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[摘要]于桥水库为引滦入津重要调节水库,本文对库区藻类的生长习性,种类及造成藻类生长的原因进行了分析,并提出了近年于桥水库在藻类治理方面取得的研究成果及治理措施。
[关键词]于桥水库藻类水质因子营养物质防治措施
中图分类号:TV145 文献标识码:TV 文章编号:1009―914X(2013)31―0249―01
一、水库基本概况及水质情况
于桥水库位于天津市蓟县城东的蓟运河左支流州河出山口处,控制流域面积2060平方公里,作为引滦入津重要调节水库及天津市的水源地,自1983年引滦工程输水以来,于桥水库已经向天津市供水近200亿立方米。有效的保障了天津市社会经济的发展及滨海新区国家发展战略的实施。
近年于桥水库分别对库内各站点进行了藻类的监测,虽然近年针对库区及周边开展的库区生态修复工程、库周村落环境整治工程、小流域沟道治理工程及水草及时打捞取得了显著成效,但随着引水水源中氮磷浓度较高及个别年份库水位较低等因素,使于桥水库面临着富营养化的风险。库区的氮、磷条件已达到轻度富营养水平,具备了藻类生长所需的必要条件。
二、近年库区藻类生长情况
于桥水库藻类常年生长,根据近年监测发现于桥水库藻种分为 7门41属,其中蓝藻门9属、绿藻门 18属、硅藻门6属、隐藻门1属,甲藻门2属、裸藻门3属,金藻门2属。藻类的生长受水温和光照影响较大;冬季藻密度较小,通常1-3月份在100万个/L以内,优势种为甲藻,4-6月份在100-600万个/L 之间,优势种为绿藻,7-9月份是快速生长期,水华也发生在这个阶段,此阶段优势种为蓝藻,占藻类总数的80%,10-11月份绿藻为优势种;从时间变化看7、8月份是藻类的高发期,也是藻类最丰富的季节。
三、库中水质因子与藻量的关系
3.1水温对藻类生长的影响
水温是整个水环境中主导因子,直接影响着浮游植物的光合作用生产,温度的高低与浮游植物代谢活动的酶活性有关,温度的升高会使藻类适应新环境的能力增强,蓝绿藻等浮游植物对光强、温度(15-31℃)有很好的适应性,从近年的监测数据中可以反映出水温与藻量呈正态关系,水温在25℃左右是蓝藻形成的适宜温度。
3.2水体透明度对藻类生长的影响
透明度与藻量是相互作用关系,当透明度增加水下光照增强影响藻类大量繁殖;当水色浑浊,水面的颗粒有利于藻类附着,为藻类繁殖创造条件,同样,水中藻量大增会使水体色素增多,透明度大大降低,根据几年的监测,可以看出透明度在50cm左右藻密度较大(从近年监测看,于桥水库透明度最低也只是达到50cm左右,如果藻量继续增加的话透明度也会出现下降趋势),藻类死亡后数量下降,水体透明度会逐渐增加,此外透明度也与水深有直接关系。
3.3 水体中PH、溶解氧对藻类生长影响
4-10月份库区水体的PH在7.9-9.1范围内,7月份以后,随着藻类的生长,PH明显提高,其季节性变化趋势明显,夏季PH在8.5左右波动,甚至会出现超标(9.0)现象;有研究发现,湖泊水库中的PH主要受CO2的控制,水体中的CO2又受多因素影响如水温、微生物等而在富营养型水体中,溶解氧和CO2 主要受生物过程控制,因此随着藻种群密度的增加PH升高,同时库区水中溶解氧的含量降低。
3.4水体中氮磷对藻类生长的影响
近年滦河源水中的氮磷浓度不容乐观,从近几年监测数据可以看出营养盐的含量对藻类生长变化影响较大;库区水体以硝酸盐氮为主,当硝酸盐氮浓度逐渐下降(或趋近检出限(<0.08)时藻类生长缓慢甚至出现藻密度下降现象;总氮进入六月份后因为藻类生长消耗大量营养盐造成浓度降低,总磷的含量随着藻类的生长而上升,可能是藻类吸收了底泥中释放的磷所致。
四、水库营养物质来源的主要途径
4.1 滦河源水的污染
引滦入境水的水质和水量直接反映了滦河流域的水环境和水资源的可供量。近年上游来水水质不容乐观,按《国家地表水环境质量标准》(GB3838-2002)进行评价:近年引水水质中总氮含量可超Ⅴ类标准(2.0)5倍左右,;总磷含量超Ⅴ类标准(0.4)11倍左右;此外由于上游流域中矿产资源丰富,有铁、金、锰、铬、铝等重金属排放,最后进入于桥水库,可见入境的水污染浓度和负荷量成为于桥水库水体水质的主要影响因素。
4.2 沙河水质的污染
沙河是于桥水库本流域最大的河流,其主要污染是上游铁选矿、钢铁厂、啤酒厂、硫酸厂等工矿企业及遵化市市区城镇生活污水,其上游铁选矿有100多家,主要污染物为重金属、氮、磷等,可见沙河是遵化市主要的排污河道。从近年的监测中发现总氮最大值超Ⅴ类标准9倍左右;最小值超Ⅴ类标准2倍左右;若沙河遭遇暴雨产流,该河段集存的污水、沉积物的泛起将随首次地表径流集中下泄,其形成的高浓度污染水头下泄极可能影响于桥水库水体水质,大量的营养盐流入于桥水库为藻类生长提供了必要的营养,沙河的水环境恶化已对于桥水库的水质形成了潜在的危害。
4.3 流域降水带来的污染
在2009年峰山南(果河和淋河交汇处)总氮值为5.01mg/L,总磷为0.06mg/L,根据水文资料显示7月降雨总量为260.5mm,降雨把大量营养盐带入水库,为藻类生长提供了大量的营养,加上雨后持续出现高温天气促使了藻密度在8月初达到了当年的峰值。
2012年7月于桥水库及上游周边地区普降大雨,其中21日面雨量:190.6mm,大暴雨;25日面雨量:39.3mm,大雨;27日面雨量:29.3大雨;28日面雨量:55.6mm,暴雨。从监测数据看,雨水初期的总氮值高达11.3 mg/L(中后期大幅下降),通过对主要入库河流结果显示,各河道来水总氮、总磷值都很高。
五、于桥水库富营养化防治措施
5.1 及时打捞水草
于桥水库采取了人工打捞与机械打捞相结合,提高了打捞工作的效率。2011年以前,水库水草打捞工作基本依靠人工打捞,打捞工作时限长、效率低。从2011年起于桥水库水草打捞工作实行机械打捞为主、人工打捞为辅的打捞作业方式。于桥处现有割草船7艘,运草船12艘,打捞效率约为人工打捞的30倍,但由于于桥水库属于宽浅型水库,受水库地形限制,部分浅滩区域无法进行机械打捞,因此需人工配合水草打捞工作。
5.2 对藻类进行有效的拦截
建围栏将水藻拦截在于桥水库放水洞之前,拦截的具体位置要根据藻类爆发的程度来确定,通过拦截和一段自然净化,使到达放水洞的水质达到地表水Ⅲ类标准,保证向天津正常供水。
5.3 水库运行调度优化
根据于桥水库水藻发生的情况,实行适当调水,以遏制水藻进一步爆发。其主要措施是,根据具体情况分别从黎河、沙河、淋河三条河流的上游水库引水,以增加水库水量,提高水库水位,降低水库水温,减缓水藻生长繁殖速度。
5.4 生物操作法放养
鲢、鳙能有效的遏制微囊藻水华,建立在食物链上的鱼控藻的技术在国内外中小水源地上均有实践,并取得了一定的成效,如果仍采取全库的放养手段,一来需要的投入量非常大,二来无法很好的控制鱼类正好处在蓝藻的聚集区域,无法保证对蓝藻的有效食用,鉴于以上情况,建议在水库取水口附近或是蓝藻聚集区内设置一个类似于围隔得具有一定封闭性的鲢鳙控藻强化区。
5.5 加强蓝藻预警,加大水质监测频次
藻类高发期切实做好于桥水库藻类水华预警水质监测工作。及时了解于桥水库及主要入库河道的水质状况,掌握水体藻类生长的内在条件及其变化情况。
参考文献
国家环保局《水生生物监测手册》编委会 编.水生生物监测手册.东南大学出版社,1993.
[关键词]于桥水库藻类水质因子营养物质防治措施
中图分类号:TV145 文献标识码:TV 文章编号:1009―914X(2013)31―0249―01
一、水库基本概况及水质情况
于桥水库位于天津市蓟县城东的蓟运河左支流州河出山口处,控制流域面积2060平方公里,作为引滦入津重要调节水库及天津市的水源地,自1983年引滦工程输水以来,于桥水库已经向天津市供水近200亿立方米。有效的保障了天津市社会经济的发展及滨海新区国家发展战略的实施。
近年于桥水库分别对库内各站点进行了藻类的监测,虽然近年针对库区及周边开展的库区生态修复工程、库周村落环境整治工程、小流域沟道治理工程及水草及时打捞取得了显著成效,但随着引水水源中氮磷浓度较高及个别年份库水位较低等因素,使于桥水库面临着富营养化的风险。库区的氮、磷条件已达到轻度富营养水平,具备了藻类生长所需的必要条件。
二、近年库区藻类生长情况
于桥水库藻类常年生长,根据近年监测发现于桥水库藻种分为 7门41属,其中蓝藻门9属、绿藻门 18属、硅藻门6属、隐藻门1属,甲藻门2属、裸藻门3属,金藻门2属。藻类的生长受水温和光照影响较大;冬季藻密度较小,通常1-3月份在100万个/L以内,优势种为甲藻,4-6月份在100-600万个/L 之间,优势种为绿藻,7-9月份是快速生长期,水华也发生在这个阶段,此阶段优势种为蓝藻,占藻类总数的80%,10-11月份绿藻为优势种;从时间变化看7、8月份是藻类的高发期,也是藻类最丰富的季节。
三、库中水质因子与藻量的关系
3.1水温对藻类生长的影响
水温是整个水环境中主导因子,直接影响着浮游植物的光合作用生产,温度的高低与浮游植物代谢活动的酶活性有关,温度的升高会使藻类适应新环境的能力增强,蓝绿藻等浮游植物对光强、温度(15-31℃)有很好的适应性,从近年的监测数据中可以反映出水温与藻量呈正态关系,水温在25℃左右是蓝藻形成的适宜温度。
3.2水体透明度对藻类生长的影响
透明度与藻量是相互作用关系,当透明度增加水下光照增强影响藻类大量繁殖;当水色浑浊,水面的颗粒有利于藻类附着,为藻类繁殖创造条件,同样,水中藻量大增会使水体色素增多,透明度大大降低,根据几年的监测,可以看出透明度在50cm左右藻密度较大(从近年监测看,于桥水库透明度最低也只是达到50cm左右,如果藻量继续增加的话透明度也会出现下降趋势),藻类死亡后数量下降,水体透明度会逐渐增加,此外透明度也与水深有直接关系。
3.3 水体中PH、溶解氧对藻类生长影响
4-10月份库区水体的PH在7.9-9.1范围内,7月份以后,随着藻类的生长,PH明显提高,其季节性变化趋势明显,夏季PH在8.5左右波动,甚至会出现超标(9.0)现象;有研究发现,湖泊水库中的PH主要受CO2的控制,水体中的CO2又受多因素影响如水温、微生物等而在富营养型水体中,溶解氧和CO2 主要受生物过程控制,因此随着藻种群密度的增加PH升高,同时库区水中溶解氧的含量降低。
3.4水体中氮磷对藻类生长的影响
近年滦河源水中的氮磷浓度不容乐观,从近几年监测数据可以看出营养盐的含量对藻类生长变化影响较大;库区水体以硝酸盐氮为主,当硝酸盐氮浓度逐渐下降(或趋近检出限(<0.08)时藻类生长缓慢甚至出现藻密度下降现象;总氮进入六月份后因为藻类生长消耗大量营养盐造成浓度降低,总磷的含量随着藻类的生长而上升,可能是藻类吸收了底泥中释放的磷所致。
四、水库营养物质来源的主要途径
4.1 滦河源水的污染
引滦入境水的水质和水量直接反映了滦河流域的水环境和水资源的可供量。近年上游来水水质不容乐观,按《国家地表水环境质量标准》(GB3838-2002)进行评价:近年引水水质中总氮含量可超Ⅴ类标准(2.0)5倍左右,;总磷含量超Ⅴ类标准(0.4)11倍左右;此外由于上游流域中矿产资源丰富,有铁、金、锰、铬、铝等重金属排放,最后进入于桥水库,可见入境的水污染浓度和负荷量成为于桥水库水体水质的主要影响因素。
4.2 沙河水质的污染
沙河是于桥水库本流域最大的河流,其主要污染是上游铁选矿、钢铁厂、啤酒厂、硫酸厂等工矿企业及遵化市市区城镇生活污水,其上游铁选矿有100多家,主要污染物为重金属、氮、磷等,可见沙河是遵化市主要的排污河道。从近年的监测中发现总氮最大值超Ⅴ类标准9倍左右;最小值超Ⅴ类标准2倍左右;若沙河遭遇暴雨产流,该河段集存的污水、沉积物的泛起将随首次地表径流集中下泄,其形成的高浓度污染水头下泄极可能影响于桥水库水体水质,大量的营养盐流入于桥水库为藻类生长提供了必要的营养,沙河的水环境恶化已对于桥水库的水质形成了潜在的危害。
4.3 流域降水带来的污染
在2009年峰山南(果河和淋河交汇处)总氮值为5.01mg/L,总磷为0.06mg/L,根据水文资料显示7月降雨总量为260.5mm,降雨把大量营养盐带入水库,为藻类生长提供了大量的营养,加上雨后持续出现高温天气促使了藻密度在8月初达到了当年的峰值。
2012年7月于桥水库及上游周边地区普降大雨,其中21日面雨量:190.6mm,大暴雨;25日面雨量:39.3mm,大雨;27日面雨量:29.3大雨;28日面雨量:55.6mm,暴雨。从监测数据看,雨水初期的总氮值高达11.3 mg/L(中后期大幅下降),通过对主要入库河流结果显示,各河道来水总氮、总磷值都很高。
五、于桥水库富营养化防治措施
5.1 及时打捞水草
于桥水库采取了人工打捞与机械打捞相结合,提高了打捞工作的效率。2011年以前,水库水草打捞工作基本依靠人工打捞,打捞工作时限长、效率低。从2011年起于桥水库水草打捞工作实行机械打捞为主、人工打捞为辅的打捞作业方式。于桥处现有割草船7艘,运草船12艘,打捞效率约为人工打捞的30倍,但由于于桥水库属于宽浅型水库,受水库地形限制,部分浅滩区域无法进行机械打捞,因此需人工配合水草打捞工作。
5.2 对藻类进行有效的拦截
建围栏将水藻拦截在于桥水库放水洞之前,拦截的具体位置要根据藻类爆发的程度来确定,通过拦截和一段自然净化,使到达放水洞的水质达到地表水Ⅲ类标准,保证向天津正常供水。
5.3 水库运行调度优化
根据于桥水库水藻发生的情况,实行适当调水,以遏制水藻进一步爆发。其主要措施是,根据具体情况分别从黎河、沙河、淋河三条河流的上游水库引水,以增加水库水量,提高水库水位,降低水库水温,减缓水藻生长繁殖速度。
5.4 生物操作法放养
鲢、鳙能有效的遏制微囊藻水华,建立在食物链上的鱼控藻的技术在国内外中小水源地上均有实践,并取得了一定的成效,如果仍采取全库的放养手段,一来需要的投入量非常大,二来无法很好的控制鱼类正好处在蓝藻的聚集区域,无法保证对蓝藻的有效食用,鉴于以上情况,建议在水库取水口附近或是蓝藻聚集区内设置一个类似于围隔得具有一定封闭性的鲢鳙控藻强化区。
5.5 加强蓝藻预警,加大水质监测频次
藻类高发期切实做好于桥水库藻类水华预警水质监测工作。及时了解于桥水库及主要入库河道的水质状况,掌握水体藻类生长的内在条件及其变化情况。
参考文献
国家环保局《水生生物监测手册》编委会 编.水生生物监测手册.东南大学出版社,1993.