三峡库区小江富营养化现状及防治建议

左新宇 兰 峰 杜小兵 程 帅

(长江委水文局长江上游水环境监测中心，重庆 江北 404400)



三峡库区小江富营养化现状及防治建议

左新宇 兰 峰 杜小兵 程 帅

(长江委水文局长江上游水环境监测中心，重庆 江北 404400)

分析小江近10 a的监测数据发现，自三峡水库蓄水运用以来，库区支流小江流速缓慢，总磷、总氮等营养物质逐渐积累，尤其是总磷，其含量上升明显，水体富营养化状况不断加重，水华频发。对此，主要从氮磷含量等方面对小江水体营养状况进行了评价分析，并从营养削减控制和水力学调节等角度提出了若干建议，以期为小江乃至库区支流的富营养化防治提供参考。

库区支流；小江；营养物质；水华；富营养化防治；三峡水利枢组

自三峡水库蓄水以来，大坝以上几百公里的天然河道已逐渐变成河道型水库。成库之后，河道回水区面积增大，水流减缓，水体自净能力减弱，库区支流和库湾的营养盐、无机和有机颗粒物滞留时间延长，容易出现富营养化现象。

小江位于重庆市开县、云阳县境内，流域面积5 200 km2，河长180 km，下游河口距三峡大坝247 km，是库区左岸重要的一级支流。三峡水库正常蓄水后,小江回水区延长至60 km左右，上端延伸至开县渠口镇境内，回水区面积增大，富营养化情况不断加重。据不完全统计，小江已经发生了多起水华，具体状况如下所述。

(1) 2005年。小江出现小环藻、多甲藻[1](或拟多甲藻[2])水华，7月出现颤藻水华。

(2) 2006年。小江等库区支流出现水华，类型多样，总体呈现出由河流型(硅藻、甲藻等)向湖泊型(绿藻、隐藻等)演变的趋势[3]。

(3) 2007年。小江回水区相继发生了早春的浮萍疯长、初夏小空星藻、水华鱼腥藻水华等现象[4]。

(4) 2008年。4～5月，小江(澎溪河)出现了角甲藻水华，并伴有微囊藻和鱼腥藻疯长现象[5-6]。

(5) 2009年。小江等15条库区支流暴发藻类水华[7]。春季，小江高阳段出现美丽星杆藻水华；夏季，小江回水区局部水域暴发蓝藻水华。5月的优势种类为水华鱼腥藻，6月的主要优势种类为微囊藻[8～10]。

(6) 2010年。小江等11条库区主要支流回水区有水华出现[11]，4月，回水区局部区域连续暴发了鱼腥藻水华、硅藻水华；5月，流域自渠马以下河段出现鱼腥藻水华，肉眼可见其零星蓝藻絮团[6]。

(7) 2011年。小江等库区主要支流有水华出现。水华优势种主要为硅藻门的小环藻、甲藻门的多甲藻、绿藻门的丝藻、蓝藻门的束丝藻及隐藻门的隐藻[12]。

(8) 2012年。小江等库区主要支流监测到水华。优势种主要为小环藻、多甲藻、衣藻、束丝藻、微囊藻及隐藻门的隐藻[13]。

(9) 2014年。春夏季节出现了多甲藻、微囊藻水华[14]。

(10) 2015年。春季出现了甲藻水华。

(11) 2016年。5月，小江出现角甲藻、微囊藻水华；渠口段局部叶绿素高达961μg/L，水体呈现重度富营养化[15]。

1 材料与方法

1.1 监测时间与断面设置

自2004年起，对长江支流小江实施了持续的水质监测。水质监测断面设置在小江上，距该支流与长江交汇处约2 km处的云阳县双江大桥下。主要选取了2005～2014年10 a的监测数据进行探讨分析。

1.2 监测项目与方法

对小江开展了pH值、DO、高锰酸盐指数、BOD5、氨氮、亚硝盐氮、硝酸盐氮、总氮、总磷、可溶性磷、重金属类、氯化物、硫酸盐、挥发酚、石油类、粪大肠菌群等30余项理化及生物指标的监测。样品采集及分析方法参考《水环境监测规范》(SL219～2013)水环境监测规范、水和废水监测分析方法(第4版)等相关标准或文献。

本次重点关注小江的水体营养指标。在小江断面的监测工作中，叶绿素a、透明度等营养状况指标方面的检测起步相对较晚，受限于此，本次主要选取总氮、总磷、高锰酸盐指数等指标的结果进行探讨。这3项指标所采用的分析方法及参考的国家标准如表1所示。

表1 水质项目及分析方法

2 监测结果与评价讨论

2.1 监测结果

根据长江上游水环境监测中心对小江双江大桥断面每月一次的常规监测数据，按年份进行特征值统计，得到小江历年水质指标的最大值和平均值，本次所选取的总氮、总磷、高锰酸盐指数等水体营养指标结果如表2所示。据此作出蓄水后小江营养物含量随时间的变化趋势，如图1所示。

表2 水质监测特征值汇总 mg/L

图1 小江TN、TP、高锰酸盐指数含量变化趋势

由图1可见，蓄水后10 a间，总氮浓度的年平均值总体上稳中有升，年最大值在一定范围内上下波动，并略有上升趋势；总磷浓度的年平均值和年最大值，除2013年有所下降以外，总体上表现为明显的上升趋势；高锰酸盐指数年平均值总体上稳中有升，年最大值除2006年与2010年有所下降以外，总体上也呈现出明显的上升趋势。

2.2 评价讨论

蓄水后，库区支流流速缓慢，在非汛期，离小江入江口3 km处双江大桥断面流速小于0.016 m/s，汛期流速也不高于0.050 m/s，呈湖泊型，而非河道型水体。因此，此次所设置的小江水质断面水质评价参考湖库标准更为合适。

2.2.1 水质等级划分

在水质类别评价方面，参考《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)，选取总氮、总磷的年平均值和最大值，对小江水质进行等级评价，结果如表3所示。由表3可见，按总氮、总磷年平均值评价小江水质等级处于Ⅳ-劣Ⅴ水平，而年最大值出现时，则主要处于Ⅴ-劣Ⅴ水平，其总氮、总磷浓度均已达到较高水平。

2.2.2 水体营养状态评价

在水体营养状态方面，为减小叶绿素a等相关数据缺乏带来的评价误差，分别参考《地表水资源质量评价技术规程》(SL395—2007)和《三峡水库水环境质量评价技术规范(试行)》(征求意见稿)的相关内容[16-17]，对表3中总氮、总磷和高锰酸盐指数等数据进行赋值评价。结果分别见表4和表5。

表3 小江水质等级评价

由表4可见，按年均值评价，小江水体处于“轻度富营养”状态；而按年最大值评价，小江正从“轻度富营养”状态逐渐向“中度富营养”过渡。各指标的赋值及综合赋值的变化趋势，与各指标的浓度变化趋势一致，营养状态总体呈现明显上升趋势。

由表5可见，按年均值评价，小江水体处于“轻富营养-中富营养”状态；而按年最大值评价，小江正从“轻富营养”状态逐渐向“中富营养-异富营养”过渡。比较总氮、总磷评价结果得出，前期，总氮评价结果较差，而后期，则是总磷的结果较差。年均值评价结果以2009年为转折交叉点，最大值评价结果以2011年为转折交叉点。可见相对而言，总磷的积累更为明显。

尽管两种评价方法在营养分级、指标限值等方面有所不同，因而得出的营养状态水平也不同，但是两者得出的结果均显示，营养状态总体呈现明显上升趋势。

2.2.3 氮磷比(N/P)

通过总氮、总磷年平均值来计算氮磷比(N/P)，结果见表6。

表6 小江历年氮磷比

可见，小江N/P从2005的23.6短暂上升为2006年的26.6后，逐年下降到2014年的13.5。一些研究表明，N/P条件是影响水体水华发生的重要条件之一，N/P 为16∶ 1左右最利于发生水华[18]。由于磷与土壤和底泥等其他物质结合的较为紧密，因此不容易进入水体。多数水体因此面临着磷素不足的生长限制。当N/P比大于16∶ 1时表现为磷素限制，反之表现为氮素限制。而2005～2014年，小江N/P从 26.6过渡到 13.5，呈现下降趋势，小江目前氮磷含量均处于较高水平，由此可以得出，小江水体中磷素从限制因素逐渐变为非限制因素，小江目前的N/P，处于藻类增殖的最适N/P(即16∶ 1)附近。因而，小江面临着水华风险加大的危险。

综上所述，2005～2014年，小江断面水质状况总体处于“Ⅳ-劣Ⅴ”水平(按湖库来评价)，氮磷含量处于较高水平，水质状况不容乐观。

小江营养物质含量尤其是总磷含量不断积累，水体中磷素从限制因素逐渐过渡为非限制因素，其氮磷元素均已经不再是藻类生长的主要限制因素。两者评价方法均显示其营养状态呈明显上升趋势。

而逐渐下降的N/P，处于藻类增殖的最适N/P(即16∶ 1)附近，有利于藻类的增殖。加上库区支流回水区水流缓慢，一旦气象条件合适，小江水华现象有可能会更加突出。可以预见在未来相当长的时间内，小江面临着水华风险加大的危险。事实上，2015年和2016年，小江均出现了不同程度的水华。

3 建 议

富营养化尤其是“水华”现象会严重危害水生生态系统、景观甚至饮水安全，已经成为库区最主要的环境问题。小江水体富营养化防治工作已展开，但依然任重而道远。对此，本文提出若干建议，以期为小江乃至库区支流的富营养化防治提供参考。

3.1 控制外源营养物的输入

(1) 控制好城镇排污。小江流经开县、云阳县，周边生活污水和生活垃圾是小江外源营养源之一。必须建大容量且高标准的污水处理系统和垃圾处理项目，完善污水管网建设，尽可能实施雨污分流，逐渐封闭直排的排污口。目前，云阳县已建成高阳和故陵等污水处理厂，政府必须建立有效的机制保障其正常有效运行。还没有配备相关设施的城镇要尽快实施统一管理，并妥善处置。

(2) 控制农业面源污染和农村生活污水。在农业方面防止化肥的过量施用，推行化肥深施，引导有机肥、农家肥、微量元素肥等肥料的施用，加强农药的使用与管理；防止水土流失，开展农田坡地改梯田，并新建农田截流蓄水池等，防止氮磷碳等营养物经水土流失途径大量输入水体。在农村生活污水方面，可以推广沼气池和微型污水处理设备，走物质循环利用之路，辅助农村生活能源，为农业提供有机肥料，防治污水的随意排放。

(3) 加强对点源污染的监管，包括排污工业和规模化养殖场。工业污水需要达标排放或者输入污水处理厂处理。杜绝库区网箱水产养殖，推进规模化畜禽养殖污染治理。兴建配套的沼气池、氧化塘等一系列的处理设施，推进畜禽粪便的综合利用，做到养殖污水的达标排放。

3.2 开展污染治理和生态修复

小江水体已经处于比较严重的富营养化状态，加上小江水体本身可能就具有一定的氮磷等营养物的本底，所以，在控制营养物输入的同时，必须对现有的污染实施有效的治理和修复。

适当投放一些微生物，促进有机物分解，强化水体自身进化能力；合理放养滤食性的鲢鱼、鳙鱼和鲫鱼等，加强食物链调控。

蓄水后小江水体流速缓慢，可以设置人工生态浮岛，或引入一些适合消落带生长的植物，利用植物对营养盐进行吸收，同时也可以改善景观。

3.3 实施更优的生态调水

在三峡水库蓄水之前，小江等库区支流的氮磷营养物浓度就已达到一定水平，但是由于水体流动，并没有经常发生水华。蓄水后，水体流速缓慢，尤其是回水区污染物在水体中难以扩散和降解，这是导致小江等库区支流水华的重要原因。

小江上游开县有调节坝，并于2012年投入使用，开展蓄水试运行。目前，小江富营养化的状况暂未见明显改善，水华形势依然严峻。调节坝的水量是否充足，水质条件是否符合要求，都需进行严格论证。在不同的季节和时期，因根据实际来水量和水质严格按要求进行调度方案的计算及优选，并不断进行优化和论证。

3.4 加强法律制度建设和引导教育

富营养化治理是一个长期的过程，这个过程需要从上到下各方的协同合作。要以全面推行“依法治国”为契机，建立和完善相关的法律、法规和制度，规范各级政府、部门、企业和个人的行为。目前我国实施污染物总量控制的指标主要有化学需氧量和氨氮。针对库区小江等支流富营养化日益严重的形势，应逐步将总氮、总磷等指标也纳入污染物总量控制体系，并严格执行。应进一步完善水质评价指标体系，比如，将目前的Ⅰ～Ⅴ类水质标准序列延长，改变超标指标不参与评价的不良习惯。

此外，还要加强对民众的引导和教育。应从个人意识层面，提高对富营养化的认识和重视程度，让民众以主人翁的态度，自觉参与到富营养化的防治中来，自觉维护良好的生态环境，并监督个人、企业和政府的行为。

[1] 邱光胜，涂敏，叶丹，等. 三峡库区支流富营养化状况普查[J]. 人民长江，2008, 39(13): 1-4.

[2] 胡建林，刘国祥，蔡庆华，等. 三峡库区重庆段主要支流春季浮游植物调查[J]. 水生生物学报，2006(1): 116-119.

[3] 环境保护部. 长江三峡工程生态与环境监测公报2007[R].北京：环境保护部，2007.

[4] 郭劲松，陈杰，李哲，等. 156m蓄水后三峡水库小江回水区春季浮游植物调查及多样性评价[J]. 环境科学， 2008，29(10)：2710-2715.

[5] 环境保护部. 长江三峡工程生态与环境监测公报2009[R].北京：环境保护部，2009.

[6] 郭劲松，蒋滔，李哲，等. 三峡水库澎溪河春季水华期p(CO2)及影响因素分析[J]. 水科学进展， 2011，22(6)：829-838.

[7] 环境保护部. 长江三峡工程生态与环境监测公报2010[R].北京：环境保护部，2010.

[8] 杨健. 三峡水库澎溪河回水区浮游生物组成及水质评价[D]. 重庆：西南大学, 2010.

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[10]陈小娟，潘晓洁，邹曦，等. 三峡水库小江回水区水华爆发期原生动物群落的初步研究[J]. 水生态学杂志，2012,33(6)：1-6.

[11]环境保护部. 长江三峡工程生态与环境监测公报2011[R].北京：环境保护部，2011.

[12]环境保护部. 长江三峡工程生态与环境监测公报2012[R].北京：环境保护部，2012.

[13]环境保护部. 长江三峡工程生态与环境监测公报2013[R].北京：环境保护部，2013.

[14]长江水利委员会水文局长江上游水环境监测中心. 长江上游环境监测中心水生态试点监测报告2014[R].武汉：长江水利委员会水文局长江上游水环境监测中心，2014.

[15]长江上游水环境监测中心万州分中心. 小江水华应急监测报告[R].万州：长江上游水环境监测中心万州分中心，2016.

[16]SL395-2007地表水资源质量评价技术规程[S].

[17]环境保护部. 三峡水库水环境质量评价技术规范(试行)(征求意见稿)[S]. 北京：环境保护部，2010.

[18]Vollenweider R A. Elemental and biochemical composition of plankton biomass：some comments and explorations[J]. Archiv für Hydrobiologie，1985, 105(1): 11-29.

(编辑：朱晓红)

2016-09-15

左新宇，男，长江委水文局长江上游水环境监测中心，工程师.

1006-0081(2016)11-0012-05

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