琴江水生生物状况分析和水华风险应对措施及建议

陈佳生

(广东省水文水资源监测中心梅州分中心，广东 梅州 514071)

近年来，因气候条件、水利工程和环境污染等原因，梅州市境内汀江、韩江下游河段、石窟河等河流爆发了多起水华事件，致使部分地区出现水质性缺水现象。广东省委省政府对此高度重视，曾对韩江流域水华事件的处理下达了重要批示。而琴江作为韩江干流的上游河段，其下游60 km河段即为梅州市区主要饮用水源地，保护琴江对于保障韩江流域内外1 800多万人的供水安全、促进经济社会发展至关重要。同时，加强琴江水环境的研究工作，可以为评估韩江中下游区域生产生活活动对水环境的影响提供基准数据。

本文研究了琴江的水生生物状况，分析了其营养盐水平和水质变化趋势，并通过污染源调查等方式，提出了水华风险应对的措施。

1 琴江概况

琴江为韩江干流上游，集雨面积为2 871 km2，河长为137 km，落差约32 m，河床比降为1.10‰。琴江发源于汕尾陆丰与河源紫金交界的乌突山七星岽，由西南向东北流经洋头后进入梅州市五华县龙村镇，在琴江口有北琴江(华阳水)汇入，经尖山水文站后至安流镇，左岸有周江水、右岸有平安水汇入；在文葵又有大都水注入，再往下至横陂，左有横陂水、右有蕉洲水汇入，经河东、水寨于河口大坝再汇五华河，五华河口以下则称为梅江[1]。

2 水质监测断面布设情况和数据来源

2.1 监测断面布设情况

分别在琴江的源头、上游、中游和下游河段布设了际头、吉祥、尖山、华兴大桥4个监测断面，具体情况见图1和表1所示。

图1 琴江水系及水质监测断面分布示意

表1 琴江水质水生态监测评价代表断面

2.2 数据来源

数据和成果均来源于广东省水文水资源监测中心梅州分中心：水生生物状况、营养盐水平分析评价均采用2019—2020年的监测成果；水质变化趋势分析采用2015—2019年的水质监测数据；污染源分析采用历年的污染源调查成果。

3 水生生物状况分析

采用2019年汛期(2019年9月10—11日)和非汛期(2019年11月4—5日)的监测成果，监测分析了浮游植物、浮游动物等水生生物指标。

3.1 浮游植物监测评价成果

浮游植物的种类鉴定主要依据《中国淡水藻类：系统分类及生态》[2]，并参考有关文献的描述、图鉴等[3-5]。汛期琴江各监测断面共检出浮游植物60种，隶属于6门，以绿藻门、硅藻门和蓝藻门为主，吉祥断面种类数最高，达到22种，而种类数最低的是尖山断面，为12种；非汛期各监测断面共检出浮游植物53种，隶属于7门，以绿藻门和硅藻门为主，吉祥监测断面种类数最高，达到26种，而种类数最低的是华兴大桥断面，为10种。采用丰富度指数(Margalef指数)对浮游植物的多样性进行评价[6]，丰富度指数(Margalef指数)的计算公式如下：

R=(S- 1)/ ln(N)

(1)

式中R为丰富度指数，S为总种数，N为个体总数。当R为0～3时，表示水质重污染；R为3～4时，表示水质中污染；R为4～5时，表示水质轻污染；R>5时，水质清洁。

由表2可见，水质状况最好的断面为琴江上游吉祥断面，水质状况为清洁；其次为源头断面际头和中游断面尖山，水质状况为轻污染—中污染；最差为下游断面华兴大桥，水质状况为重污染。另外，通过显微镜检发现琴江有假鱼腥藻、微囊藻、浮丝藻和长孢藻等水华蓝藻种类分布，如果水体富营养化、水动力学条件合适，琴江有发生蓝藻水华的潜在风险。

表2 监测断面浮游植物丰富度指数情况

3.2 浮游动物监测评价成果

汛期际头、吉祥、尖山、华兴大桥各监测断面浮游动物的种类数分别为13、10、7、7；非汛期际头、吉祥、尖山、华兴大桥各监测断面浮游动物的种类数分别为19、19、7、26。优势种分析及其对水体营养状态的指示作用[7]见表3～4所示。

表3 监测断面汛期浮游动物种优势种情况 %

表4 监测断面非汛期浮游动物种优势种情况 %

从表3～4可以看出，各代表断面均出现中富营养到富营养的状态，表明琴江的营养化水平较高。而且从监测情况来看，各监测断面整体枝角类生物量低，没有大型滤食性种类(如溞属)，浮游动物对浮游植物的牧食压力低，一旦环境条件适合水华蓝藻种类的生长与聚集，对蓝藻水华的发生无法起到有效的防御作用。

4 营养化水平分析

采用2019年9月和2019年11月的监测数据，按照《地表水资源质量评价技术规程》(SL 395—2007)，选取监测断面的总磷、总氮、叶绿素a、高锰酸盐指数和透明度等监测成果，计算各代表断面营养状态指数EI，评价营养状态等级(见表5～6)：

(2)

式中EI为营养状态指数；En为为评价项目赋分值；N为评价项目个数。

表5 监测断面汛期营养情况

表6 监测断面非汛期营养情况

监测结果表明：琴江源头断面际头和上游断面吉祥的营养状态为中营养，中游断面尖山的营养状态为中营养—轻度富营养，下游断面华兴大桥的营养状态为轻度富营养。另外，吉祥、尖山、华兴大桥总氮、总磷浓度均分别达到0.20 mg/L、0.02 mg/L以上，一般被认为水体处于富营养化状态[8-9]。

5 水质变化趋势分析

利用2015—2019年的水质监测数据，监测频率为每月1次。由于各监测断面均为河流断面，日常水质监测并不包含总氮、叶绿素a和透明度，因此选取总磷、氨氮、高锰酸盐指数、溶解氧、五日生化需氧量等检测项目，对监测断面的水质变化进行趋势分析。本文采用PWQTrend2010软件，运用kendall趋势检验法[10-11]分析监测断面的水质变化趋势。具备明显升降趋势的检测项目见表7所示，其他检测项目为无明显升降趋势。

表7 琴江具备明显升降趋势的水质指标

从表7可以看出，琴江水质指标总磷处于下降的趋势，可能与近几年河道两岸污水处理设施的建立和养殖业的清理等水环境整治措施有关，但从2019年的监测成果来看：除际头断面外，其他断面总磷每月的检测结果基本在0.05 mg/L以上，甚至2019年10月吉祥断面总磷达到Ⅳ类的水质类别，因此琴江总体的营养盐水平是比较高的。而高锰酸盐指数处于上升的趋势，可能是水体有机污染的加深，也可能是藻类和水生植物光合和代谢等自然过程而导致[12]。由于近几年琴江的环境整治力度加大，因此造成高锰酸盐指数变化趋势上升的原因更倾向于后者，要高度警惕琴江水生生物的变化情况。

6 污染源调查情况和水华风险应对措施及建议

从水生生物和水质监测的状况分析可以看出，琴江有发生蓝藻水华的潜在风险。琴江的污染源调查情况为：源头至中游河段的主要污染源为农业面源污染和零散型的养殖污染，而下游河段主要污染源为梅州市五华县城生活污水的污染。因此，应对琴江水华风险主要有以下措施及建议：

6.1 有效控制农业面源污染

农业面源污染可配合政府主管部门推广环保高效施肥施药技术之外，也可因地制宜的采取条带耕作，植草沟、水塘等截留措施[13]。

6.2 进一步加大琴江生活污水的治理力度

对于生活污水，在条件允许的情况下尽量以接入市政污水管网集中处理为宜。对无法接入市政管网的污水可采用分散式污水处理设备处理，特别对于农村地区而言，相对集中的区域也可采取这种形式，其他零星的生活污水可采取修建成品化粪池进行收集和回田利用。根据琴江流域农村经济的发达程度，可参考《农村生活污染控制技术规范》(HJ 574—2010)选用非水冲式卫生厕所、沼气池、稳定塘、人工湿地等经济适用的技术措施，减小污染下河量。

6.3 加强水利工程的管理

从监测分析的结果来看，琴江水体分布有水华蓝藻种源，营养盐水平相对较高，在水动力学条件适合时有发生水华的潜在风险。因此，要加强对水利工程的宣传和管理，严禁完全下闸截流，必须按照相关技术规范，保证下游生态环境流量，同时调节好水体流速，有效降低爆发蓝藻水华的风险。

6.4 科学管理零散型养殖业的发展

从调查的结果来看，琴江沿河依旧存在零散型的养殖业，特别是近两年猪肉价格的上涨，更刺激了养殖规模的扩大。对零散型养殖业应该合理规划、科学管理，利用畜禽的排泄物，综合发展生态经济，减少对琴江水体的污染。

6.5 定期开展水生生物监测

定期开展水生生物指标监测，掌握琴江的水生生物状况及变化趋势，建立水生生物水平的预测预警机制，为当地政府合理科学的开展流域综合开发利用和保护管理提供基础技术依据。

7 结语

综上所述，琴江存在一定程度的水污染，有假鱼腥藻、微囊藻、浮丝藻和长孢藻等水华蓝藻种类分布，水体营养化水平相对较高，如果水动力学条件合适，琴江有发生蓝藻水华的潜在风险。而且琴江整体枝角类生物量低，无大型滤食性种类(如溞属)，浮游动物对浮游植物的牧食压力低，一旦环境条件适合水华蓝藻种类的生长与聚集，对蓝藻水华的发生无法起到有效的防御作用。因此，必须根据主要污染源的情况，采取必要的风险应对措施，保障琴江及整个韩江流域的水资源安全。