三峡库区支流“水华”现状及防控对策

2019-06-11李礼喻航刘浩杨兵于书山

安徽农业科学 2019年3期

李礼喻航刘浩杨兵于书山

摘要通过对三峡库区重庆境内36条主要支流历年水质监测结果和“水华”发生情况进行统计分析，截至2017年底共发生“水华”100余次，“水华”暴发时间主要集中在每年3-5月;水质变化情况与营养程度成正相关，营养化呈现库区上游支流高于下游、支流回水区高于非回水区的趋势;“水华”发生受富营养化程度和库区回水顶托影响明显。在三峡库区支流“水华”防控方面，提出加强库区支流现场巡查，发展自动化、科技化的监测手段，提高预警监测能力，并运用物理、生态和营养控制等多种方式，进行监测和防治相结合防控“水华”发生的对策建议。

关键词三峡库区;支流;水华;防控对策

中图分类号X524文献标识码A

文章编号0517-6611（2019）03-0064-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.03.021

三峡库区是指受长江三峡工程淹没的地区，地处四川盆地与长江中下游平原的结合部，跨越鄂中山区峡谷及川东岭谷地带，北屏大巴山、南依川鄂高原。根据三峡水库淹没处理的规划方案，库区总面积约7.9万km2，包含长江流域因三峡水电站的修建而被淹没的湖北省所辖的秭归县、兴山县、巴东县;重庆市所辖的巫山县、巫溪县、奉节县、云阳县、开州区、万州区、忠县、石柱县、丰都县、武隆区、涪陵区、长寿区、江津区及重庆核心城区（包括渝中区、江北区、渝北区、沙坪坝区、南岸区、九龙坡区、大渡口区、北碚区和巴南区）[1-2]。三峡工程于2003年6月1日正式蓄水至135 m水位;平稳运行3年后，于2006年9月开始二期蓄水至156 m水位;2014年9月15日开始试运行蓄水至175 m水位。

三峡工程的兴建对长江三峡区域的各种影响历来是社会各界关注和讨论的焦点，其中三峡水库形成后库区干流以及各支流的水质变化是最为敏感的话题之一[3-4]。三峡成库以来，带来水流减缓、停留时间长、部分次级河流形成大面积“死水区”等情势变化，造成水体对工企业排放、城市及农业面源污染、水土流失、消落带等引入河流的污染物自净能力减弱，水体中氮、磷等污染物累积浓度高，从而易引发“水华”现象[5-10]。根据历年来三峡库区支流水质例行监测结果，对“水华”现状进行统计分析，提出相关防控对策建议，为三峡库区水环境质量管理提供科学参考。

1三峡库区支流“水华”监测概况

富营养化是一种氮、磷等营养物质含量过多所引起的水质污染现象，出現时，由于浮游生物大量繁殖，使水体呈现蓝色、红色、棕色，这种现象也称为“水华”。在自然条件下，湖泊演变成沼泽、陆地的过程极为缓慢;在人类活动影响下，大量工业废水、生活污水以及农田径流中的营养物质进入水体后，水生生物特别是藻类迅速大量繁殖，改变生物种群种类数量，破坏水体生态平衡，同时造成溶解氧下降，鱼类大量死亡[11-12]。长年以来，重庆市相关环境监测站通过对境内三峡库区36条主要支流回水区和非回水区进行例行水质监测和现场巡查，全面掌控库区支流水质营养状态和“水华”暴发8个情况。

1.1例行监测情况

1.1.1三峡库区“水华”预警监测。

每月上旬对三峡库区36条支流的回水区和非回水区共设置的72个监测断面进行一次预警监测。监测项目为《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）中的24个基本项目（水温、pH、溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总磷、总氮、铜、锌、氟化物、硒、砷、汞、镉、铬、铅、氰化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂、硫化物、粪大肠菌群）

加上电导率、叶绿素a、透明度、悬浮物、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、流速、藻类密度（鉴别优势种）等共32项。除主城区由市生态环境监测中心负责外，其他监测任务主要由监测断面所在区县（自治县）生态环境监测站承担。

1.1.2现场巡查及“水华”应急监测。

全年对36条次级河流（特别是回水区）进行现场巡查，每月至少巡查3次，上、中、下旬各1次;发生“水华”时立即进行应急跟踪监测，监测频次根据“水华”的严重程度、持续时间以及影响范围等具体情况进行确定，必要时每天开展监测，状况允许时选择2～3 d监测1次，监测项目为水温、溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮、叶绿素a、透明度、悬浮物、电导率、流速、藻类密度（鉴别优势种）等12项，同时记录“水华”发生地点、河段长度、河段宽度、水体表观颜色、水体气味、水面漂浮物、监测断面（点位）地理坐标等现场情况。此外，若“水华”时间恰与每月的预警监测时间重合，则对预警监测和应急监测的所有监测指标进行监测分析。现场巡查和“水华”应急监测主要由监测断面所在区县（自治县）生态环境监测站承担。

1.1.3回水区浮标站自动监测。

自2011年起，在三峡库区一级支流回水区选取10个代表性点位安装浮标式水质自动站，开展24 h连续监测，监测指标为水温、pH、溶解氧、电导率、浊度、叶绿素a、蓝绿藻。浮标水质自动站的日常运行维护、质量管理以及安全管理工作主要由所在区县生态环境监测站承担，市生态环境监测中心负责业务指导及技术培训。

1.2飞行巡查情况

重庆市生态环境监测中心在每年“水华”易发时期适时组织相关技术人员对三峡库区支流进行不定期的飞行巡查，根据飞行巡查情况，督促涉及“水华”发生的区县加强巡查力度，及时上报异常情况，提交管理部门及时采取应急处理措施，确保水质稳定和饮用水安全。

2三峡库区支流“水华”现状

2.1三峡库区支流营养状况

根据例行监测结果，2011—2017年三峡库区支流非回水区断面水体呈富营养比例为22.9%～31.4%，2013年最低，2011年和2014年最高;三峡库区支流回水区断面水体呈富营养比例在25.0%～44.4%，2012年最低，2014年最高。

对长年水质监测结果进行统计分析可以得出，三峡库区重庆境内监测的36条支流共72个断面中，水质在Ⅰ～Ⅲ类的断面个数总体呈增加趋势，水质总体好转。其中Ⅰ～Ⅱ类水体断面个数在每年1、4季度显著增加，表明三峡枯水期供水和汛末蓄水时期支流水质较好;同时段的三峡库区36条支流回水区和非回水区富营养指数变化情况表明，水体营养化程度变化不大，基本处于中营养状态;因受三峡回水顶托影响，各季度回水区营养化指数均高于非回水区，其中每年1、4季度营养化指数低于2、3季度，表明枯水期供水和汛末蓄水时期营养化状态较好，与水质变化趋势一致。

2.2蓄水以来三峡库区“水华”发生情况

2003年6月三峡工程开始蓄水，2003年9月巫山大宁河回水区首次发生“水华”。截至2017年底，三峡库区重庆段支流共发生“水华”100余次，覆盖巫山县、奉节县、云阳县、丰都县、万州区、涪陵区6个区县;发生“水华”的河流有大宁河、抱龙河、神女溪、草堂河、梅溪河、大溪河、澎溪河、朱衣河、三溪河、长滩河、苎溪河、汤溪河、壤渡河、墨溪河、磨刀溪、龙河、朗溪河、渠溪河、黎香溪等19条。“水华”暴发时间主要集中在3—5月，共有78次;“水华”暴发次数最多的年份是2006年，达28次;“水华”暴发次数最多的河流是巫山县的大宁河，达22次，其次是澎溪河（14次）。从近5年“水华”暴发频次看，2013年后“水华”发生次数总体较少，2014—2017年均仅在云阳县澎溪河发生1次。2004—2017年三峡库区支流“水华”发生情况详见表1。

同时，三峡库区上游江津区至下游巫山县36条主要支流回水区富营养化程度显示，总体介于贫营养至中度富营养之间，呈现库区上游支流营养化高于下游、支流回水区营养化高于非回水区的趋势。每年1季度（枯水期）和4季度（汛末期）非回水区较回水区营养化状态低，而2、3季度汛前腾库和汛期低水位时期库区支流的回水区域是“水华”暴发的主要区域和时段。“水华”发生与富营养化程度和库区回水顶托影响明显。万州区苎溪河回水区、巴南区花溪河非回水区平均营养化程度均在重度富营养以上，“水华”发生风险较高;澎溪河已连续6年发生“水华”，应重点预警关注。

3三峡库区支流“水华”防控对策

3.1强化库区支流“水华”监测巡查网络

根据统计分析结果，近年来三峡库区支流“水华”发生次数和库区支流回水区富营养的断面比例呈总体下降趋势，表明在三峡库区面源污染综合治理、工业和城镇废污水处理及支流水污染综合整治方面已取得明显成效。针对预警监测和“水华”巡查，建议从以下几个方面进一步开展工作。

3.1.1发展自动化、科技化预警监测手段。

为推进环境监测自动化，节约人力物力成本，掌握动态的水质监测实时数据，在长江干流现有固定式水质自动监测站和10个库区一级支流回水区浮标站的基础上，进一步加大三峡库区水质自动监测能力建设，实时监控库区支流“水华”;发展卫星遥感、无人机等高科技环境监测“水华”预警手段，逐步形成库区“水华”预警监测天空地一体化格局。

3.1.2加强现场巡查力度。

确保每月3次的三峡库区支流“水华”现场巡查保质保量完成，在“水华”易发时期（春夏之交）要加大巡查力度，发现支流水色水质异常时要加密巡查。“水华”发生风险较高的重点支流、历史易发水华支流、自动监测显示水体富营养化支流，可实时开展无人机巡查。

3.1.3保证预警监测质量，提高预警能力。

结合例行预警监测和支流回水区浮标站自动监测数据综合分析三峡库区支流水质状况，初步分析判断水体营养化状态和“水华”发生可能性，密切关注水质变化情况，在水质数据出现异常时开展加密应急监测。

3.2库区支流“水华”防控措施

“水华”发生的3个重要条件为适宜的温度、缓慢的水流流态、氮磷等营养盐相对充足，能给水生生物（主要为藻类）大量繁殖提供丰富的物质基础。由于富营养化的发生发展包含着一系列生物、化学和物理变化过程，其演变过程十分复杂，研究涉及的学科多种多样，至今对富营养化形成机理仍然无法作出十分科学的解释，研究还停留在探索阶段，有待进一步深入分析[13]。

由于温度要素是大气候形成的自然结果，目前尚无力通过人工措施调节局部水域的气候条件，故针对“水华”防治工作，从物理治理、生态防治和营养控制等方面进行探讨，并提出建议。

安徽农业科学2019年

3.2.1物理治理。

三峡水库是季节性河道型水库，具有河流与水库的双重特点。虽然水流速度较蓄水前下降，但在支流中也不大可能出现完全静止水域，即使出现，持续时间亦不会太长。三峡水库干流江段水深，支流水域相对较浅，所以从水流和水深来看，支流发生“水华”的可能性较大。通过研究藻类发生“水华”的临界流速的规律，在“水华”容易发生的春夏季，应通过三峡大坝的水体調度能力来调节水体流速，当前三峡工程正试行研究生态调度方案，可跟踪研究生态调度对“水华”发生的影响。

3.2.2生态防治。

从生态系统结构和功能进行调整，从营养环节来控制富营养化，使营养物质变为人们需要的产品如鱼等水产品而不是“水华”。在水体中适度投放花鲢、白鲢等滤食性鱼类直接吞食蓝藻可以作为一种生物防治途径。鱼类可以选择性地吞食浮游动物或浮游植物，而我们可以通过捕捞鱼产品来削减污染。

3.2.3营养控制。

严格推行“河长制”，减少外源污染相对于控制内源污染是扼制三峡库区“水华”发生的最根本的可行方法。应禁止工业污染向长江三峡库区直接排放或不达

标排放，并实行特征污染物排放总量控制和浓度控制。

4结论

通过对历年来三峡库区支流水质监测结果和“水华”发生情况的统计分析，截至2017年底，三峡库区重庆段支流共发生“水华”100余次，“水华”暴发时间主要集中在每年3～5月;水质变化情况与营养程度成正相关关系，呈现库区上游支流营养化高于下游、支流回水区营养化高于非回水区的趋势;“水华”发生受富营养化程度和库区回水顶托影响明显。每年枯水期供水和汛末蓄水时期水质较好，而2、3季度汛前腾库和汛期低水位时期库区支流的回水区域是“水华”暴发的主要区域和时段。

在三峡库区支流“水华”防控方面，应发挥环境监测的预警作用和技术支撑作用，加强库区支流现场巡查，发展自动化、科技化的监测手段，提高预警监测能力。监测和防治相结合，运用物理、生态和营养控制等多方式有效遏制三峡库区“水华”的发生。

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