摘要：“水華”又稱(chēng)水體的富營(yíng)養(yǎng)化，是由于水體中富含的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)導(dǎo)致藻類(lèi)過(guò)量繁殖的現(xiàn)象，它是水體衰老和水質(zhì)惡化的一種表現(xiàn)。一般常見(jiàn)于湖泊、水庫(kù)及近地淺海灣，河流中發(fā)生“水華”則極其少見(jiàn)。漢江武漢段在2000年2月28日發(fā)生了第三次“水華”現(xiàn)象，并一直持續(xù)到4月上旬，這次“水華”是繼92年和98年初春發(fā)生的兩次以來(lái)更為嚴(yán)重的一次。藻的繁殖速度異常迅猛，先后出現(xiàn)兩次藻系列高峰，含藻量分別為7317和7223萬(wàn)個(gè)/L，水體呈深褐色，們有較明顯的異味。而92年和98年含藻量峰值分別為2600萬(wàn)個(gè)/L和2870萬(wàn)個(gè)/L。這表明漢江武漢段發(fā)生“水華”的嚴(yán)重程度在加劇，周期在縮短。“水華”給自來(lái)水公司凈水處理帶來(lái)了巨大壓力，同時(shí)給市民正常飲用水帶來(lái)一定 影響 ?？梢?jiàn)漢江水質(zhì)逐年惡化的情況， 分析 了“水華”的成因及特點(diǎn)，并對(duì)預(yù)測(cè)和防治“水華”作了一些 研究 和探討。

關(guān)鍵詞：富營(yíng)養(yǎng)化 水華 防治建議

一、漢江水質(zhì)的變化情況

漢江是長(zhǎng)江的最大支流，是沿岸居民生活用水和 工業(yè) 用水的重要水源，它沿途經(jīng)過(guò)14個(gè)縣市，同時(shí)每年接納了工業(yè)廢水和市政污水約7億噸，其中1.23億噸為生活用水，最后從武漢匯入長(zhǎng)江;雖然污染物量大，但由于漢江水流量大，污染物在江水稀釋和 自然 生態(tài)作用下使水質(zhì)得到了控制。70-80年代，漢江水質(zhì)一直都符合地面水Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，然而進(jìn)入九十年代以后，隨著工農(nóng)業(yè) 現(xiàn)代 化建設(shè)的 發(fā)展 ，工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)化肥灌溉和生活用水排放量逐年遞增，漢江部分河段尤其是下游河段水質(zhì)惡化已非常嚴(yán)重。(見(jiàn)圖1)從沿途水質(zhì)的結(jié)果分析來(lái)看，水體酸度下降(PH值增高)，CODMn、氨氮(NH3---N)、硝酸鹽氮(NO3-N)、總磷(TP)均呈現(xiàn)增高趨勢(shì)，亞硝酸鹽氮(NO2--N)也有明顯增高，氮磷負(fù)荷最大，誘發(fā)“水華”發(fā)生的幾率最大。從漢江流域的浮游植物(主要是藻類(lèi))的調(diào)查情況分析(見(jiàn)圖2)，漢江藻類(lèi)總細(xì)胞密度呈現(xiàn)明顯的增高趨熱，至武漢江段，藻的總細(xì)胞密度達(dá)到最高，說(shuō)明水體藻類(lèi)很活躍，其中以硅或所占比例最高，其次為為綠藻。同時(shí)藻類(lèi)的種類(lèi)的多樣性指數(shù)呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)(藻類(lèi)的種類(lèi)多樣性指數(shù)是評(píng)價(jià)水質(zhì)的重要指標(biāo)之一[1]，其數(shù)值越高，水質(zhì)越好)表明水體質(zhì)量惡化，自?xún)裟芰p弱。從92年至99年漢江武漢宗關(guān)段水源水質(zhì)調(diào)查表來(lái)看(見(jiàn)圖3)，標(biāo)志水體污染的幾種重要的指標(biāo)如CODMn、氨氮、總磷都逐年增高，表明漢江武漢段水體有機(jī)污染越來(lái)越嚴(yán)重，水體營(yíng)養(yǎng)成分的增加為藻類(lèi)的生長(zhǎng)提供了良好的物質(zhì)條件，而硝酸鹽氮的年平均值逐的減小，這表明江水的自?xún)裟芰υ跍p弱，污染在加劇。

二、漢江硅藻“水華”的形成分析

前述的三次“水華”均發(fā)生于漢江的枯水季節(jié)，時(shí)間大約都在2月至3月早春期間，主要表現(xiàn)為硅藻繁殖。作者對(duì)2000年2月至3月發(fā)生的“水華”進(jìn)行了跟蹤調(diào)查，根據(jù)對(duì)水質(zhì)分析數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，對(duì)影響漢江“水華”的形成的主要因素列出如下：

1、日照和水溫：

研究表明，光強(qiáng)對(duì)硅藻的生長(zhǎng)有明顯的影響。硅藻含有的葉綠素吸收入太陽(yáng)光，供給自身能量和生長(zhǎng)繁殖需要。在枯水季節(jié)，漢江水位低，河水淺，透光度好，近水面的藻能夠充分吸收入太陽(yáng)光進(jìn)行光合作用，而陰雨天氣則不利于硅藻的系列生長(zhǎng)。日照同時(shí)提或了氣溫和水溫，圖4表明，水溫在9℃以上，硅藻繁殖活躍起來(lái)，10-17℃硅藻最為適宜，高于17℃以上，繁殖速度減慢，而逐步由喜好較高水溫的綠的綠藻取代，冬末春初，天氣轉(zhuǎn)暖，陽(yáng)光充足，適宜的日照和水溫容易誘發(fā)硅藻“水華”

2、河水水位和流速：

漢漢水位在每年的2月處于低位，河床淺，與入口處不甘水水位落差小，造成河水水流遲緩，局部形成了類(lèi)似于湖泊環(huán)境水體流動(dòng)稀釋作用大大減弱，造成營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)停滯于固定區(qū)域，給營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度累積形成了條件。另外河床底泥中積累的磷(死亡的或類(lèi)沉降至河床底部形成的淤泥層)緩慢釋放作用顯著增強(qiáng)，為藻類(lèi)提供了足夠的磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，加速了“水華”的形成。[3]

3、氮磷源：

氮和磷兩類(lèi)物質(zhì)對(duì)藻類(lèi)的生長(zhǎng)和繁殖起著重要作用，也是引進(jìn)“水華”的主要因素。硅藻的細(xì)胞質(zhì)含有C、H、O、N、P等元素，C、H、O通過(guò)光合作用獲得，從水體中吸收足夠的氮和磷成為硅藻繁殖所必須途徑。 目前 對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化的研究一致認(rèn)為，恰當(dāng)?shù)牡妆仁菍?dǎo)致藻類(lèi)繁殖旺盛的一個(gè)重要參數(shù)。如當(dāng)水體中總氮與總磷的濃度之比在11.8:1---15.5:1范圍內(nèi)時(shí)，水體富營(yíng)養(yǎng)化過(guò)程明顯加劇[3]，氮磷的來(lái)源主要有工業(yè)的廢水，尤其是漢江上、中游的氮肥廠(chǎng)和磷肥廠(chǎng)向河中排放超標(biāo)廢水，以及大量的生活用水的排放。尤其應(yīng)注意的是，家用洗衣粉和合成洗滌劑大量生生和使用，其配方中大都含有17%的三聚磷酸鈉(含磷量為4%)[4]，沿岸大量的洗滌放心水隨同生活污水直接排放到漢江中，造成了河流的營(yíng)養(yǎng)(磷)負(fù)荷，這也是近10年來(lái)漢江富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)程加快的原因之一。

“水華”發(fā)生期間，經(jīng)測(cè)定，漢江水體中總氮和總磷之比平均為12.5，正好處于水體富營(yíng)養(yǎng)化的最佳氮磷比范圍之內(nèi)，加之其他條件均已具備，因此漢發(fā)生此次“水華”成為必然。

三、漢江“水華”的特征及其預(yù)測(cè)

1、色度和濁度明顯增高。

“水華”發(fā)生期間，硅藻過(guò)繁殖，形成肉眼可見(jiàn)的褐色顆粒懸浮于江水中，使江水呈現(xiàn)黃褐色，色度呈現(xiàn)明顯變化 規(guī)律 (見(jiàn)圖4)。由于水中顆粒物的增加，給水廠(chǎng)濾池帶來(lái)沉重負(fù)擔(dān)，耗礬量增加。

2、明顯的藻腥味

由于藻的新陳代謝旺盛，死亡的藻懸浮于水體中，緩慢被分解，散發(fā)出臭味。而且在水廠(chǎng)中由于加氯消毒殺死了大量的藻，藻殘?bào)w分解的異味并不能被絮凝劑有效除去，造成用戶(hù)水中仍攜帶有較明顯的藻腥味。

3、水體PH上升。

河水PH值由原來(lái)的7.7上升為8.2最高達(dá)到8.4。(見(jiàn)圖5)這是因?yàn)樵宓拇罅糠敝澈蜕L(zhǎng)通過(guò)光合作用消耗了水中的CO2， 影響 了水中的碳酸鹽平衡，導(dǎo)致水體酸度降低。因此，水體PH值上升是“水華”發(fā)生的重要特征。

4、氮和磷的濃度變化。

“水華”發(fā)生之前，漢江武漢宗關(guān)段水源水的氨氮平均值在0.4mg/L，總磷平均值在0.13mg/L,“水華”期間的氨氮和總磷濃度均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)(見(jiàn)圖6)，氨氮平均值降為0.14mg/L，總磷平均值降為0.07mg/L。作者在實(shí)驗(yàn)室模擬了藻對(duì)氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮和總磷在“水華”期間的吸收的實(shí)驗(yàn)，測(cè)定結(jié)果表明投加0.6mg/L的NH4Cl在24小時(shí)后93%均被藻吸收，藻類(lèi)數(shù)量增加34%，約6%的轉(zhuǎn)化成了亞硝酸鹽氮，而硝酸鹽氮的吸收入則很小。關(guān)于磷的轉(zhuǎn)化較為復(fù)雜，總磷包括可溶性磷和顆粒磷，可溶性磷中以無(wú)機(jī)磷如PO43-、HPO42-、H2PO4-等形式被吸收為主。“水華”期間總磷的減少的原因主要是兩個(gè)方面：一是因藻類(lèi)和吸附物的沉降;二是因藻類(lèi)和碎屑被攝食而在食物鏈中傳遞移出[5]。實(shí)驗(yàn)時(shí)3L江中投加的0.6mg/L的KH2PO4在24小時(shí)后1.5%被藻吸收，而且藻的數(shù)量增加了75%。這雖不能反映藻對(duì)各種磷的吸收情況，但動(dòng)表明磷是藻類(lèi)增殖的主要因素。因此控制漢江中磷的濃度是解決“水華” 問(wèn)題 的關(guān)鍵。這表明監(jiān)測(cè)水體氨氮和總磷的濃度變化是預(yù)測(cè)“水華”的重要手段。

5、含藻量的明顯變化

由圖7可以看出，水中含藻量的變化直接表征了“水華”現(xiàn)象的劇烈程度，是監(jiān)測(cè)“水華”的重要指標(biāo)。

四、漢江“水華”的防治意見(jiàn)

1、切實(shí)加強(qiáng)漢江水源水質(zhì)的保護(hù)

呼吁有關(guān)部門(mén)加緊對(duì)沿岸主要的污染源進(jìn)行治理，嚴(yán)格限制高濃度污水排入漢江。對(duì)于沿岸的磷肥廠(chǎng)和氮肥廠(chǎng)排放的污水，應(yīng)在環(huán)保部門(mén)的監(jiān)督下進(jìn)行污水治理，達(dá)標(biāo)后方能排入江內(nèi);同時(shí)對(duì)含磷洗衣粉及洗滌劑造成的加重漢江磷負(fù)荷問(wèn)題予以充分的敬惕和重視?？傊扇「骰胧┮郧袛嘁鹪孱?lèi)大量繁殖的營(yíng)養(yǎng)源，是解決漢江“水華”的根本途徑。

2、對(duì)制水工藝的改進(jìn)

藻類(lèi)大量繁殖給自來(lái)水廠(chǎng)的水處理帶來(lái)了一定難度，高藻水的處理要消耗大量的混凝劑量，而且產(chǎn)生滿(mǎn)目池的堵塞現(xiàn)象，縮短了濾池的運(yùn)行周期。選擇合適的除藻工藝對(duì)自來(lái)水處理廠(chǎng)有很重要的實(shí)用意義。

目前 自來(lái)水廠(chǎng)中常氯氣作為消毒劑，對(duì)于殺藻也有明顯的效果，但高藻期消耗氯量大大增加，尤其是濾前預(yù)加氯對(duì)水中產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物THM有直接的促進(jìn)作用，據(jù)報(bào)道，O3和CLO2等消毒劑對(duì)藻類(lèi)均有比較理想的殺藻效果，而且消毒副產(chǎn)物少[6]。常見(jiàn)的除藻工藝如投加CuSO4殺藻劑、加大絮凝劑投加量、加快濾池反沖洗頻率、增加氣浮池等，對(duì)除藻效果也比較明顯，但對(duì)藻腥味的去除卻不很理想。

生物除藻[7]是近年來(lái) 發(fā)展 起來(lái)的一項(xiàng)很有前途的技術(shù)。它采用生物膜對(duì)藻類(lèi)的絮凝和吸附作用，將藻從水中分離出來(lái)，藻類(lèi)一部分沉降，另一部分吸附后被微生物氧化，有的被原生動(dòng)物吞噬。其特點(diǎn)是可以承受較大的藻負(fù)荷，降柢水中的有機(jī)物含量，節(jié)省耗氯量，尤其是在與其他工藝相結(jié)合(如活性炭吸附)時(shí)對(duì)除藻效果和嗅閾值的降低有比較明顯的效果[6]。生物除藻可以考慮作為一種防治“水華”的手段。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)漢江流域水質(zhì)的調(diào)查的，漢江水質(zhì)在進(jìn)一步惡化，尤其是下游， 工業(yè) 廢水和生活污水的大量排放是導(dǎo)致下游“水華”的重要原因。對(duì)江水的色度、PH值、氮磷含量(氮磷化)及含藻量監(jiān)測(cè)是預(yù)測(cè)水華的主要手段。自來(lái)水廠(chǎng)改進(jìn)除藻工藝，有條件，可以考慮生物除藻技術(shù)和增加活性炭濾床進(jìn)一步消除“水華”帶來(lái)的影響。如何處理“水華”期間水源水，提高供水水質(zhì)將是今后擺在我們面前的重要課題。

參考 文獻(xiàn)

[1]彭近新，陳慧君水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化及其防治， 中國(guó) 環(huán)境 科學(xué) 出版社，1988，46-58

[2]況琪軍等，漢江中下游江段藻類(lèi)現(xiàn)狀調(diào)查及‘水華’成因 分析 ，長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2000，9(1)：67-70

[3]程俊人等譯，環(huán)境科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論，科學(xué)出版社，1982，120-137

[4]舒金華，發(fā)達(dá)國(guó)家禁用(限用)含磷洗衣粉的措施，湖泊科學(xué)，1998，10(1)：90-94

[5]林昱，廈門(mén)西港引發(fā)有害硅藻水華磷的閾值 研究 ，湖泊科學(xué)，1997，30(4)：391-395

[6]岳舜林，提高自來(lái)水水質(zhì)的策略，中國(guó)給水排水，1999，15(5)：42-44

[7]周建平，梅梁湖源水除藻工藝研究，給水排水，1997，23(11)：22-24

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