引江濟(jì)巢對巢湖水質(zhì)及藍(lán)藻水華的影響分析

(1.巢湖管理局環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站，安徽 合肥 238007；2.南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院，江蘇 南京 210023)

巢湖是中國第五大淡水湖泊，為合肥市內(nèi)湖，跨巢湖市、合肥市、肥西縣、肥東縣、廬江縣，水位8.37m時，長61.7km，最大寬20.8km，平均寬12.47km，面積769.55km2，最大水深3.77m，平均水深2.69m，蓄水量20.7×108m3[1]。從20世紀(jì)70年代開始，巢湖就開始出現(xiàn)藍(lán)藻水華，80年代全湖水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化，90年代更是發(fā)展到重度富營養(yǎng)化狀態(tài)，使得巢湖流域的生產(chǎn)生活及飲水安全受到嚴(yán)重威脅[2-3]。

1 工程實(shí)施方案

2017年7月，長江流域持續(xù)降雨，長江水位持續(xù)升高。同時期巢湖流域降水量較往年減少，加上前期為應(yīng)對夏季雨水增多而減少的巢湖庫容量，導(dǎo)致巢湖水位持續(xù)下降。為搶抓長江高水位的有利時機(jī)，應(yīng)對持續(xù)高溫天氣，改善巢湖水質(zhì)，安徽省防指決定從7月15日10時開始，關(guān)閉黃灣閘，同時開啟鳳凰頸站閘引長江水入西河，再經(jīng)兆河入巢湖，開始實(shí)施引江濟(jì)巢，為自流引江。至8月8日9時40分鳳凰頸站閘門全關(guān),共引江水3.86×108m3，累計(jì)入巢湖江水流2.69×108m3。本次引江濟(jì)巢調(diào)水路線見圖1。

將引江水水質(zhì)與巢湖水質(zhì)進(jìn)行對比，各項(xiàng)監(jiān)測指標(biāo)中，所引江水的氨氮和總氮含量與湖水差別不大，其他指標(biāo)均低于湖水，尤其是溶解氧、總磷、高錳酸鹽指數(shù)。

表1 巢湖與長江水質(zhì)對比 單位：mg/L，pH無量綱

圖1 引江濟(jì)巢路線及監(jiān)測點(diǎn)位

2 監(jiān)測結(jié)果與討論

2.1 引江濟(jì)巢沿線水質(zhì)變化

在調(diào)水線路上設(shè)置3個監(jiān)測點(diǎn)位，其中1號監(jiān)測點(diǎn)位于鳳凰頸排灌站，作為江水監(jiān)測點(diǎn)；2號監(jiān)測點(diǎn)位于西河與兆河連接處，作為沿途河流水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)；3號監(jiān)測點(diǎn)位于兆河入湖區(qū)，作為江水進(jìn)入巢湖的沖擊區(qū)水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)。選取差異較大的溶解氧、總磷、高錳酸鹽指數(shù)3項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析。從圖2的數(shù)據(jù)變化曲線來看，1號和2號點(diǎn)在調(diào)水第3天開始，水質(zhì)趨于一致，3號點(diǎn)水質(zhì)波動較大，其中溶解氧和高錳酸鹽指數(shù)在7月24日之前受江水的稀釋作用，下降比較明顯；7月27日—8月3日升高至調(diào)水前的水平，總磷呈無規(guī)律波動，說明除了江水的稀釋作用，還有其他因素影響3號點(diǎn)水質(zhì)。

(a.溶解氧；b.總磷；c.高錳酸鹽指數(shù))圖2 調(diào)水線路水質(zhì)變化

2.2 引江濟(jì)巢對巢湖水質(zhì)的影響分析

由前面的分析可知，巢湖水體水質(zhì)在受江水稀釋作用的同時，還受其他因素影響。由于夏季是巢湖藍(lán)藻水華極易暴發(fā)期[4]，而藍(lán)藻水華的暴發(fā)是影響湖區(qū)水質(zhì)的重要因素。對比分析江水入湖區(qū)域的3號點(diǎn)水質(zhì)與藍(lán)藻水華情況，即由中國科學(xué)院南京地理湖泊研究所提供的同步MODIS衛(wèi)星影像[5-6]，可以得出以下結(jié)論：溶解氧變化與藍(lán)藻水華呈同步正相關(guān)；總磷變化趨勢與溶解氧相似，但總體上滯后一段時間；高錳酸鹽指數(shù)除7月18日和7月20日呈下降趨勢，其他時間變化趨勢與總磷相似。

有研究表明，特定湖區(qū)的藍(lán)藻水華是由于浮游藻類在空間上的遷移所致[7]。由于聚集的藍(lán)藻水華在適宜的氣象條件可以下向其他區(qū)域遷移擴(kuò)散[8]，導(dǎo)致湖面特定區(qū)域藻類生物量增加，同時制造大量的藻源性有機(jī)物，而這些藻源有機(jī)物的分解影響了水體中的營養(yǎng)鹽循環(huán)，增加水體中的營養(yǎng)鹽[9]。另一方面由于藍(lán)藻水華的發(fā)生，引起浮游藻類光合作用的增強(qiáng)，消耗水體CO2，導(dǎo)致水體pH值和溶解氧的上升，隨著江水沖擊的擾動作用改變沉積物表面的pH值，促進(jìn)了沉積物中磷的釋放[10,11]。

圖3 調(diào)水線路水質(zhì)變化

2.3 引江濟(jì)巢期間巢湖藍(lán)藻監(jiān)測情況

進(jìn)一步分析湖區(qū)12個監(jiān)測點(diǎn)的同步監(jiān)測數(shù)據(jù)，對照同步MODIS衛(wèi)星影像，結(jié)果見圖4。由圖4可以看出，7月20日、7月24日、8月7日、8月10日湖面基本無藍(lán)藻，江水入湖區(qū)域的溶解氧、總磷和高錳酸鹽指數(shù)由于受稀釋作用，均低于湖面其他區(qū)域。7月18日、7月27日、8月3日巢湖出現(xiàn)不同程度的藍(lán)藻水華，且藍(lán)藻聚集區(qū)域，這三項(xiàng)指標(biāo)基本都高于無藍(lán)藻聚集區(qū)域。

由此可見，引江濟(jì)巢項(xiàng)目的實(shí)施，對巢湖的稀釋作用能夠在一定程度上降低巢湖特定區(qū)域水體中部分污染物(總磷、高錳酸鹽指數(shù)和溶解氧)含量，有利于改善巢湖水質(zhì)和藍(lán)藻水華狀況。然而有限的引江水量并不能有效抑制藍(lán)藻水華的暴發(fā)，其對巢湖水體的稀釋作用也不能抵消藍(lán)藻水華對水質(zhì)惡化的貢獻(xiàn)。

圖4 調(diào)水期間巢湖水質(zhì)與藍(lán)藻水華的空間分布(a.溶解氧；b.總磷；c.高錳酸鹽指數(shù)；d. MODIS衛(wèi)星遙感解譯圖)

3 結(jié) 論

a.從水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果來看，引江濟(jì)巢項(xiàng)目的實(shí)施，在一定程度上有利于改善巢湖水體水質(zhì)狀況和抑制藍(lán)藻水華的暴發(fā)。

b.在入湖江水量為2.39×108m3的情況下，不能從根本上對巢湖水質(zhì)和藍(lán)藻水華情況起到改善作用，尤其在藍(lán)藻水華暴發(fā)期間藻類聚集導(dǎo)致水質(zhì)惡化時,需要進(jìn)一步的對引水量和引水路線進(jìn)行論證。

c.在巢湖水體處于靜態(tài)條件下，江水由巢湖中部引入，會對巢湖水體形成扇形的沖擊效應(yīng)，使得巢湖水體中的營養(yǎng)鹽和藻類等向東西兩端推移堆積，從而使得巢湖西部藍(lán)藻水華高爆發(fā)區(qū)域[12]和東部飲用水區(qū)域水體短期內(nèi)污染加重，因此，在實(shí)施引江濟(jì)巢期間，應(yīng)采取充分有效的手段確保東、西部水體的水質(zhì)安全。

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