五花山水库水质富营养化污染成因及防治对策

陈嘉熺，于 婷，鞠永富

(黑龙江省防汛抗旱保障中心，黑龙江 哈尔滨 150040)

五花山水库水质富营养化污染成因及防治对策

陈嘉熺，于 婷，鞠永富

(黑龙江省防汛抗旱保障中心，黑龙江 哈尔滨 150040)

五花山水库是黑龙江省绥芬河市唯一的水源地，绥芬河市是我国最重要的对俄贸易口岸，保护好绥芬河市饮用水水源地具有十分重要的意义。本文分析了五花山水库水质污染的趋势，研究了利用生物操纵技术保护净化五花山水库的对策。

五花山水库；富营养化污染；防治对策

1 工程概况

五花山水库坐落于中俄边境城市——绥芬河市，该水库工程是黑龙江省重点工程，是以居民生活用水供水为主，兼顾发电、森林火灾预防和水环境及森林生态环境等综合利用任务的中型水库工程。五花山水库工程于2010年6月正式开工，总投资5.36亿元，原水输水管线工程同年10月开工建设，总投资2.11亿元，管线总长24.2 km公里。五花山水库总库容8266万m3，兴利水位高程425.2 m，大坝长度500 m，高度38 m。五花山水库库容可满足40万居民的生活用水需求，彻底扭转了绥芬河历史上水资源短缺、水质较差的状况，同时为发挥绥芬河作为黑龙江省发展一带一路经济战略的重要依托做出重要贡献。

2 五花山水库水质富营养化的成因

绥芬河市水源地五花山水库的水质前景也令人堪忧。五花山水库供水工程关系到几十万市民的饮水安全，被称为生命工程。为确保水库水质达标，市政府先后采取多项措施，如对一类保护区内的村屯实施搬迁，对库区进行全面清底等等。 但是这并不能从根本上解决水源地富营养化污染的状况。

2.1 库区森林植被保护不力，水源涵养状况不佳

五花山水库位于绥芬河流域小绥芬河干流上游，原始林相为长白植物区系的红松阔叶混交林。但是，自沙俄时起已有100多年的采伐历史，多年的掠夺性采伐，导致森林资源数量大幅度减少，林地面积逐步退缩，林木平均直径变小，材质下降。红松阔叶混交林已经消失，目前以柞树林和人工植被为主，可采资源已近枯竭。根据对小绥芬河干流库区及其七条一、二级支流的卫星图片估算，仅仅坝址上游干、支流两岸水土流失面积就超过20 km2，势必造成森林涵养水源功能减弱、水土流失、污染加剧。

2.2森林公园开展旅游，高山湿地污染逐年加重

五花山水库坝址东侧第一支流上游4 km外即是绥芬河国家森林公园。森林公园开展旅游项目，随着人们生活水平的提高，游人数量将逐年增长，受人群活动影响，届时小绥芬河上游的径流将难以维持，导致水量减少和生活垃圾污染水质。

2.3 流域内人口仍然较多，生活污染无法杜绝

五花山水库淹没区内将搬迁南菜营屯、北菜营屯和鹿脚岭屯三个村屯，迁移人口879人。但是在坝址以上流域面积内的干支流上及其附近还分布有13个村屯和居民点，分别是：双桥子林场、北沟、二道沟、二道沟屯、新十文字、洋灰洞子、林业科青年农场、二段林场、绥芬河畜牧场、头段、双胜、五花山林场和先锋大队经营点等。较大的村屯有北沟村和双桥子林场，这两个村屯距大坝直线距离只有8 km，距水库库区上游仅有3 km左右。两个村屯有居民551户，人口2002人，众多的居民和家禽、家畜排放的生活污染对库区环境构成严重威胁。

2.4 流域内农田、林地的面源污染在所难免

水库流域面积内还有大量集中和零散的耕地，仅北沟村就有673.6 hm2耕地，耕地每年都施用大量的化肥和农药，残留的化肥和农药随地表径流进入小绥芬河干流，对水库的水质带来直接威胁。

此外，水库流域面积内大量的植被每年产生无以计数的枯枝落叶，植物腐烂后释放的大量氮、磷和其他有机物全部随地表径流进入五花山水库库区，将直接导致五花山水库水质富营养化。

据牡丹江市环境监测中心站2005年9月实测，五花山水库坝址处水体总磷含量为0.032 mg/l，总氮含量为0.37 mg/l，已经达到水体富营养化的水平，这与大量施用化肥、农药和林地释放氮、磷有直接关系。

3 五花山水库富营养化污染防治对策

3.1 生物操纵防治富营养化的理论基础

以环境生态学、恢复生态学和循环经济理论为指导，遵循生态修复的整体合理性、生物多样性、生态经济性等基本原则[1]，以提高绥芬河市水源地五花山水库水环境承载力和水库自净能力为出发点，优化绥芬河水源地水库生态系统结构，强化五花山水库水环境净化功能，提高水库自净能力，维护水库生态系统的平衡和稳定，消除水质富营养化污染，从源头上保证绥芬河市和绥阳镇饮用水水质达到较高标准。

采用生物操纵技术[2]，利用循环经济理论防治五花山水库富营养化是十分简单而经济实用的解决方法。

传统经济是由“资源→产品→污染排放”所构成的物质单行道流动的经济模式，在这种经济中，人们对资源的利用常常是粗放的和一次性的，于是出现了“大量生产”“大量消费”“大量废弃”的三大现象，因而造成自然环境破坏，甚至威胁人类的生存。当今国际上公认的循环经济模式能很好地解决经济、资源和环境问题。循环经济的基本趋向是按照生态规律，利用自然资源，实现经济活动的生态化和绿色化。水体的富营养化，从生态学的观点来看被认为是一种生态危机，但从循环经济的理念来考虑，却可以得出不同的结论。因此可以认为循环经济模式是一种可以变废为宝的防治五花山水库富营养化水体的最佳选择。

根据高寒地区水域生态环境特点，按水库功能区划分，根据营养级串联效应、营养物生物过滤和初级生物链效应[3-4]，采用经典的和非经典的生物操纵组合技术防治水源地五花山水库富营养化污染。

3.2 生物操纵防治富营养化的政策支撑

2004年4月5日，国家环保总局、农业部、水利部、交通部、科学技术部下发了《关于发布<湖库富营养化防治技术政策>的通知》规定鼓励湖泊水库科学自然养殖鱼类，这是防治内源排放污染的措施之一；鼓励发展的技术、装备和相关的科学研究：在水生生态恢复方面，鼓励水生生物资源恢复与利用技术的研究与应用，应开发针对不同地区、类型、功能湖库的水生生物资源技术及相关装置；鼓励水华爆发应急处理技术及装置的研究、生物除藻技术的研究与应用[5-6]。

多年的实践证明，治理水体富营养化是复杂而昂贵的，五花山水库水体一旦发生富营养化，消除富营养化将耗资上亿元。五花山水库水源地除利用法律和行政手段尽量消除点源和面源污染，作为第一道水质保护屏障外，还应该利用技术手段，设置第二道保护屏障，即利用生物操纵技术净化水质。该技术主要是利用生物的吸收、代谢功能将水体有害物质转化迁移出水体，达到改善水质的目的，是低成本、高效益的有效途径，符合循环经济学的理论。

4 生物操纵防治富营养化的成效分析

4.1 技术经济指标分析

(1)彻底遏制五花山水库水体爆发水华现象，达到保护和净化水质目的。

(2)每年至少从五花山水库清除藻类20 000 t。

(3)每年至少从五花山水库移出N元素50 t，相当去除碳酸氢氨化肥294 t；P元素4 t，相当去除过磷酸钙化肥25 t。基本消除五花山水库流域面积内746 km2农田和林地释放氮、磷造成的污染。

4.2 综合效益分析

4.2.1 生态效益分析

五花山水库生物操纵组合技术防治水体富营养化，提高了水源地水库水环境承载力和水库自净能力，优化了水源地水库生态系统结构，强化了水库水环境净化功能，维护了水库生态系统的平衡和稳定。从源头上保证了绥芬河市和绥阳镇近40万居民饮用水水质达到较高标准，消除了发生水华产生藻类毒素的威胁，使全市居民身心健康得到保证。

4.2.2 社会效益分析

通过对五花山水库富营养化及水污染的治理，可以建立具有普遍推广意义的高寒地区水库富营养化污染治理生物操纵技术规程，为全省乃至全国水源地的水污染生物操纵技术治理树立样板。

4.2.3 经济效益分析

(1)直接降低自来水处理成本，消除二次污染。自来水的处理工艺一般是“混凝处理—沉淀—过滤—消毒”，生物操纵技术每年直接去除五花山水库中浮游生物和悬浮物2万余吨，有效降低了水处理的压力，减少了净水剂、消毒剂的用量，更重要的是避免了消毒副产物对饮水造成的二次污染。

(2)生物操纵治理水污染实现自身经济良性循环。采用生物操纵组合技术治理五花山水库水质污染，在经济上运用的是循环经济的理论，循环经济模式能很好地解决经济、资源和环境问题，循环经济的基本趋向是按照生态规律，利用自然资源，实现经济活动的生态化和绿色化，在消除污染的同时不断创造经济价值，创造的经济价值再重新投入到污染治理中，如此循环，周而复始。

[1] 王明翠，刘雪芹，张明辉．湖泊富营养化评价方法及分级标准[J]．中国环境监测，2002，18(5)：47-49.

[2] 雷安平，施之新，魏印心. 武汉东湖浮游藻类物种多样性的研究[J].水生生物学报，2003，27(2)：179-184.

[3] 蒋文清. 流速对水体富营养化的影响研究[D]. 重庆：重庆交通大学, 2009.

[4] 马成学，黄璞祎，刘曼红，等.镜泊湖枯水期和丰水期浮游植物群落结构[J].东北林业大学学报，2010，38(2)：35-37.

[5] 廖平安, 胡秀琳. 流速对藻类生长影响的试验研究[J].北京水利，2005(2)：12-15.

[6] 王建国. 西泉眼水库浮游植物群落结构动态特征及其与水环境因子的关系分析[D]. 哈尔滨：东北林业大学, 2011.

陈嘉熺(1966-)，男，黑龙江哈尔滨人，高级工程师，主要从事水利工程管理工作。E-mail:yblcjx@163.com。

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2096-0506(2017)01-0067-03