引 言
目前,由于经济的快速发展和人口数量的增加,排入湖泊内的污染物不断增加,而导致湖泊环境问题日益突出。据估计我国年排污量达数百亿吨,但只有24%的工业污水和4%的生活污水经过处理,80%的饮用水源遭到污染,许多湖泊(水库)已严重的富营养化已达不到III类水水质标准。
富营养化是水环境质量的最普遍性的问题。据1996年全国调查统计表明:调查的91个湖泊(水库)中至少有23个已处于中富营养化状态,其中20个已处于富营养化状态,其水量占湖泊(水库)总供水量的25.4%.对重点城市的39个水源地水质监测结果表明:1989-1996年间,饮用水源地的水质呈恶化趋势。以高锰酸盐指数为例,1989年仅1个水源水环境质量指标达不到II类标准,而1996年就上升到14个,其中6个水源地的水质已达不到III类标准〔1〕,目前,这种趋势还在继续。
红枫湖、百花湖地处贵州中部乌江主要支流猫跳河的上游。红枫湖蓄水面积57.2km2,库容6.01亿m3,流域面积1551km2,为目前贵州高原最大的喀斯特人工湖泊。百花湖蓄水面积14.5km2,库容1.82亿m3,为黔中地区仅次于红枫湖、乌江水库的第三大喀斯特人工水库。红枫湖、百花湖肩负着饮用水、发电、农灌、养殖、防洪、调节气候、改善生态环境等多种功能,是贵阳市、清镇市和周边人民最重要的生活饮用水及工农业用水水源,这两个湖泊(以下简称“两湖”)已受到了严重的污染,严重影响了库区周边工农业生产和人民生活,为此,治理红枫湖、百花湖已刻不容缓。
对“两湖”的治理自1996年以来力度逐年加大,尤其是1999年实施了以削减氮、磷入湖排放量为目的的“两湖”综合治理一期工程后,“两湖”水环境质量有了质的变化,本文,我们将报道一下“两湖”综合治理一期工程对于水质的浮游植物的种类组成、季节变化、种群数量以及总氮、总磷、COD、硝态氮、亚硝态氮等指标的影响。
1 “两湖”综合治理一期工程简介
“两湖”综合治理前,“两湖”周围有贵州有机化工总厂、贵州化肥厂、清镇纺织厂和清镇生活污水等几大污染源[2]。贵州有机化工总厂污水量为10万t/d,主要是有机污染物,COD为854mg/L,污水直接排入到红枫湖和百花湖。贵州化肥厂污水排入红枫湖北湖,主要污染物为NH4-N,污水量为10万t/d。1996年至1997年年排NH4-N约为1400t。清镇纺织厂印染污水:排入百花湖主要污染物为总磷0.44mg/L,COD为548mg/L,总磷来自洗涤剂,污水量每天大约5×103t。清镇市生活污水:清镇市排污系统不键全,污水从四面八方流出,最后入红枫湖和百花湖。污水中总磷为36mg/L,总氮为26mg/L,排出的污水约1万t/d。
1997年,贵州省政府和贵阳市政府决定对“两湖”进行综合治理,关、停、并、转、改、治相结合,使贵州有机化工总厂、贵州化肥厂、清镇纺织厂等都实行达标排放,消减总磷46.35-67.5t/a,总氮90t/a,从而使“两湖”水质明显改善。
2“两湖”综合治理一期工程的效果
2.1 水化学成分的变化
我们收集和测定了治理前后的水化学成分数据(各个数值为平均值n>10),进行统计分析,结果见表1。从表1中可以看出,虽然K、Cl浓度变化较大,但都不会使水质发生质的变化(地表水环境质量标准GHZB1-1999)。
表1 “两湖”治理前后的水化学成分浓度(单位:mg/L)变化
湖泊 | 年份 | HCO3- | SO42- | Cl- | Ca | Mg | K | Na |
红枫湖 | 1996年前 | 143.70 | 46.10 | 8.70 | 55.60 | 8.16 | 1.66 | 1.73 |
2001-2002 | 140.30 | 65.43 | 5.40 | 57.24 | 11.12 | 2.90 | 1.86 | |
百花湖 | 1996年前 | 139.30 | 97.30 | 13.84 | 48.24 | 12.79 | 0.64 | 4.42 |
2001-2002 | 73.69 | 73.72 | 5.13 | 60.51 | 10.18 | 2.78 | 2.55 |
2.2 水体污染物浓度变化
我们收集和测定了治理前后的水体几种污染物浓度数据(各个数值为平均值n>10),进行统计分析,结果见表2。
表2 “两湖”治理前后的水体几种污染物浓度(单位:mg/L)变化
湖泊 | 年份 | TP | NO2-N | TN | NO3-N | F | CODmn | DO |
红枫湖 | 1996年前 | 0.031 | 0.360 | 4.70 | 1.72 | 0.76 | 24.00 | 4.6 |
2001-2002 | 0.022 | 0.043 | 2.79 | 1.01 | 0.29 | 3.49 | 6.9 | |
百花湖 | 1996年前 | 0.028 | 0.370 | 4.20 | 2.20 | 0.76 | 23.00 | 5.7 |
2001-2002 | 0.024 | 0.054 | 2.87 | 1.23 | 0.14 | 2.49 | 6.3 | |
富营养型水质标准 | <0.02 | <1.20 | <8 | >4 | ||||
“两湖”治理前后,污染物浓度都有不同程度的降低,降低的幅度由大至小为CODmn> NO2-N>F>TN>NO3-N > TP,CODmn由水质V类值达到II类值,NO2-N由水质IV类值达到I类值,TN降低幅度较大,但其值仍落在重富营养化的范围内[3],TP在富营养化的临界水平。
2.3 水体浮游植物的变化
“两湖”治理前后,浮游植物发生两个方面的变化。一是个体密度大幅度下降,治理后红枫湖的细胞密度在春夏秋冬四季分别为治理前的1.91%、0.59%、1.03%和0.84%;百花湖的细胞密度在春夏秋冬四季分别为治理前的1.28%、2.63%、1.84%和2.65%。说明,两湖细胞密度大幅度的下降,百花湖的细胞密度已基本上在富营养水平以下(<10×105)(表3)。二是浮游植物的组成结构发生变化。实施“两湖”治理后,红枫湖的种类数是治理前1.72倍(平均),百花湖的种类数是治理前1.68倍(平均)(表4)。
表3 “两湖”治理前后浮游植物密度的变化
湖泊 | 年份 | 春 | 夏 | 秋 | 冬 | ||||
密度cells/L | 百分比% | 密度cells/L | 百分比% | 密度cells/L | 百分比% | 密度cells/L | 百分比% | ||
红枫湖 | 1995-1996[4] | 8.1×107 | 100 | 21.8×107 | 100 | 15.8×107 | 100 | 4.9×107 | 100 |
2001-2002 | 15.5×105 | 1.91 | 12.8×105 | 0.59 | 16.3×105 | 1.03 | 4.1×105 | 0.84 | |
百花湖 | 1996-1997[5] | 4.7×107 | 100 | 3.2×107 | 100 | 6.3×107 | 100 | 1.7×107 | 100 |
2001-2002 | 6.0×105 | 1.28 | 8.4×105 | 2.63 | 11.6×105 | 1.84 | 4.5×105 | 2.65 | |
3 结论的评价与对策
“两湖”综合治理后未发现“黑湖”和“水华”现象,常规水质化学成分没有质的变化,一些污染物浓度下降达到I至II类水质标准,藻的种类有较大的增加,藻类密度下降到中营养水平,TN也有大幅度的降低,说明一期工程效果极为显著。但是TN、TP仍然处于富营养化水平,这与大量的化肥、农药以及生活污水等面源污染有关。为此,要进一步加大治理力度,做好以下工作。建立和完善湖泊水环境保护管理体系,建立和完善区域性水环境保护法规;开展宣传,提高公众对湖泊资源环境价值的认识;削减内外污染源,推行科学施肥及合理灌溉技术,保肥节水,减低氮肥和磷肥流失;制定有关洗涤剂限磷、禁磷的法规,推广使用无磷或低磷洗衣粉,制定行之有效的限磷、禁磷措施,减少总磷负荷,防治水质的反弹;采用生态工程,增大水体自净能力,美化水体景观,在入湖口或排污口以及湖泊岸边附近水域建设人工湿地,种植高等水生植物,如芦苇、香蒲、芦竹、马蹄莲、野芋、莲、菱角、睡莲、金鱼藻、眼子菜、菹草等(为了防止外来物种入侵,禁用空心莲子草、互花米草、凤眼莲等),或养殖其它水生生物以吸收水体中的N、P,减少TN、TP排入湖中,还两颗高原“明珠”。
表4 “两湖”治理前后浮游植物组成的季节变化
湖泊 | 年份 | 春 | 夏 | 秋 | 冬 | ||||
种类species | 百分比% | 种类species | 百分比% | 种类species | 百分比% | 种类species | 百分比% | ||
红枫湖 | 1995-1996[4] | 20 | 100 | 24 | 100 | 37 | 100 | 23 | 100 |
2001-2002 | 41 | 205 | 45 | 188 | 44 | 119 | 41 | 178 | |
百花湖 | 1996-1997[5] | 19 | 100 | 30 | 100 | 22 | 100 | 20 | 100 |
2001-2002 | 22 | 116 | 40 | 133 | 46 | 210 | 41 | 205 | |
参考文献:
[1]韩梅,郑丙辉,李子成。主要城市饮用水水源地水质状况评价与对策建议[J]。环境科学研究,2000(5):31-34.
[2]梁小洁,张明时,王爱民等。红枫湖、百花湖水源、污染源主要营养元素及污染物调查[J]。贵州师范大学学报(自然科学版),1999(2):37-39,17.
[3]胡玲珍,陈振楼,刘杰。长江三角洲湖泊富营养化演变趋势及其调控对策[J]。重庆环境科学,2003(3):6-10,25.
[4]陈椽,胡晓红,刘美珊等。红枫湖浮游植物分布(1995~1996)与水质污染评价初步研究[J]。贵州师范大学学报(自然科学版),1998(2):5-10,16.
[5]胡晓红,陈椽,李银燕等。以浮游植物评价百花湖水质污染及富营养化[J]。贵州师范大学学报(自然科学版),1999(4):1-7,17.