南方某中型水庫富營養(yǎng)化狀況評價(jià)及綜合防治對策
【摘 要】對南方某水庫水質(zhì)監(jiān)測資料進(jìn)行分析,并采用營養(yǎng)狀況指數(shù)法(TSI)和營養(yǎng)物質(zhì)負(fù)荷法(Vollenweider)兩種方法對水庫營養(yǎng)狀態(tài)進(jìn)行評價(jià)。結(jié)果表明:該水庫總體呈現(xiàn)富營養(yǎng)化、重富營養(yǎng)化狀態(tài)。針對調(diào)查及評價(jià)結(jié)果,結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況提出水庫富營養(yǎng)化綜合防治的對策和建議。
【關(guān)鍵詞】水庫;富營養(yǎng)化;評價(jià);綜合防治
水庫的主要作用是水利調(diào)控、水土保持、后備水源和景觀娛樂[1],但隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,水庫受到生活污水、工業(yè)廢水、禽畜養(yǎng)殖和農(nóng)業(yè)面源等造成的交織污染,造成水庫水環(huán)境污染問題日益突出,嚴(yán)重影響到用水安全。因此,本文就南方某水庫目前的水質(zhì)狀況進(jìn)行分析,對其富營養(yǎng)化狀況進(jìn)行評價(jià)。該水庫集水面積10.85平方公里,庫容超過1000萬立方米。
1 研究方法
1.1 監(jiān)測斷面布設(shè)
根據(jù)該水庫的環(huán)境條件、水文特征,于2006年8月和10月、2007年3月各監(jiān)測一次。3月代表枯水期,8月代表豐水期,10月代表平水期。監(jiān)測時(shí)選取該水庫5個(gè)有代表性的斷面,其中監(jiān)測斷面1、2、4和5分別位于水庫四周,監(jiān)測斷面3位于水庫中心,監(jiān)測斷面位置見圖1:
圖1 水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)位置
1.2 水樣監(jiān)測方法
水樣監(jiān)測的項(xiàng)目有懸浮物、透明度、TP、TN、COD、BOD5和葉綠素a,上述項(xiàng)目監(jiān)測分析方法及最低限見表1。
1.3 評價(jià)方法
針對水庫水質(zhì)狀況及監(jiān)測資料實(shí)際情況,在進(jìn)行水庫富營養(yǎng)化狀況評價(jià)時(shí),采用營養(yǎng)狀況指數(shù)法(TSI) 和營養(yǎng)物質(zhì)負(fù)荷法(Vollenweider)兩種方法[3]。
(1)營養(yǎng)狀況指數(shù)法(TSI)
Carlson根據(jù)總磷和葉綠素等指標(biāo)發(fā)展一種簡單的營養(yǎng)狀況指數(shù)(tophic state index,TSI)評價(jià)湖泊富營養(yǎng)化的方法。TSI用數(shù)字表示,范圍在0~100,其詳細(xì)計(jì)算參加相關(guān)文獻(xiàn)[4]。該方法簡便,廣泛應(yīng)用于評價(jià)水庫、湖泊營養(yǎng)狀況。詳細(xì)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2。
(2)營養(yǎng)物質(zhì)負(fù)荷法(Vollenweider)
Vollenweider于l969年提出湖泊營養(yǎng)狀況與營養(yǎng)物質(zhì),特別是與TP、TN濃度之間有密切關(guān)系。在一定范圍內(nèi),TP、TN負(fù)荷增加,藻類生物量增加,魚類產(chǎn)量也增加,水庫的富營養(yǎng)化加劇。這種關(guān)系受到水體平均深度、面積、水力停留時(shí)間等因素的影響。該方法根據(jù)TP、TN濃度將湖泊、水庫富營養(yǎng)狀況分為貧營養(yǎng)、貧-中營養(yǎng)、中-富營養(yǎng)、富營養(yǎng)、重富營養(yǎng)五種等級,該方法不僅簡便,而且應(yīng)用很廣泛。詳細(xì)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2。
2 結(jié)果與分析
2.1 水環(huán)境現(xiàn)狀結(jié)果與分析
對上述5個(gè)水質(zhì)監(jiān)測斷面的取水樣進(jìn)行監(jiān)測分析,結(jié)果見表3、表4、表5。
以地表水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的III類為界計(jì)算水庫豐水期、平水期和枯水期水質(zhì)的超標(biāo)倍數(shù)[5]。2006年豐水期超標(biāo)項(xiàng)目為TP、TN和BOD5,平均超標(biāo)倍數(shù)分別為11.3、8.9和1.36;2006年平水期超標(biāo)項(xiàng)目為TP、TN、COD和BOD5,平均超標(biāo)倍數(shù)分別為20.2、11.3、1.71和2.21;2007年枯水期超標(biāo)項(xiàng)目為TP、TN、COD和BOD5,平均超標(biāo)倍數(shù)分別為14.86、8.3、1.53和2.11?梢,水庫各污染因子超標(biāo)較為嚴(yán)重。
對比各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)可知,在不同的水文期中,斷面1的TP和TN濃度最高,其后分別是斷面4、斷面5、斷面2、斷面3。從圖1監(jiān)測斷面的分布情況來看,斷面1附近的養(yǎng)殖區(qū)糞便的不規(guī)范排放是造成該斷面TP和TN濃度遠(yuǎn)高于其它斷面的原因,所以以營養(yǎng)物質(zhì)的輸入的情況來說,斷面1附近的養(yǎng)殖區(qū)對水庫的貢獻(xiàn)最大,應(yīng)為主要治理對象。
對比各個(gè)水文期,以監(jiān)測斷面3(水庫中心)為評價(jià)對象。豐水期時(shí),該斷面TP和TN的濃度最高,而平水期和枯水期時(shí)的TP和TN濃度則相差不大。這主要是在豐水期時(shí),養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)的糞便和耕地內(nèi)的化肥等隨地表徑流進(jìn)入水庫,導(dǎo)致水庫中的營養(yǎng)物質(zhì)濃度升高,可見豐水期時(shí)的面源污染對水庫有較大的影響。
2.2 水庫營養(yǎng)化評價(jià)結(jié)果
本研究采用了營養(yǎng)狀況指數(shù)法(TSI)和營養(yǎng)物質(zhì)負(fù)荷法(Vollenweider)兩種方法同時(shí)對水庫營養(yǎng)化進(jìn)行評價(jià),結(jié)果見表6、表7、表8。
從上述各評價(jià)結(jié)果表中可知,各監(jiān)測斷面水體均呈現(xiàn)富營養(yǎng)化、重富營養(yǎng)化狀態(tài),水體含有大量氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì),從而可知水庫營養(yǎng)化程度嚴(yán)重。
一般情況下,造成水體富營養(yǎng)化有多種形式,有的在流域內(nèi),有的在流域之外,主要外部營養(yǎng)源包括點(diǎn)源(工業(yè)廢水和城市生活污水等)和非點(diǎn)源(包括地表徑流和大氣沉降等);內(nèi)部源包括水底沉積物中營養(yǎng)源,網(wǎng)箱養(yǎng)魚源以及地下水形式入庫的營養(yǎng)物質(zhì)源等[6]。
該水庫水體各種營養(yǎng)物質(zhì)主要來源為:
(1)點(diǎn)源:水庫周邊生活區(qū)與學(xué)院區(qū)內(nèi)城市污水管網(wǎng)不完善,以致區(qū)域內(nèi)生活污水以河流形式進(jìn)入水庫;水庫周邊旅游景點(diǎn)以及食肆的生活污水直接排入水庫;工業(yè)區(qū)內(nèi)工業(yè)廢水偷排進(jìn)入水庫。
(2)非點(diǎn)源:農(nóng)業(yè)耕作過程中化肥、農(nóng)藥等沿季節(jié)性支流和庫岸直接入庫;養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)禽畜糞便以及清洗廢水向水庫的不規(guī)范排放;庫區(qū)內(nèi)網(wǎng)箱養(yǎng)魚在投餌過程中飼料的直接投放。
從水體營養(yǎng)化評價(jià)結(jié)果表可知,在上述各污染源中,養(yǎng)殖區(qū)對水庫富營養(yǎng)化的貢獻(xiàn)最大,所以在后期治理過程中,養(yǎng)殖區(qū)應(yīng)為主要治理對象。
3 水庫富營養(yǎng)化綜合防治對策及建議
水庫周邊居民生活和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)等人為活動(dòng)是造成水庫營養(yǎng)化和水質(zhì)污染加劇的影響因素,其中經(jīng)濟(jì)活動(dòng)是主要的影響因素。人們在盲目開發(fā)水庫豐富的自然資源的同時(shí)卻忽略了對水庫水質(zhì)和周邊環(huán)境的保護(hù),對水庫本身造成了巨大的負(fù)面生態(tài)效應(yīng),從而降低了水庫生態(tài)和經(jīng)濟(jì)的價(jià)值。為此,控制水庫富營養(yǎng)化,防治水體污染,必須遵循強(qiáng)化管理機(jī)制、源頭根治的方針。把水庫流域分成若干片區(qū),實(shí)行片區(qū)污染源控制責(zé)任制,從而達(dá)到對流域內(nèi)污染源控制的目的。除此之外,應(yīng)輔之以流域生態(tài)修復(fù)相結(jié)合的治理方法,逐步改善水庫流域生態(tài)環(huán)境,使其得到良性的生態(tài)循環(huán)發(fā)展。
3.1 污染源綜合整治對策
加快水庫周邊居民區(qū)市政下水管網(wǎng)的鋪設(shè)和污水處理廠的建設(shè),杜絕生活污水以直接和簡直形式納入水庫;把水庫流域分成若干片區(qū),以片區(qū)所屬村委會(huì)為責(zé)任單位,配合環(huán)保執(zhí)法部門嚴(yán)格管理水庫周邊工廠企業(yè),嚴(yán)禁其以任何方式向水庫流域排入工業(yè)廢水;同時(shí)呼吁農(nóng)民多使用有機(jī)肥,盡量減少使用化肥,以減少化肥對水庫帶來的面源污染;針對養(yǎng)殖區(qū)進(jìn)行改造建設(shè),除對養(yǎng)殖區(qū)周邊進(jìn)行工程防護(hù)建設(shè),如圍網(wǎng)、種植防護(hù)林、修建截留溝[7]等,除此之外,要求禽畜糞便須由有資質(zhì)單位定期回收,以及區(qū)內(nèi)必須配備完善的廢水處理系統(tǒng),廢水處理達(dá)標(biāo)后排入市政管網(wǎng),只有這樣才能逐步見效,實(shí)現(xiàn)水功能區(qū)和水庫的水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)。
3.2 生態(tài)修復(fù)對策
生態(tài)修復(fù)是水庫富營養(yǎng)化控制必不可少的措施,建立水庫生態(tài)系統(tǒng)的良性生態(tài)平衡,也是水庫治理最終目標(biāo)。
在進(jìn)入水庫的內(nèi)河涌上建立固定生物浮床,利用水生植物吸附污染物質(zhì)的特性減低進(jìn)入水庫的污染物總量;依靠庫區(qū)有利地勢建立環(huán)庫岸的人工濕地,利用地勢或動(dòng)力泵抽水等方式使部分受污染的水體進(jìn)入濕地,經(jīng)植物處理后再流入水庫,進(jìn)一步降低水庫水體營養(yǎng)物質(zhì)的含量,從而達(dá)到會(huì)水庫進(jìn)行生態(tài)修復(fù)的目的。
3.3 水庫管理對策
除了上述兩種工程整治對策外,水庫的管理起著必不可少的作用,所以有必要制定嚴(yán)格的水庫管理制度。建議如下:
(1)建立后備飲用水源保護(hù)區(qū)標(biāo)志,明確保護(hù)范圍,并制定相應(yīng)的管理?xiàng)l例、制度,依法從嚴(yán)管理。
(2)加強(qiáng)水環(huán)境保護(hù)宣傳,提高公眾水資源保護(hù)意識,全社會(huì)必須充分認(rèn)識水資源保護(hù)和管理的重要性,防止水源枯竭和水體污染。
(3)禁止在水庫岸邊經(jīng)營食肆,已建的食肆應(yīng)限期遷出,杜絕食肆廢水直接排入庫區(qū)。
(4)禁止任何人任何單位在庫區(qū)網(wǎng)箱養(yǎng)殖魚類,嚴(yán)禁人工投餌,改善庫區(qū)環(huán)境。
(5)規(guī)范化管理庫區(qū)周邊的禽畜養(yǎng)殖,根據(jù)不同的功能區(qū)類別劃分“禁養(yǎng)區(qū)”、“限養(yǎng)區(qū)”,“禁養(yǎng)區(qū)”和“限養(yǎng)區(qū)”內(nèi)實(shí)現(xiàn)污染物排放量和養(yǎng)殖總量控制[8]。
(6)水庫管理機(jī)構(gòu)也要制定相應(yīng)的條例,確實(shí)保證治理措施和管理措施的實(shí)施。
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譚潔艷(1980-),女,廣東南海人,工程師,環(huán)境工程碩士,主要從事環(huán)境監(jiān)測和環(huán)境質(zhì)量綜合分析工作。
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