澜沧江梯级水电站库区水体富营养化研究

澜沧江梯级水电站库区水体富营养化研究

巴重振1，李爱军2，潘瑛3，铁程2，金玉2，殷丽萍2，杨良2

(1.临沧市环境监测站，云南 临沧 677000；2.云南省环境监测中心站，云南 昆明 650034；

3. 中国科学院亚热带农业生态研究所，湖南 长沙 410125)

摘要：根据2008年1—12月对澜沧江下游的漫湾和大朝山水电站库区的水环境监测结果，应用浮游植物指示法、地表水资源质量标准评价、经验TLI法评价、藻类现存量指标法对影响水体富营养化的水环境指标进行了分析。结果表明，两库区水体中，营养盐指标总体处在一种高含量水平，大朝山和漫湾库区水体总氮浓度年变化范围分别为0.345～1.880mg/L和0.340～1.743mg/L，总磷浓度年变化范围分别为0.019～0.139mg/L和0.015～0.111mg/L。TLI综合指数评价表明两库区水体处于贫营养水平。

关键词：水电站；库区；富营养化；研究；澜沧江

收稿日期：2014-06-14

作者简介：巴重振(1981-),男,硕士。

中图分类号：X52文献标识码： A

目前，我国多条主要河流存在严重的污染，TN、TP浓度普遍较高[1]。河流梯级开发，改变了河流流态，降低了水体流速，为富营养化的形成提供了有利条件。河流梯级开发的经济磁场效应，可能会带动区域工矿业及城镇化发展，进而提升工农业及生活用水排放量，加大入库污染物流量，加速水体富营养化进程[2]。

澜沧江-湄公河是东南亚最大的一条国际河流，在中国境内的澜沧江集中了总干流91%的落差，水资源蕴藏量丰富，在中国十二大水电基地中排名第三[3]，在干流上规划、在建和建成的梯级水电站共16个。梯级水坝的形成打破了河流系统的自然流动性，使得澜沧江上形成了众多人为控制的首尾相连的梯级水库。由此可能引起的水环境问题不仅关系到我国境内流域地区经济社会的协调发展，而且还可能会触及上下游不同国家间原有的利益格局，也使梯级水电的开发具有极高的政治敏感性，备受流域各国和国际组织的关注。目前有关澜沧江的研究主要集中在流域水文特征、水土流失、鱼类资源等方面，有关水体富营养化方面研究较少。本次调查对澜沧江上最早建成的两个梯级电站漫湾和大朝山库区的水环境时空变化特征进行研究，分析梯级水电站建设对澜沧江水体富营养化的影响，探讨梯级水电站的建设对澜沧江-湄公河河流生态系统的影响。

1材料与方法

1.1采样点布设

梯级水坝的形成，增强了水体的均匀度，两库区水体基本属于湖泊区。根据库区的地段特征，分别于大朝山库区和漫湾库区大坝前纵向区域从距离大坝3km开始每隔2km左右各设3个监测点， 1#、2#、3#位于大朝山库区，4#、5#、6#位于漫湾库区。

1.2分析项目及测试方法

1.2.1分析项目

透明度(SD)、总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(CODMn)、叶绿素a(Chl.a)、藻细胞浓度(a)。其中，藻细胞浓度指单位水体中浮游藻类的细胞数。

1.2.2水样采集及分析方法

水样的采集、保存和分析按照《水和废水监测分析方法(第四版)》的相关要求进行[4]。用有机玻璃采水器采集水面下0.5m处的水样。

1.3采样频次

2008年1—12月每月月底采样1次。

1.4数据统计分析

采用SPSS11.5 和Excel2003进行统计分析。

1.5水体营养状态评价方法

(1)浮游植物指示法

采用美国环保局的标准：Chl.a<4.0 mg/m3为贫营养； 4.0mg/m310mg/m3为富营养[5]。

(2)地表水资源质量标准评价

采用地表水资源质量标准(SL-63-1994)[6]中的“湖泊和水库营养类型标准” (表1)进行评价。

表1　TP、TN营养状态分级参照值　(mg/L)

(3)经验TLI法评价

根据叶绿素a (Chl.a )、总磷(TP)、总氮(TN)、 透明度(SD)、高锰酸盐指数 (CODMn) 5项因子计算TLI指数[7]，采用0～100连续数字对TLI进行分级(表2)。

表2　水体营养状态分级

(4)藻类现存量指标法

根据藻细胞浓度(a)评价湖泊富营养程度，<3×105个/L为贫营养，3×105～1×106个/L为中营养，>106个/L为富营养[8]。

2结果与分析

2.1浮游植物指示法

对两库区6个断面2008年数据进行处理，用浮游植物指示法进行评价。大朝山和漫湾库区水体叶绿素a浓度年变化范围分别为0.13～33.58mg/m3和0.15～10.86mg/m3。评价结果表明两库区水体年度评价以贫营养状态为主，占75.0%，中营养占16.67%，富营养占8.33%。其中，大朝山库区水体年度评价以贫营养状态为主，占69.44%，中营养占13.89%，富营养占16.67%；漫湾库区水体年度评价以贫营养状态为主，占80.56%，中营养占19.44%，富营养占0%。

方差分析表明，大朝山库区和漫湾库区水体叶绿素a含量无显著性差异(sig.=0.49)。

2.2地表水资源质量标准评价法

大朝山库区水体总氮浓度年变化范围为0.345～1.880mg/L，水质学评价结果表明，大朝山库区水体总氮处于重富营养的断面占2.78%，富营养的断面占69.44%，中营养的断面占27.78%。漫湾库区水体总氮浓度年变化范围为0.340～1.743mg/L，漫湾库区水体总氮处于重富营养的断面占8.33%，富营养的断面占25.00%，中营养的断面占66.67%。经方差分析，大朝山库区和漫湾库区水体TN含量不存在显著性差异(sig.=0.054)。

大朝山库区水体总磷浓度年变化范围为0.019～0.139mg/L。大朝山库区水体总磷处于重富营养的断面占25.00%，处于富营养的断面占16.67%，处于中营养的断面占50%，处于贫营养的断面占8.33%。漫湾库区水体总磷浓度年变化范围为0.015～0.111mg/L。漫湾库区水体总磷处于重富营养的断面占8.33%，处于富营养的断面占19.44%，处于中营养的断面占61.11%，处于贫营养的断面占11.11%。经方差分析，大朝山库区和漫湾库区水体TP含量存在极显著性差异(sig.=0.002)，漫湾库区水体TP显著低于大朝山库区。

2.3经验TLl法评价

经验TLl法评价结果表明：大朝山库区水体中营养断面占19.44%，贫营养断面占80.56%；漫湾库区水体全年处于贫营养状态。

2.4藻类现存量指标法

经方差分析，大朝山库区和漫湾库区浮游藻类密度不存在显著性差异(sig.=0.195)。

大朝山和漫湾库区藻细胞密度变化范围分别为0.04~5.01×106个/L和0.07~3.51×106个/L。从全年看两库区水体以贫营养状态为主，在洪水期处于贫营养状态，枯水期处于中营养和富营养状态。大朝山水电站库区富营养断面所占比例为33.33%，中营养为16.67%，贫营养为50.0%。漫湾水电站库区富营养断面所占比例为8.33%，中营养占52.78%，贫营养占38.89%。

2.5讨论

漫湾和大朝山库区水体总磷含量差异极显著，这种差异可能与大朝山库区的气温和泥沙含量显著高于漫湾库区有关。研究表明，无论好氧与厌氧，磷的释放都随温度升高而增长，温度升高l～3℃，将使底泥中总磷的释放增加9%～57%[9]。另外，在相同时期大朝山库区的悬浮物和泥沙含量较漫湾库区多，相应地，水体总磷含量较高[10]。

大朝山和漫湾库区水体总氮含量无显著性差异，这可能与大坝的截留作用有关。

大量悬浮物和泥沙的沉降使得在漫湾库区上游生成的部分颗粒态氮及由溶解态转化而来的生物有机态氮被迁移至库区沉积物中，从而对上游输入的氮营养盐产生截留，减少了对下游大朝山库区的氮输送量。

研究表明，三峡水库上游对氮的截留将分别减少长江流域向海洋输送氮营养盐通量的8%～9%[11]。

张恩仁对三峡水库的研究也表明，水库投入使用后，发育出的水库生态系统可将上游输入的2%～7%溶解态无机氮固定于浮游生物中[12]。但有关澜沧江梯级水坝截流作用在多大程度上能调节径流中营养盐组分的输送仍需要对澜沧江河流进行具体研究。

因此，对于泥沙对水质的影响特别是对于氮磷的吸附和解吸附需进行具体的研究。对于氮磷的差异是由于梯级电站库区蓄水导致的水文差异影响所引起的还是由于面源污染所引起的有待于进一步研究。

水库蓄水后，水体滞留时间变长、流速变缓，浮游植物拥有更长的时间生长繁殖，在适宜的条件下数量往往会显著增长[13]。澜沧江下游水体营养充足、水流较缓慢，但并未出现浮游藻类急剧增长的现象。浮游植物是水体生态系统中“上行效应”和“下行效应”的结点，其动态变化，是其内部生理特征和外部驱动因素综合作用的结果。除了其自身生理因素，光、温度、营养盐、水流、风、浮游植物自身浓度、种间关系、捕食等等，都是影响因素[14]。枯水期，水体流速相对较慢，水质清澈，透明度较高，光照充足，有利于藻类的繁殖生长。丰水期水体携带了大量的泥沙，水中的悬浮泥沙对光线具有较大的阻碍作用，使藻类吸收的光强减小；泥沙在水体中吸附营养盐与藻类形成竞争，对藻类的生长产生了一定的抑制作用，从而使得总藻量和丰富度下降[13,15～17]。

采用单因子评价的结论与TLl指数综合评价的结论并不完全一致。事实上，影响水体富营养化的因素很多，由于各评价方法在评价指标及评价指标的权重方面存在的差异，采用单一因子往往带有一定的局限性，导致在库区水体营养态的具体表现等方面的结论不尽相同，但由于单因子评价法采取最差项目赋权的做法，可以明确指出问题的所在，直接了解水质状况与评价标准之间的关系，有利于提出针对性的水环境治理措施。TLI法充分考虑了参评指标的合理性与科学性，较为真实、客观地反映了澜沧江梯级电站库区水体的营养状态水平现状。

3结论

(1)两库区水质变化趋势相似，季节性变化明显。水体氮磷含量高，属于中-富营养水平。大朝山和漫湾库区水体总氮浓度年变化范围分别为0.345～1.880mg/L和0.340～1.743mg/L，总磷浓度年变化范围分别为0.019～0.139mg/L和0.015～0.111mg/L。

(2)两库区浮游藻类密度丰水期小于枯水期，大朝山和漫湾库区藻细胞密度变化范围分别为0.04~5.01×106个/L和0.07~3.51×106个/L。

(3)TLI综合指数评价表明两库区水体除1月大朝山库区处于中营养水平外，其余全年处于贫营养水平。

参考文献：

[1] 何文学，李茶青.从改善水流流态角度谈富营养化治理[J].浙江水利水电专科学校学报，2003,15(4):27-29.

[2] 麻泽龙，程根伟.河流梯级开发对生态环境影响的研究进展[J].水科学进展，2006，17(5)，748-753.

[3] 傅开道.电站建设对澜沧江-湄公河泥沙年内分配的影响[J].地理学报，2007，62(1)：14-21.

[4] 国家环境保护总局.水和废水分析监测分析方法(第四版)[M].北京：中国环境科学出版社，2002.

[5] 沈韫芬，张宗涉，龚循矩，等.微型生物监测新技术[M].北京：中国建筑工业出版社，1990.

[6] SL63-94，地表水资源质量标准[S].

[7] 邓春光.三峡库区富营养化研究[M].北京：中国环境科学出版社，2007.

[8] 云南大学生命科学与化学学院，云南省漫湾发电厂.云南澜沧江漫湾水电站库区生态环境与生物资源[M].昆明：云南科技出版社，2000.

[9] 郭鹏程.河流内源磷释放环境影响因子研究进展[J].南京林业大学学报(自然科学版).2008，32(3)：117-121.

[10] 黄文典.河流悬移质对污染物吸附及生物降解影响试验研究[D].成都:四川大学，2005.

[11] 段水旺，章申.中国主要河流控制站氮、磷含量变化规律初探[J]. 地理科学，1999，19(5)：411-416.

[12] 张恩仁，张经.三峡水库对长江N、P营养盐截留效应的模型分析[J]. 湖泊科学，2003，15(1)：41-48.

[13] 张远，郑丙辉，刘鸿亮.三峡水库蓄水后的浮游植物特征变化及影响因素[J].长江流域资源与环境，2006，15(2):254-258.

[14] 韩菲，陈永灿，刘昭伟. 湖泊及水库富营养化模型研究综述[J].水科学进展,2003,14(6).

[15] 龚玲，钟成华，邓春光.水体中悬浮泥沙对藻类生长的影响[J].农业环境科学学报，2006，25(增刊)：687-689.

[16] 龚玲.三峡库区富营养化水体中悬浮泥沙对藻类生长影响的研究[D].重庆:西南大学,2006.

[17] 傅开道，何大明，李少娟.澜沧江干流水电开发的下游泥沙响应[J].科学通报，2006，51(增刊)：100-105.

Study on the Eutrophication State of the Reservoirs of

Cascade Hydropower Plants of Lancang River

BA Chong-zhen1,LI Ai-jun2,PAN Ying3,TIE Cheng2,JIN Yu2,YIN Li-ping2,YANG liang2

(1.Lincang Environmental Monitoring Station,Lincang Yunnan 67700 China)

Abstract：Phytoplankton indication method,algae stock index method,and TLI method were applied to assess the eutrophication state of the reservoirs of Manwan and Dachaoshan hydropower plants of the downstream of Lancang River.The monthly water monitoring data of 2008 was used.The results showed that the nutrition indices in the two reservoirs were high.The yearly changes of TN in Dachaoshan and Manwan were between 0.345~1.880mg/l and 0.340~1.743 mg/l respectively.The changes of TP of the two reservoirs were 0.019~0.139 mg/l and 0.015 ~0.111mg/l respectively.The TLI index indicated that both reservoirs were still in dystrophic condition.

Key words： hydropower plant;reservoir;eutrophication;research;Lancang River