的《湖泊(水庫(kù))富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)方法及分級(jí)技術(shù)規(guī)定》,對(duì)庫(kù)里泡富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)行評(píng)價(jià)。選取葉綠素a、總磷、總氮、透明度、高錳酸鹽指數(shù)5個(gè)項(xiàng)目作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。
綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù):
式中:T(∑)表示綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù);T(j)代表第j種參數(shù)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù);Wj為第j種參數(shù)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的相關(guān)權(quán)重,其中葉綠素a為0.2663,總磷為 0.1879,總氮為 0.1790,透明度為 0.1834,高錳酸鹽指數(shù)為0.1834。
營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù):
式中:Chla為葉綠素;SD為透明度;TP為總磷;TN為總氮;CMn為高錳酸鹽指數(shù)。
采用0~100的一系列連續(xù)數(shù)字對(duì)湖泊(水庫(kù))富營(yíng)狀態(tài)進(jìn)行分級(jí):T(∑)<30,貧營(yíng)養(yǎng);30≤T(∑)≤50,中營(yíng)養(yǎng);50<T(∑)≤60,輕度富營(yíng)養(yǎng);60<T(∑)≤70,中度富營(yíng)養(yǎng);T(∑)>70,重度富營(yíng)養(yǎng)。
評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)采用庫(kù)里泡2012年5—8月的水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果,在庫(kù)里泡入口(1#)、最窄處(2#)、中心(3#)和出口(4#)設(shè)置4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn),具體監(jiān)測(cè)點(diǎn)位如圖1所示。
圖1 庫(kù)里泡水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位示意圖
各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)監(jiān)測(cè)值的平均值及各采樣點(diǎn)富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)結(jié)果見表2。從評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出,4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水體均處于重度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài),但同時(shí)也存在一定的差異性。入口處富營(yíng)養(yǎng)化最為嚴(yán)重,由于進(jìn)入庫(kù)里泡的污水部分沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理,導(dǎo)致大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)富集在此,造成該區(qū)域的污染較為嚴(yán)重;庫(kù)里泡最窄處由于水面狹小、水流緩慢,污染物質(zhì)不能很快地稀釋和降解,因此水質(zhì)也較差;出口處水質(zhì)相對(duì)入口水質(zhì)較好,但沒(méi)有太大變化,依然處于重度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài),說(shuō)明水體的自凈能力極低,水體生態(tài)系統(tǒng)已失去平衡,污染非常嚴(yán)重。
庫(kù)里泡污染源主要分為外源污染和內(nèi)源污染,外源污染主要包括庫(kù)里泡周圍城市生活污水、工業(yè)廢水構(gòu)成的點(diǎn)源污染和陸地地面雨水沖刷、湖面降水等構(gòu)成的面源污染;內(nèi)源污染主要由底泥中氮、磷的釋放造成的,在外源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)入湖減少之后,內(nèi)源釋放仍可維持水體繼續(xù)保持富營(yíng)養(yǎng)化水平[4-5]。
表2 庫(kù)里泡水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)結(jié)果
近幾年來(lái),庫(kù)里泡污染物排放持續(xù)超過(guò)了自身的水環(huán)境承載能力,造成了水體污染,且污染程度不斷加劇,富營(yíng)養(yǎng)化也隨之發(fā)生。由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入過(guò)剩,引起藻類大量繁殖,過(guò)多的消耗水中的氧,使魚類、浮游生物缺氧死亡,它們的尸體腐爛又造成水質(zhì)污染,近而導(dǎo)致了庫(kù)里泡生態(tài)結(jié)構(gòu)的失調(diào)[6-8]。
據(jù)統(tǒng)計(jì)2010年入河污水總量6016×104t,入河COD 13480 t、氨氮1517 t;其中工業(yè)廢水3723×104t,COD 8167 t、氨氮 777 t;城市生活污水 2293 ×104t,COD 5313 t、氨氮 740 t。由此可見,多點(diǎn)源的污染物控制是庫(kù)里泡水體修復(fù)的關(guān)鍵與重點(diǎn),各點(diǎn)源排放的污水應(yīng)達(dá)標(biāo)處理后進(jìn)入庫(kù)里泡。
庫(kù)里泡流域的水源一部分來(lái)自雨水和大慶市的生活污水、工業(yè)廢水以及一少部分的養(yǎng)殖業(yè)污水;另一部分是安達(dá)地區(qū)的工業(yè)廢水和生活污水,通過(guò)興隆干渠合并八里泡、鐵路泡的工業(yè)廢水,一起排入安肇新河進(jìn)入庫(kù)里泡。沒(méi)有其它凈化生態(tài)補(bǔ)水,全部依靠庫(kù)里泡自凈后的污水作為生態(tài)補(bǔ)水。由于得不到環(huán)境用水的補(bǔ)充,水體底泥的日積月累,環(huán)境容量越來(lái)越小,自凈能力越來(lái)越差。
另外,大慶地勢(shì)東北高、西南低,境內(nèi)沒(méi)有天然河流,排水不暢進(jìn)一步加速了水污染進(jìn)程。在枯水期地表徑流、生活污水及工業(yè)廢水在水體中流動(dòng)性較差,河水置換周期長(zhǎng),流速緩慢,這就給氮、磷引起的水體富營(yíng)養(yǎng)創(chuàng)造了條件,水體水質(zhì)惡化是必然的。
自20世紀(jì)90年代后期,每年夏季,庫(kù)里泡出現(xiàn)了大量的撈“魚食”人員,每年撈取“魚食”的質(zhì)量(干質(zhì)量)在千噸左右。所謂的“魚食”,實(shí)際是水中的浮游動(dòng)物。大約經(jīng)過(guò)10年捕撈,庫(kù)里泡水體中的浮游動(dòng)物捕撈殆盡。
2012年5—8月對(duì)庫(kù)里泡浮游動(dòng)植物進(jìn)行監(jiān)測(cè),共檢出浮游動(dòng)物25種,密度較小,為360~2187個(gè)·L-1,平均值為 1145個(gè)·L-1;春季以水螨為主要優(yōu)勢(shì)種,夏季以輪蟲為主,1#、2#采樣點(diǎn)分別以泡輪蟲屬(Pompholyx)、多肢輪蟲屬(Polyartha)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),3#、4#采樣點(diǎn)都以異尾輪蟲屬(Trichocerca)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。共檢出浮游藻類238種,密度為9.16×105~17.46 ×105個(gè)·L-1,平均值為 13.22×105個(gè)·L-1;以綠藻占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),1#、2#和 3#采樣點(diǎn)主要優(yōu)勢(shì)種為四角十字藻(Crucigenia quadrata)、湖生卵囊藻(Oocystis lacustis),4#采樣點(diǎn)主要優(yōu)勢(shì)種為雙對(duì)珊藻(Scenedenus bijuga)和短棘盤星藻(Pediastrum boryanum);其中湖生卵囊藻為水體污染指示種[9],雙對(duì)珊藻為中富營(yíng)養(yǎng)型指示種,短棘盤星藻為中營(yíng)養(yǎng)型指示種,說(shuō)明庫(kù)里泡富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象已非常嚴(yán)重[10]。
從監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看出,目前庫(kù)里泡水體中以細(xì)菌、浮游植物及有機(jī)碎屑為食的浮游動(dòng)物數(shù)量很少,部分浮游植物數(shù)量迅速增加,水生食物鏈遭到破壞,生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,原有生態(tài)系統(tǒng)的完整性和多樣性被破壞,導(dǎo)致水生生態(tài)系統(tǒng)因失去平衡而崩潰,庫(kù)里泡水體向富營(yíng)養(yǎng)化的方向發(fā)展[11-12]。
要改善庫(kù)里泡的富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)狀,必須采取綜合措施,對(duì)污染源進(jìn)行全面的控制,并從生態(tài)學(xué)的角度實(shí)施生態(tài)恢復(fù)措施,同時(shí)環(huán)保部門應(yīng)加強(qiáng)庫(kù)里泡水環(huán)境管理與監(jiān)督工作。
庫(kù)里泡的污染主要來(lái)源于點(diǎn)源和面源污染。應(yīng)修建截污工程和城市污水處理廠削減點(diǎn)源污染,將直接排入庫(kù)里泡的未經(jīng)處理的廢水,通過(guò)截污管道收集后引到污水處理廠,進(jìn)行達(dá)標(biāo)處理后排放入河。從根本上截?cái)嗤獠枯斎朐矗顾w失去營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)富集的可能性。通過(guò)“清水入河”,改善庫(kù)里泡水質(zhì)。
沿河面源污染物主要來(lái)源于湖邊農(nóng)田施肥或者噴灑農(nóng)藥,應(yīng)適當(dāng)將部分農(nóng)田退耕還林或者還草;控制氮肥施用量,平衡氮、磷、鉀的比例;另外可推廣有機(jī)肥還田、“微生物菌肥”和廣滴灌技術(shù)等方式,在節(jié)約水資源、提高化肥使用效率的同時(shí),控制農(nóng)業(yè)徑流,避免農(nóng)田多余的水排入庫(kù)里泡[13]。
目前,調(diào)水改善水環(huán)境的方法在國(guó)內(nèi)外有較多成功實(shí)例,如東華盛頓的Moses湖[14]、荷蘭Veluwemeetr湖、西雅圖Green湖都成功地進(jìn)行過(guò)引水治理;國(guó)內(nèi)太湖流域“引江濟(jì)太”調(diào)水工程[15]、南京玄武湖[16]、杭州西湖[17]、昆明滇池[18]、武漢東湖[19]等,都采用了外流引水進(jìn)行治理,取得了一定成效。
為了保證城市用水,改善松嫩平原西部生態(tài)環(huán)境,大慶市已先后建成了以嫩江為水源的“北引”、“中引”和“南引”三處主要引水工程,效果顯著。因此,可以考慮引嫩江水入庫(kù)里泡,補(bǔ)充生態(tài)用水,從而增大水環(huán)境容量;調(diào)整水體流態(tài),縮短水體更新周期;促進(jìn)水力交換,加快污染物擴(kuò)散速度,降低含氮、磷污染物質(zhì)向底泥沉積的速率,有效地控制水體內(nèi)部氮、磷富集;同時(shí)增加水體中浮游動(dòng)物的數(shù)量,修復(fù)水生食物鏈,恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的完整性和多樣性,從而提高庫(kù)里泡的整體自凈能力[20-21]。
建立濕地保護(hù)帶是我國(guó)絕大多數(shù)內(nèi)陸湖泊水體修復(fù)工作最為積極有效的方法。濕地系統(tǒng)能有效阻滯、截留地表徑流攜帶的懸浮物,降解營(yíng)養(yǎng)物和其他有機(jī)物,是一種有效遷移、控制地表徑流中營(yíng)養(yǎng)物入河的方法。所以,可考慮將沿庫(kù)里泡地勢(shì)低洼、易澇、經(jīng)濟(jì)效益不高的農(nóng)田、魚塘等恢復(fù)為濕地,通過(guò)種植蘆葦、香蒲、睡蓮等植物,改造成人工濕地生態(tài)系統(tǒng),發(fā)揮生物凈化作用,去除水中的COD、氮、磷等污染物質(zhì)。
在湖泊的保護(hù)中,管理與治理同等重要,當(dāng)前庫(kù)里泡的管理仍比較薄弱,形成一面治理,一面又污染的局面。因此必須強(qiáng)化相關(guān)部門對(duì)庫(kù)里泡的管理,取締人為捕撈“魚食”的行為,并加強(qiáng)對(duì)人為干擾的監(jiān)督。從而保護(hù)水體中的浮游動(dòng)物,恢復(fù)水生食物鏈,完善水生態(tài)系統(tǒng)的完整性和多樣性,構(gòu)建自凈能力強(qiáng)、穩(wěn)定性高的水生生態(tài)系統(tǒng)。使管理與治理同時(shí)并進(jìn),否則,只治理不管理,庫(kù)里泡富營(yíng)養(yǎng)化的程度還會(huì)加劇。
法制不健全也是造成庫(kù)里泡富營(yíng)養(yǎng)化的一個(gè)重要原因。要徹底改變庫(kù)里泡污染現(xiàn)狀,必須加強(qiáng)環(huán)境立法,同時(shí)要強(qiáng)化環(huán)境監(jiān)督,早日將庫(kù)里泡水污染防治工作納入法制化的軌道,并制定相配套的政策措施和管理辦法,在治理的同時(shí)堅(jiān)決控制新污染源的產(chǎn)生。
現(xiàn)在的庫(kù)里泡富營(yíng)養(yǎng)化非常嚴(yán)重,因此如何治理庫(kù)里泡,已經(jīng)成為迫在眉睫的任務(wù)。庫(kù)里泡生態(tài)環(huán)境的修復(fù)是一項(xiàng)長(zhǎng)期而復(fù)雜的工作,在治理過(guò)程中中,任何單一的措施都很難有效地控制富營(yíng)養(yǎng)化,有時(shí)甚至還會(huì)導(dǎo)致富營(yíng)養(yǎng)化程度加劇。因此在實(shí)際工作中,通常綜合多種治理措施,以期達(dá)到最佳效果。
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