关于大型地表水供水水源地富营养化现状调查及防治对策研究的建议

杨英杰　栾天新

[摘要]对辽宁省内25座大型水库水源地的富营养化状况进行描述，并以大伙房水库的总氮变化趋势为例做详细的评价。对水库富营养化机理与制约因子以及水体富营养化模拟模型进行研究、探讨，并提出具体的防治措施。

[关键词]供水水源地富营养化防治对策

中图分类号：TV21文献标识码：A文章编号：1671—7597(2009)0620006—01

一、前言

近年来，突发性水污染事故频发，对人民的生产生活构成了严重威胁。饮用水问题关系到全社会的稳定和经济的发展，水质灾害正在成为一种比洪涝灾害更严重的灾害。当前，我国内陆水域水体普遍出现藻华暴发现象，近海海域频繁发生赤潮现象，其中60％以上的大型湖泊、水库已经不同程度富营养化，城市水体基本上全部富营养化，太湖、滇池、巢湖、白洋淀等大型湖泊水体严重富营养化，汉江、珠江等河流水域也出现水质富营养化。水体富营养化不但给生态环境造成严重危害，而且严重干扰水资源的利用，造成十分惨重的经济损失。

从长效治理角度看，富营养化的形成从根本上还是由于流域中人类活动导致营养盐类物质进入湖泊水库，使湖泊水库水体营养盐类物质浓度过高，在适当的水文与气象条件下藻类大量繁殖所致。随着人类对环境资源的开发利用活动日益增加，工业的发展以及城市人口的高度集中，大量含有污染物质的工业废水和生活污水未经适当处理便排入水体，使水体中氨氮、磷以及有机污染物等耗氧物质浓度的升高，增加了水中的营养物质的负荷量；而为了提高农作物的产量，施用化肥逐年增加，经过雨水的冲刷和渗透，有更多的营养物质流失而进入水中，也增加了水中的营养物质的负荷量；在水产养殖方面，为达到渔业高产，一些地区采用投放饵料的方法，这也成为水体接纳氮、磷等营养物质的主要渠道。

因此，要彻底防治水体富营养化、防止蓝藻水华，必须要从区域污染源头控制、河流截污、河口与水库净化和水体生态修复的角度，进行蓝藻水华暴发机理与水体富营养化评价以及水环境生态修复技术研究，为预防蓝藻水华、水体富营养化提供技术支撑。

二、我省大型供水水源地富营养状况

据2004年统计，辽宁省城市饮用水水源地(0.1万t／d以上)共有206个，其中地表水水源地共有51个，地下水水源地155个。饮用水水源地中供水人口大于30万人的有9个，其中地表水水源地就有6个。对全省25座大型水库水源地的水质进行了监测，并对水源地富营养状况进行了评价。评价结果表明，按年均值计算，处于中营养状态的水库13座，处于富营养化状态的水库12座，占评价水库的48％。总磷、总氨的污染，加快了水库富营养化，水库上游点污染源虽然直接对水库水质构成威胁，但上游面污染也是主要原因之一。库区上游植被覆盖率较差，大面积水土流失，致使雨水裹夹含有大量农药、化肥及牲畜、家禽排泄物和生物残骸等进入水库，另外，生活污水中也含有大量营养性物质。

以大伙房水库为例：2003年至2006年总氮浓度由2003年最高1.59mg／L，上升至2006年最高2.45mg／L。呈明显的上升趋势。

三、富营养化机理与制约因子研究

针对大型供水水源地水体富营养化区域严重的情况，营养物质不断升高的状况，针对富营养化的成因，有必要从以下几个方面对水体进行水质调查与监测，根据调查、监测结果对水体富营养化进行评价及机理与制约因子研究，确定水体富营养化主要限制因子。

(一)光照及温度的影响。光是重要的环境因子之一，水中的光照强度随着水体深度的增加而递减，光合作用也随着水体深度的增加而递减；水温的变化会引起水中其他因子的变化(如pH值)，浮游植物的各种生理活动及生化反应多必须在一定的温度条件下才能进行，因此光照和温度对藻类等浮游植物的生长以及整个水生生态会产生很大影响，需要对其进行研究，分析判断其是否为水体富营养化的限制性因子。

(二)氟磷的影响。水体中营养盐类物质丰富，氮、磷含量的恰当比值是水体富营养化及蓝藻爆发的关键条件之一，尤其水中的氨含量是磷含量的15至20倍时，是蓝藻大量繁殖的最佳条件。叶绿素工是水体浮游藻类存量的重要标志，因此通过研究分析氮磷和叶绿素a的相关关系，必要时进行一些藻类增长潜力实验(AGP实验)，来确定水体氮磷含量对水体富营养化及藻类生长的影响。

四、水体富营养化模拟型研究

针对水体富营养化的限制性因子，建立水体富营养化模拟模型来研究点源、非点源污染对水体富营养化的影响。点源主要包括直接或间接向水体排放污染物的工业污染源、生活污染源、水产养殖等。非点源是指溶解的或固体污染物从非特定的地点，在降水和径流从刷作用下，通过径流过程汇入收纳水体引起的水体污染，其主要来源包括农业、城市暴雨径流、林业和畜牧业等，主要的污染物包括氮、磷、有机物以及造成水体淤积的沉淀物。针对大型供水水源地的特点，一般分布于河流上游，非点源污染是水体富营养化控制的难点和关键，需要采用数学模型与现场实验相结合的方法，选择合适的模拟模型对非点源污染的未来状况及对水体富营养化的影响进行预测，目前广泛采用的是美国农业部农业研究局(ARS)开发的SWAT模型进行非点源污染模拟计算，SWAT模型是一个连续时间的分布式模型，可以预测流域内复杂变化的下垫面条件、土地利用方式及不同管理措施对流域产汇流、产输沙及非点源污染物质的产输出的长期影响。模型模拟需要收集和整理图形、气象、土壤属性和管理措施等大量的数据，首先利用GIS软件将各种图形文件转换到同一投影坐标系，将气象和其它数据整理成SWAT模型需要的格式。再通过SWAT自动地形分析软件包(TOPAZ)由流域DEM生成河网、划分子流域，并计算子流域和河道的地形参数，通过叠加土地利用图和土壤类型图得到SWAT最小计算单元水文响应单元(HRU)。最后根据模型计算成果及国内外的经验，提出非点源污染的控制防治措施。

五、防治措施研究

在水体富营养化主要限制因子研究、富营养化数学模型模拟的基础上。针对主控因子的现状，即未来变化情况，进行水体富营养化防治措施研究。具体包括小流域综合治理技术分析及试验、污染源控制与治理、网箱养鱼区底泥残留物清除、农业种植结构及方式的改变、水土保持等工程技术和措施以及管理制度、政策法规建设等非工程措施。

六、小结

大型供水水源地富营养化现状调查与防治对策研究，是一个关系到我省城市用水安全，保持社会的稳定和经济的发展，人民生活水平的提高和生命安全的重要课题。通过对大型供水水源地水文气象、水文地质、社会经济、产业结构、污染源、土壤植被、水土流失等基础资料的收集、调查、评价，通过实验研究搞清水源地上游河道、库区及水库周边污染物质成因、转化、变化规律。果提出使水源地营养化程度稳定在中营养状态的生态修复和水库水生生物优化技术及管理、工程对策，具有重要的现实意义。