二龍湖水源地污染變化趨勢及富營養(yǎng)化防治措施研究

王曉娜，尹華，吳小來

（吉林省水文水資源局，長春 130022）

二龍湖是四平市重要供水水源地，而四平市又是全國50個重點(diǎn)缺水城市之一，二龍湖水質(zhì)的優(yōu)劣，直接關(guān)系到四平市60余萬人口飲水健康的大問題。水庫富營養(yǎng)化程度，又是水質(zhì)優(yōu)劣的一項重要指標(biāo)。因此，適時掌握二龍湖水體富營養(yǎng)化變化趨勢及其污染狀況，則顯得尤為重要。

二龍湖位于吉林省四平市境內(nèi)東遼河上游，地處北緯43°12'，東經(jīng)124°47'，是東遼河中游一座以防洪、供水、灌溉為主的大型水庫，控制流域面積3799km2。沿庫周邊有石嶺、龍山、靠山、三道、小孤山、甲山、中心和天德8個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、24個村、150多個自然屯。二龍湖始建于1943年，1960年擴(kuò)建，2002年進(jìn)行除險加固，興利庫容 7.1×108m3，死庫容 2.4×108m3，總庫容 17.62×108m3，設(shè)計綜合供水量2.6650×108m3/年，其中1998年以后每年為四平市城市供水 0.2650×108m3。

1 二龍湖水質(zhì)評價

評價標(biāo)準(zhǔn)采用的是國標(biāo)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）。評價參數(shù)選取 pH值、溶解氧、氨氮、化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、氰化物、砷、揮發(fā)酚、六價鉻、汞、銅、鉛、鋅、鎘、總氮、總磷、氟化物、糞大腸菌群等19個參數(shù)。評價方法采用的是地圖疊加法，監(jiān)測值超過Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)值視為超標(biāo)。

根據(jù)評價結(jié)果，二龍湖除2000年、2001年和2007年度為Ⅳ類水外，其它年份均為劣Ⅴ類水質(zhì)，表明二龍湖多年來，一直受到較為嚴(yán)重的污染，水質(zhì)類別始終處于Ⅳ～劣Ⅴ類之間。污染物種類最多、污染程度最重的年份為2003年，其主要污染物為氨氮、化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量以及總氮和總磷等指標(biāo)，其中，總氮、總磷指標(biāo)多數(shù)年份超標(biāo)，是導(dǎo)致水庫水體富營養(yǎng)化產(chǎn)生的主要因素。評價結(jié)果見表1。

表1 二龍湖2000-2009年水質(zhì)類別評價表Tab.1 Erlong lake water quality assessment form in 2000-2009

2 水體富營養(yǎng)化評價

根據(jù)水利部《地表水資源質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)程》（SL395-2007）中規(guī)定的湖泊（水庫）富營養(yǎng)化狀態(tài)評價標(biāo)準(zhǔn)及分級方法，采用通過國家計量認(rèn)證的吉林省水環(huán)境監(jiān)測中心數(shù)據(jù)，對2000年～2009年監(jiān)測資料進(jìn)行評價，結(jié)果見表2。

表2 二龍湖2000-2009年富營養(yǎng)化評價表Tab.2 Erlong lake eutrophication evaluation form in 2000-2009

從表中可以看出，2000年～2007年其營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)EI在62.5～75.3范圍之間波動，水庫營養(yǎng)狀態(tài)分級結(jié)果均為中度富營養(yǎng)，2008年、2009年營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)EI降至55以下，但仍然處于輕度富營養(yǎng)狀態(tài)，營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)EI最高值為2003年度的75.3，這與表1水質(zhì)類別評價的結(jié)果也相吻合。

總體上看，二龍湖近十年營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù) EI值呈下降趨勢，但是下降幅度比較緩慢，由2000年的63.5降至2009年的54.4，期間數(shù)值上下有所波動，富營養(yǎng)化狀況變化趨勢見圖1。

圖1 富營養(yǎng)化狀況變化趨勢Fig.1 Trends of eutrophication conditions

3 富營養(yǎng)化成因分析

水體富營養(yǎng)化主要是因為水體中氮、磷等營養(yǎng)元素含量過高，使部分藻類營養(yǎng)物質(zhì)過多而大量繁殖造成的。而氮、磷等元素既來自點(diǎn)源污染又來自面源污染，既有內(nèi)源的原因又有外源的作用。國內(nèi)外研究資料表明：無論營養(yǎng)物質(zhì)來源于哪里，水庫富營養(yǎng)化的形成是受多種因素共同影響的，這其中既有人為因素的作用，也有自然因素的作用［1］。

對于二龍湖而言，其水質(zhì)污染主要來自兩方面：一是水庫上游及周邊城鎮(zhèn)排放的工業(yè)及生活廢水，二是庫區(qū)周圍因水土流失而帶入的化肥、農(nóng)藥及農(nóng)村牲畜糞便等面源污染物。

3.1 點(diǎn)源污染

據(jù)調(diào)查，二龍湖每年大約接納廢水1.52×107m3，其中工業(yè)廢水4.8×106m3，生活污水1.04×107m3。廢污水中主要污染物COD排放總量為1.77×104t，在工業(yè)廢水中有2.1×106m3達(dá)標(biāo)排放。上游向水庫排污的城鎮(zhèn)主要有：遼源市、白泉鎮(zhèn)、遼河源鎮(zhèn)、安石鎮(zhèn)、壽山鎮(zhèn)、渭津鎮(zhèn)、凌云鄉(xiāng)、安恕鎮(zhèn)、平崗鎮(zhèn)、泉太鎮(zhèn)、云頂鎮(zhèn)、建安鎮(zhèn)、甲山鄉(xiāng)、金州鄉(xiāng)、足民鄉(xiāng)以及伊通縣的大孤山鎮(zhèn)、小孤山鎮(zhèn)和靠山鎮(zhèn)等 20 多個城鎮(zhèn)［2］。

“十五”期間，僅遼源市排放廢水就達(dá)2.72×105m3，而達(dá)標(biāo)排放量僅占41.16%。遼源市污水處理廠自2002年9月投入運(yùn)行以來，一直處于非正常運(yùn)行狀態(tài)，大量污染物排入東遼河后直接進(jìn)入二龍湖，對水庫水質(zhì)造成了嚴(yán)重污染。以2007年為例，遼源市所排放廢水中主要污染物排放量：COD為15324t，氨氮1028.1t，揮發(fā)酚為0.49t，石油類為0.56t，其中主要污染物COD等標(biāo)污染負(fù)荷比高達(dá)97.25%。

3.2 面源污染

水庫上游城鎮(zhèn)密度大，農(nóng)業(yè)人口多，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中農(nóng)藥、化肥等殘留物以及農(nóng)村牲畜糞便、垃圾等污染物，隨暴雨徑流進(jìn)入河道，最后進(jìn)入二龍湖，所帶來的面源污染，不容忽視。

另一方面，二龍湖庫周邊及上游地區(qū)土地利用開發(fā)強(qiáng)度過大，水土流失現(xiàn)象比較嚴(yán)重，據(jù)調(diào)查，東遼河集水區(qū)內(nèi)水土流失面積為821.86km2，按照經(jīng)驗侵蝕模數(shù)3000t/km2.a計算，每年進(jìn)入東遼河中的泥沙量達(dá)247萬 t，按泥沙中有機(jī)質(zhì)含量經(jīng)驗系數(shù)2%計算，每年有4.9萬 t有機(jī)質(zhì)進(jìn)入東遼河水體，最終匯入到二龍湖中。因此，面源污染占較大貢獻(xiàn)率，也是造成二龍湖水體污染乃至富營養(yǎng)化的因素之一。

3.3 內(nèi)在污染源

經(jīng)多年的淤積和污染，二龍湖淤泥中已經(jīng)含有大量的有機(jī)質(zhì)，是一個潛在的污染源，一旦條件具備，會源源不斷地向水體中釋放氮磷等營養(yǎng)元素，也會造成水體富營養(yǎng)化。

4 水庫污染治理措施

4.1 控制污染源

造成水庫污染以及發(fā)生富營養(yǎng)化的外在因素主要是點(diǎn)源污染和面源污染兩方面，因此控制這兩方面的污染源是解決問題的根本所在。

4.1.1 點(diǎn)源污染的控制

遼源市及周邊城鎮(zhèn)直接向二龍湖排污，導(dǎo)致水庫受到污染，使其水質(zhì)超標(biāo)，以致發(fā)生富營養(yǎng)化，是根本原因。因此，嚴(yán)格控制點(diǎn)源污染，大幅度消減污染物排放量，做到達(dá)標(biāo)排放，是解決問題的根本。

4.1.2 面源污染的控制

水庫上游農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及村鎮(zhèn)牲畜糞便、生活垃圾、水土流失等面源污染，也是造成水庫污染以及產(chǎn)生富營養(yǎng)化的主要原因之一。根據(jù)吉林省水利廳2008年的《吉林省水資源保護(hù)規(guī)劃報告》，吉林省面源中COD、氨氮、總氮、總磷等污染物的入河量分別占污染物入河總量的44.4%、53.4%、82.5%和78.0%。由此可知，總氮、總磷兩項指標(biāo)，占總?cè)牒优盼哿?80%，應(yīng)提高認(rèn)識，重視面源污染的防治，采取有效措施，消除面源污染所帶來的嚴(yán)重影響。

面源污染的控制，包括農(nóng)田建設(shè)、水土保持、合理施肥、村落綜合整治、上游魚塘改造、推廣綠色農(nóng)業(yè)等多方面，是一項系統(tǒng)工程，并非一蹴而就，需要全社會多個管理部門綜合協(xié)調(diào)。

4.2 內(nèi)源治理

多年污染，加之水土淤積，在水庫底部已形成了一個源源不斷排放污染物的內(nèi)在污染源。水庫富營養(yǎng)化的發(fā)生，與內(nèi)源的污染也是息息相關(guān)的［3］。目前內(nèi)源治理的方法也比較多，比如底泥機(jī)械清淤、投放藥品抑制污染物排放、水庫放流后陽光暴曬底泥等，每一種方法都有優(yōu)缺點(diǎn)，不能一概而論，我們應(yīng)該找到一個適宜的方法，去除底泥所造成的內(nèi)源污染。

內(nèi)源污染，不僅僅表現(xiàn)在底泥排放污染物方面，被污染的水體本身，也是一個污染源。因此，采用引水稀釋、水體交換的方法治理水庫水體富營養(yǎng)化，在國內(nèi)外也經(jīng)常被采用。

4.3 生物治理

利用生物治理的方法，如養(yǎng)殖一些慮食性魚類及食藻微生物，如鰱魚、草魚等，利用其食藻治污去除氮磷，也是一種很好的治理方法，可以化害為利，達(dá)到去除污染的目的。實驗證明，在武漢東湖采用生物治理的方法，湖水中鰱魚和鳙魚密度達(dá)到50g/m3時，可有效控制東湖“水華”現(xiàn)象產(chǎn)生［4］。

4.4 混凝除磷

美國和澳大利亞等國家采用投加混凝劑的方法，效果很理想。其原理是混凝劑與磷反應(yīng)沉淀，使磷不被藻類所利用，從而抑制了藻類的生長。常用的混凝劑有鐵、鋁等鹽類。但是該法也存在大量使用鹽類時，可能與其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，具有一定的潛在風(fēng)險，要慎重采用。

4.5 生態(tài)修復(fù)

生態(tài)修復(fù)所涉及到的領(lǐng)域較多，涉及到氣象學(xué)、地理學(xué)、生物學(xué)、動力學(xué)、環(huán)境學(xué)等領(lǐng)域多個學(xué)科，應(yīng)用生態(tài)學(xué)治理水庫水體富營養(yǎng)化，目前在我國的太湖、巢湖、滇池及武漢東湖已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗，并取得了階段性的科研成果。

5 結(jié)語

富營養(yǎng)化治理，是一項系統(tǒng)而復(fù)雜的工作，也是一項長期工作，同時也是全球性的難題之一。從國內(nèi)外來看，富營養(yǎng)化治理措施也很多，具體采用什么方式和方法，不能一概而論，應(yīng)進(jìn)行大量實驗研究并結(jié)合實際情況而定。由于導(dǎo)致富營養(yǎng)化的原因也比較復(fù)雜，既有外部原因也有內(nèi)因，既有點(diǎn)源污染又有面源污染，因而富營養(yǎng)化的治理也比較棘手，一旦發(fā)生富營養(yǎng)化，治理起來代價比較昂貴，至今為止，國內(nèi)外還沒有任何單一的生物學(xué)、化學(xué)或物理措施能夠徹底去除廢水中的氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)。因此還需要我們科技人員和管理部門不斷探索和深入研究，尋找到一套有效的解決水庫水體富營養(yǎng)化的方法和措施。

［1］尹華，昌鏡偉.新立城水庫水體富營養(yǎng)化成因及治理對策［J］.東北師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2010，42（1）：152-155.

［2］尹華，董晨陽.東遼河流域吉林省境內(nèi)水環(huán)境污染現(xiàn)狀及防治措施的研究［J］.長春理工大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2010，33（3）：111-114

［3］昌鏡偉.豐滿水庫氮磷含量變化趨勢及其治理措施［J］.長春理工大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2010，33（3）：107-110.

［4］周世良.水庫富營養(yǎng)化成因分析和對策［J］.海峽科學(xué)：2008（7）：22-23.