松花湖富营养化评价及防治措施

2010-04-25孙立新

中国水利 2010年19期

汤洁，孙立新、，边境，朱蕾

（1.吉林大学环境与资源学院，130062，长春；2.吉林省水利厅，130051，长春；3.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，130000，长春）

湖泊富营养化是一个极为复杂的生态过程，水体富营养化评价是对水体富营养化发展过程中某一阶段营养状况的定量描述。其主要目的是通过对具有水体富营养化代表性指标的详细调查，判断该湖泊的营养状况，了解其富营养化进程及预测其发展趋势，为水体水质管理及富营养化防治提供科学依据。当前世界各国广泛使用的评价方法有特征法、参数法、生物指标法、营养状态指数法和入湖磷浓度—湖泊富营养化状态响应关系评价法等。本文采用修正的卡森状态指数法进行松花湖水体富营养化评价。

一、松花湖概况

松花湖流域位于吉林省中南部，地跨13个市县区，约占全省总面积的22.7%。流域内形成以白山湖、红石湖、松花湖为主体的三湖保护区。松花湖上游主要有松花江干流及辉发河、蛟河等支流。按水系分布，可将松花湖流域分为松花湖区、蛟河区、松花江源头区和辉发河4个区间。流域多年平均天然年径流量为133.2亿m3，多年平均入库水量为128亿m3，其天然径流量占吉林省松花江流域地表水资源总量的81.7%，占全省地表水资源总量的38.7%。松花湖流域生态环境的好坏，关系到全流域综合功能的发挥。多年来，由于没有对生态保护与环境治理和综合开发进行统筹考虑，使流域内资源遭到破坏，生态失去平衡，水土流失加剧，入湖泥沙及污染物逐年增加，水质污染越来越重。

二、松花湖富营养化评价因子的选择

选择湖泊富营养化评价指标为叶绿素 α （chla）、总磷（TP）、总氮（TN）、透明度（SD）、高锰酸盐指数（CODMn）等 5 项参数。

参考国内外湖泊富营养化评价标准，根据松花湖流域的水质特征以及评价标准，将营养状态分为贫营养（综合营养状态指数小于30）、中营养（综合营养状态指数在大于或等于30，小于或等于50之间）、轻度富营养（综合营养状态指数在大于50和小于或等于60之间）、中度富营养（综合营养状态指数在大于60和小于或等于70之间）、重度富营养（综合营养状态指数大于70）5个等级。

三、富营养化评价

1.监测断面选取

松花湖流域主要汇水区集中在以白山湖、红石湖和松花湖为主体的三湖区间，污染物通过地表径流汇入湖泊，因此该三湖区间污染物浓度最高，污染物最为集中。其中松花湖面积最大，处于主要汇水区的核心位置，污染最严重，因此在选取监测站点时按照白山湖—红石湖—松花湖顺序依次选择7个监测站点，按上游至下游顺序排列，即白山水库、红石水库、辉发河、桦树林、小荒地、沙石浒、丰满水库。其中，白山水库、红石水库为湖区水坝上监测断面；其余5个断面均在松花湖区域：桦树林、沙石浒、丰满为湖体断面，辉发河、小荒地分别为辉发河和蛟河的入湖口断面。

2.评价结果

（1）各断面富营养化程度评价

评价采用2003—2007年5年水质监测数据，将2003—2007年各监测断面的参数营养状态指数取平均值并计算综合营养状态指数，得到表1。

从表1可知，在这5个富营养化影响因子中，TN的污染指标最重，其次是TP和CODMn指数，最轻的是叶绿素。红石水库断面的综合营养状态指数最低，其次是白山水库和丰满水库断面指数也较低，说明这三处断面富营养化程度相对较小。而松花湖区另4个断面综合营养状态指数较高，其中辉发河河口达到55.75，为最高。全流域的综合营养化指数为45.64。该流域富营养化总体处于中营养阶段。但辉发河河口富营养程度较高，已达到轻度富营养化程度。该现象与辉发河为松花湖第一大支流，从上游带来很多污染物有密切关系。

（2）各断面年际变化趋势分析

基于2003—2007年5年监测数据，对松花湖流域各断面各年份进行了富营养化状态评价。

从评价结果可知，由于各监测断面地理位置不同和附近入湖河流的水质差异，其水体富营养化程度差异较大，将各断面5年来富营养化程度作平行性分析，得到图1。

从图1可以看出，7个监测断面中辉发河河口的富营养化程度最高，平均处于轻度富营养化状态，2003年最高达到中度富营养化。桦树林、小荒地、沙石浒和丰满水库断面变化趋势一致，除丰满水库断面平均处于中度营养化，其余3个断面均处于轻度富营养化。白山水库、红石水库污染程度最低，且水质稳定，连年保持富营养化下降趋势。从整体上看，松花湖流域处于中营养状态，由于近年加大对松花湖的水污染治理力度，营养化程度有所降低。

四、富营养化成因分析

松花湖区间富营养化程度从上游辉发河到丰满水库基本呈下降趋势，其原因主要在：

①上游水土流失严重，大量氮、磷等污染物随降雨径流进入湖体，造成水质恶化，富营养化问题突出。辉发河断面主要监测入湖最大河流辉发河水体状况，其富营养化程度最高，可见辉发河作为第一大支流，从点源和面源上带来很多污染物，使其断面的5种污染物指标远高于其他断面。而桦树林断面在辉发河下游，其部分指标却高于辉发河断面，说明污染源除来自辉发河外，木箕河及降水冲刷坡耕地造成大量表层径流，同时也形成了大面积面源污染。此外，位于蛟河入湖口的小荒地断面水体处于中营养化—轻度富营养化状态，说明其上游的蛟河也是松花湖一大污染源，大量污染物随蛟河径流入湖，加剧上游富营养化。

②松花湖水体是流动的，又具有河流的特点，有利于污染物的稀释扩散，增强了水体自净能力。在湖泊水体自净的条件下，污染物在运输过程中会逐渐被稀释降解。同时中下游湖水较深、湖面较宽、水体流速较缓等原因使固体悬浮物含量降低，并且湖体没有其他大型入湖河流的汇入，因此松花湖中下游水质要好于上游。

表1 2003—2007年松花湖流域各断面参数平均营养状态指数

五、松花湖富营养化防治对策

针对松花湖流域富营养化特征，借鉴国内外治理富营养化经验，提出以恢复湖体生态系统为主，控制外源与内源污染为辅，建立松花湖富营养化预警机制和综合防治体系，对松花湖流域富营养化进行科学治理。

1.加强流域水环境规划管理

打破现有的管理模式，成立由省政府直接领导下的针对松花湖流域的专门机构并赋予相应的职权，由多龙管水变为一龙管水，实现水务一体化管理，加强流域生态环境管理，确保松花湖流域水环境安全。

2.对污染源进行有效控制和治理

松花湖流域工业污染源多而集中分布，生活污染源少而分散分布。该流域点污染源79个，数量巨大，应加大集中治理力度，实现污染物排放总量控制，做好流域水土流失治理，控制农业面源污染，调整和优化农村产业结构，积极引进高科技成果，大力发展绿色农业、生态农业，达到间接降低营养物入湖负荷的目的。

3.加强流域水资源质量检测

目前对于松花湖流域的水质监测断面和监测项目数量较少，监测手段落后，自动监测尚属空白，无法获取水质状况的实时信息。彻底摸清污染物入河规律和入河数量必须增加监测断面数量，加大对污染源和入河排污口的监测力度，提高水质监测的整体水平和能力。另外，松花湖流域现有重点入河排污口44个，为满足水资源管理的需要，至少应在丰、平、枯每个水期进行1次全面的水量水质同步监测，以掌握污染物入河的真实情况。

4.建立科学的管理信息系统

结合目前松花湖流域的实际情况，应建立一套完整的信息管理系统，由水资源管理部门负责，由相关单位参与，对数据和信息及时更新和维护，实现资源共享。加大对监测机构、队伍、设备和技术方面的投入力度，尽快提高统一、科学、高效的松花湖流域监测、预报和应急管理能力。建立流域水污染事故预警和应急处理体系，建立水污染事故处理会商机制以及相应的信息管理系统和决策支持系统，提高对突发水污染事故的处理能力。