瀾滄江烏弄龍水庫營養(yǎng)鹽成因及應(yīng)對措施初探

楊 瀟，任云春

（1.華中科技大學(xué)，湖北省武漢市 430074；2.華能瀾滄江水電股份有限公司，云南省昆明市 650214 ）

0 引言

近30年以來，云南三江并流地區(qū)氣候變化表現(xiàn)為河谷加劇成為干熱河谷，在干熱河谷的焚風(fēng)現(xiàn)象作用下，橫斷山區(qū)域雪山冰川萎縮、雪線進(jìn)一步上升[1]；大香格里拉旅游經(jīng)濟(jì)興起、人群大量涌入等問題，加劇了更多的N、P元素隨著水土流失進(jìn)入瀾滄江，進(jìn)一步加劇了瀾滄江水環(huán)境和陸生生態(tài)保護(hù)的迫切性。水體中N、P等營養(yǎng)鹽含量增加會導(dǎo)致水質(zhì)下降，導(dǎo)致富營養(yǎng)化等水污染現(xiàn)象發(fā)生，國內(nèi)的湖庫富營養(yǎng)化基本都是源于N、P含量過多，氣溫升高、河流徑流量減少都是可能引發(fā)庫區(qū)藻類爆發(fā)的重要外界條件[2]。隨著瀾滄江上游梯級水電站建成發(fā)電，瀾滄江梯級水庫區(qū)河段的水環(huán)境由天然河流轉(zhuǎn)變?yōu)轭愃坪吹乃w，水流態(tài)及水生態(tài)有較大的變化。按照國內(nèi)同樣營養(yǎng)鹽含量的河流水域?qū)儆诤盟?，進(jìn)入成為水庫水體后，就可能判定為富營養(yǎng)化水體。研究上游已建第一級水電站烏弄龍水庫水質(zhì)N、P等營養(yǎng)鹽的成因，防止水庫富營養(yǎng)化，提出庫段水環(huán)境保護(hù)措施，具有國際意義[3]。

1 工程概況

瀾滄江自北向南流，于云南省西雙版納傣族自治州勐臘縣南臘河口流出國境，出國境后稱湄公河，流經(jīng)老、緬、泰、柬、越等5個(gè)東南亞國家，在胡志明市注入南海，是世界第七大河。瀾滄江水系呈羽毛狀，大支流較少，干流源遠(yuǎn)流長，流域內(nèi)植被良好。瀾滄江流經(jīng)青、藏和滇等3個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)），干流長約2100km，落差約5000m，流域面積17.4萬km2，其中，烏弄龍壩址以上流域面積8.57萬km2。

烏弄龍水電站為瀾滄江梯級水電開發(fā)規(guī)劃的水電站，于2018年11月下閘蓄水并網(wǎng)運(yùn)行發(fā)電，是瀾滄江干流河段已建成發(fā)電的第一級水電站。壩址位于迪慶藏族自治州維西縣巴迪鄉(xiāng)，處于橫斷山區(qū)三江世界自然遺產(chǎn)保護(hù)地腹地。電站裝機(jī)容量990MW，正常蓄水位1906m，水庫庫容2.65億m3，調(diào)節(jié)庫容0.36億m3，是一個(gè)日調(diào)節(jié)水庫。水庫長約42km，涉及迪慶藏族自治州的德欽縣的燕門鄉(xiāng)、云嶺鄉(xiāng)和維西縣的巴迪鄉(xiāng)等1個(gè)州、2個(gè)縣、3個(gè)鄉(xiāng)、12個(gè)行政村。

2 水庫水質(zhì)評價(jià)

烏弄龍水電站建設(shè)期間，實(shí)現(xiàn)了施工污水和生活污水全部由污水處理廠處理后，用于樞紐工程建設(shè)區(qū)綠化，未向?yàn)憸娼欧牛挥绊懞佣嗡|(zhì)，施工期瀾滄江干支流水質(zhì)滿足地表水環(huán)境功能區(qū)劃要求干流Ⅱ類水功能區(qū)劃要求。

烏弄龍工程投產(chǎn)運(yùn)行后，建立了水情監(jiān)測及自動測報(bào)系統(tǒng)系統(tǒng)[4]，并委托第三方開展水質(zhì)監(jiān)測，依據(jù)5個(gè)斷面水質(zhì)的監(jiān)測報(bào)告，烏弄龍5個(gè)斷面水樣取樣點(diǎn)TN、TP均超過二類水功能。其中，最上游的取樣斷面總磷最高，達(dá)到0.15mg/L，最低有兩個(gè)斷面的水樣，總磷都達(dá)到0.01mg/L。豐富的營養(yǎng)鹽水平為浮游植物的生長創(chuàng)造了有利條件，水庫水取樣斷面TN、TP已接近國際上確定的爆發(fā)水華的臨界值。水質(zhì)監(jiān)測資料表明，各個(gè)斷面按照總磷指標(biāo)已經(jīng)是超過二類水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，按照TN因子評價(jià)，所有取樣斷面水質(zhì)均達(dá)到了中—富營養(yǎng)化；按照TP因子評價(jià)，4個(gè)取樣斷面水質(zhì)均達(dá)到了中度營養(yǎng)化，詳見表1。進(jìn)一步開展水庫水體全面水質(zhì)監(jiān)測和綜合治理已經(jīng)迫在眉睫了。

表1 烏弄龍水電站庫區(qū)水質(zhì)檢測與評價(jià)表Table 1 Water quality testing and evaluation table of Wunonglong hydropower station reservoir area

3 水庫污染物的來源

烏弄龍庫區(qū)水體污染物的來源，包括水庫上游河流和泥沙攜帶的水體污染物；庫區(qū)河段生產(chǎn)生活污水、生活垃圾、農(nóng)田地表徑流等對烏弄龍庫區(qū)水質(zhì)污染的影響。烏弄龍水庫壩址以上流域面積達(dá)8.57萬余平方千米，該區(qū)域大部分人群是在生產(chǎn)條件較好的河谷生活，人類的生產(chǎn)生活活動是水庫營養(yǎng)鹽入庫貢獻(xiàn)最大的因素。截至目前，烏弄龍水電站是該河段建成發(fā)電的第一個(gè)水電站，壩址攔住的是該流域產(chǎn)生的所有生活污水及生活垃圾等污染物。本電站水庫調(diào)節(jié)庫容較小，大部分污染物在庫區(qū)停留由微生物吸收，并隨著微生物的死亡沉入水庫死庫容空間，最終填滿整個(gè)水庫；或者隨著發(fā)電用水流入下一個(gè)水電站水庫區(qū)。2020年9月，下游電站水庫區(qū)同一時(shí)段就監(jiān)測到浮游植物數(shù)量遠(yuǎn)超過烏弄龍水庫區(qū)的數(shù)值，雖然只是一個(gè)監(jiān)測數(shù)值，還是足以引起警惕。

3.1 生產(chǎn)生活污水

自2018年11月，經(jīng)過兩年多的監(jiān)測，烏弄龍庫區(qū)分散的村莊居民點(diǎn)的生活污水都是直接排入烏弄龍庫區(qū)水體，庫岸邊的居民，直接用一根排水管就將污水排入庫區(qū)，而遠(yuǎn)離庫岸的居民污水則由支流和支溝流水進(jìn)入庫區(qū)。庫區(qū)以上流域區(qū)域縣城和移民安置點(diǎn)有小型的污水處理廠，如正常運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)排放合格。其余大部分村莊和庫周居住居民都是生產(chǎn)生活污水直接進(jìn)入河道，這些居民點(diǎn)屬面源污染源，特點(diǎn)是分布廣，難以控制，這也是烏弄龍水庫水質(zhì)治理的難點(diǎn)所在。對面源污染做了初步的調(diào)查分析：①庫區(qū)及流域區(qū)人群生產(chǎn)生活活動中大量使用含磷洗衣粉，磷氮化肥，N、P隨著廢水入庫；②因?yàn)閹靺^(qū)及流域區(qū)人民生活水平普遍提高，新建的住房基本是沖水廁所，代替了原來的旱廁，人畜的糞便也大量隨水直接排入瀾滄江。

N、P營養(yǎng)鹽高可導(dǎo)致水庫中細(xì)菌和藻類大量繁殖，形成藻類爆發(fā)現(xiàn)象，藻類死亡沉入水底，成N、P營養(yǎng)鹽的析出源，進(jìn)入水體，細(xì)菌分解藻類尸體需消耗水體中大量氧氣，導(dǎo)致魚類等水中生物缺氧死亡。富營養(yǎng)化與生物循環(huán)的最終結(jié)果是湖泊或水庫老化、死亡。

3.2 生活垃圾

生活垃圾進(jìn)入水庫會導(dǎo)致水資源失去功能，無法利用。生活垃圾堆積會腐爛霉變，釋放出大量惡臭、含硫等有毒氣體、粉塵。對于像瀾滄江這樣的峽谷地帶，極容易積累而成新的瘴氣，極度危險(xiǎn)。垃圾堆放地及臨近土壤被重金屬等有毒物質(zhì)污染導(dǎo)致土壤失去種植和居住功能，嚴(yán)重侵占人類的生存空間。烏弄龍庫區(qū)全庫段都有大量的漂浮物需要人工打撈出庫，據(jù)初步調(diào)查統(tǒng)計(jì)，烏弄龍水庫建成之后，庫區(qū)水面打撈的漂浮物，超過50%是各類生活垃圾，主要是各種塑料制品，如塑料瓶、塑料袋和一些塑料制作的生活用品，不難想象其他的不易浮在水面的垃圾已經(jīng)沉入水底，形成了水底新的污染源，這些生活垃圾直排入庫的不良生產(chǎn)生活習(xí)慣對庫區(qū)水質(zhì)的惡化也是不容忽視的。根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)和研究成果，水庫漂浮物將增加其覆蓋水體的氨氮水平和有機(jī)污染物濃度，氨氮濃度升高，是致使水體富營養(yǎng)化的最主要原因之一[5]。如果在庫區(qū)及流域區(qū)，進(jìn)行垃圾分類，可以將這些漂浮在水面上的塑料制品等有用的廢品進(jìn)行合理回收，實(shí)現(xiàn)廢物利用。反之，直接垃圾入庫，則會造成生態(tài)失調(diào)局面日趨加重。最終造成水體功能失衡，導(dǎo)致水體功能喪失，勢必將影響、阻礙經(jīng)濟(jì)的順利發(fā)展。如圖1所示為烏弄龍庫區(qū)漂浮物。

圖1 烏弄龍庫區(qū)漂浮物Figure 1 Floating objects in Wuhonglong Reservoir area

3.3 農(nóng)田地表徑流

烏弄龍庫區(qū)兩岸地形陡峭，臺地分布不多，居民基本都是依山而居，農(nóng)作耕地大部分是坡耕地。其特點(diǎn)就是耕地平整度差，耕作困難，不便機(jī)械耕作，跑水、跑肥、跑土突出，農(nóng)作物產(chǎn)量低。目前瀾滄江流域雖然實(shí)施了天保工程，將25°以上坡耕地退耕還林，但是庫區(qū)耕地5°～25°的坡耕地存量依舊大，由于坡耕地失肥和失土嚴(yán)重，土地生產(chǎn)力損失嚴(yán)重，為了增加產(chǎn)量，需要向坡耕地大量施肥，才能勉強(qiáng)獲得預(yù)期產(chǎn)量，農(nóng)作物收獲后，坡耕地里存留的土壤和肥料又因?yàn)榈匦味盖?，隨著雨水大量流失，夾帶大量化肥的土壤直接流入瀾滄江水體，最終進(jìn)入烏弄龍庫區(qū)，成為水庫磷氮元素的重要來源，如此循環(huán)年復(fù)一年，越來越加碼。如圖2所示即為瀾滄江左岸一個(gè)非常典型的村莊居民點(diǎn)及其生產(chǎn)使用的農(nóng)作地，山頂是一個(gè)藏傳佛教的寺院，海拔約3000m。依次是分散居住的農(nóng)戶，之間基本有鄉(xiāng)村公路連接，到江邊是德維二級公路（即香格里拉旅游環(huán)線公路西線），分布有沿江住戶和一個(gè)小型水電站，水電站的壓力鋼管清晰可見，水域即為烏弄龍水電站庫區(qū)。

圖2 烏弄龍水庫區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)的生產(chǎn)生活區(qū)域示意圖Figure 2 Schematic diagram of production and living areas of rural residential areas in Wunonglong Reservoir Area

4 水環(huán)境損傷及治理措施

烏弄龍大壩建成蓄水后，瀾滄江干流河段約有42km，從自凈能力較強(qiáng)的天然河流變?yōu)樽詢裟芰Φ偷娜斯ず矗ㄋ畮欤?。目前已?jīng)有水體TN和 TP總量偏高的現(xiàn)象發(fā)生，需要采取措施防止發(fā)生水體富營養(yǎng)化。造成富營養(yǎng)化水體的原因很復(fù)雜，治理措施也很多。針對烏弄龍水庫TN和 TP總量偏高的現(xiàn)實(shí)，初步提出相應(yīng)措施，以期能夠?qū)崿F(xiàn)N、P等營養(yǎng)鹽的源頭控制，保護(hù)本河段優(yōu)質(zhì)水質(zhì)。

4.1 生態(tài)措施

烏弄龍蓄水運(yùn)行22個(gè)月之后，雍水庫段部分?jǐn)嗝娓∮沃参飻?shù)量顯著增加，總體介于16.3750×104～193.8000×104個(gè)/L，已經(jīng)處于水體藻類爆發(fā)的臨界狀態(tài)，需要盡快除藻，以避免水華等污染現(xiàn)象發(fā)生。我國湖泊（水庫）富營養(yǎng)化的生態(tài)治理，首先就是藻類降鹽，然后在引進(jìn)鰱、鳙等以浮游植物和浮游動物為食的濾食性魚類除藻，最后達(dá)到水庫區(qū)域的新的生態(tài)平衡，其中以武漢東湖治理效果最為顯著。烏弄龍水庫是否也可以通過投放濾食性魚類除藻，以達(dá)到新的生態(tài)平衡，值得研究。

據(jù)調(diào)查，烏弄龍庫區(qū)蓄水前浮游植物共有39屬73種，以硅藻門為主，其次為綠藻門和藍(lán)藻門。干、支流河段浮游動物現(xiàn)存量較低，底棲動物35種。

調(diào)查區(qū)河段主要經(jīng)濟(jì)魚類有：光唇裂腹魚、瀾滄裂腹魚、德欽紋胸鮡、扁頭鮡等。未發(fā)現(xiàn)適應(yīng)靜水生活的魚類，無濾食性和食魚性魚類。

居于以上調(diào)查結(jié)果，經(jīng)初步分析，為避免生物入侵事件發(fā)生，本河段不考慮引進(jìn)濾食性魚類。初步計(jì)劃配合水庫魚類增殖工作以投放土著魚類為主，抑制水體營養(yǎng)化進(jìn)一步加劇。經(jīng)研究，第一階段擬試驗(yàn)性地投放以著生藻類和小型浮游動物為食的瀾滄江土著魚——光唇裂腹魚，目的是吞食試驗(yàn)水體中的藻類，減少水體藻類含量。計(jì)劃結(jié)合烏弄龍庫區(qū)魚類增殖放流計(jì)劃，新建攔河網(wǎng)隔離庫區(qū)支流庫灣水體，在水體中加大光唇裂腹魚的放養(yǎng)密度，同時(shí)開展庫灣水質(zhì)及藻類監(jiān)測工作，通過試驗(yàn)得出原生土著魚、藻類和TN、TP等營養(yǎng)鹽促生藻類的關(guān)系數(shù)據(jù)，分析土著魚類養(yǎng)殖對控制水體中的營養(yǎng)鹽的作用及效果。如果效果良好，就在水庫中加大相關(guān)土著魚類的放殖密度，除藻降鹽，遏制水體趨向富營養(yǎng)化的進(jìn)程。

4.2 控制外源措施

控制外源就是減少或者截?cái)嗤獠枯斎氲臓I養(yǎng)鹽等污染物，使水體減少污染物繼續(xù)累積的可能性。首先調(diào)查清楚庫區(qū)，擴(kuò)大到流域排入生產(chǎn)生活污水的主要排放源，對于庫區(qū)有污水處理廠的點(diǎn)源要調(diào)查清楚；對面源污染，采用典型抽樣調(diào)查，在全流域建立采樣監(jiān)測點(diǎn)，依次推算面源污染源。對全部污染源定量計(jì)算年排放的氮、磷總量，為采取科學(xué)有效措施控制外源提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

進(jìn)一步強(qiáng)化在庫區(qū)及流域區(qū)實(shí)施垃圾分類和處理工作，減少垃圾直接入庫浸泡，形成新的污染物。

結(jié)合國家的水土保持政策，促進(jìn)地方政府加強(qiáng)對庫周的坡耕地進(jìn)行梯地改造，實(shí)現(xiàn)保水保肥，最大程度地減少水土流失，提高農(nóng)作物產(chǎn)量的同時(shí)減少N、P排入庫區(qū)水體。

4.3 排除內(nèi)源措施

烏弄龍庫區(qū)內(nèi)源污染主要是庫區(qū)淹沒的耕地、淹沒的村莊居民點(diǎn)等區(qū)域通過水體的浸泡，緩步釋放出的N、P等營養(yǎng)鹽，這個(gè)是不可避免，也是遏制烏弄龍水體富營養(yǎng)化治理的難點(diǎn)。需結(jié)合淹沒前的村莊居民點(diǎn)和耕地分布圖，布設(shè)監(jiān)測斷面監(jiān)測營養(yǎng)鹽的濃度及藻類種類數(shù)量，按監(jiān)測成果研究處理措施。

結(jié)合水庫排沙運(yùn)行調(diào)度，合理地消除沉積在水庫的內(nèi)部營養(yǎng)鹽。

4.4 大力發(fā)展宣傳教育工作，增強(qiáng)人們的環(huán)保意識

烏弄龍水體TN、TP等營養(yǎng)鹽濃度偏高現(xiàn)象的發(fā)生，一方面是我國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的一個(gè)現(xiàn)象，同時(shí)也警示在藏區(qū)，在美麗的秘境香格里拉，生態(tài)環(huán)境保護(hù)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，看著江面密集漂浮的垃圾，沒有人會認(rèn)為這還是香格里拉。

由各級政府組織的環(huán)境保護(hù)宣傳工作是水環(huán)境污染防治的重要組成部分，烏弄龍面源污染源基本處于廣大的藏區(qū)山區(qū)農(nóng)村，科學(xué)治理生態(tài)環(huán)境，需要提高人民的環(huán)保意識和環(huán)保自覺，是瀾滄江水體營養(yǎng)鹽減排的關(guān)鍵因素之一。

4.5 大數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

烏弄龍水電站庫壩區(qū)處于國際河流干流河段，庫區(qū)有環(huán)香格里拉旅游環(huán)線二級公路穿庫區(qū)而過，時(shí)有公路事故發(fā)生，造成車輛落水，所載的油類、化工等污染物流入水體中都可能造成大范圍水污染，庫區(qū)地處三江并流世界自然遺產(chǎn)保護(hù)區(qū)腹地，及時(shí)有效應(yīng)對水污染事件具有重要意義。

在烏弄龍水庫成庫后，瀾滄江流域青海、西藏和云南藏區(qū)旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速[6]，城鎮(zhèn)及農(nóng)村生產(chǎn)生活水平提高，造成污水等排放量增加，而瀾滄江水溫較低，水體環(huán)境容量較小，極有可能引發(fā)水污染事件。

建議擴(kuò)大構(gòu)建大數(shù)據(jù)庫所需的調(diào)研范圍，研究包括流域污染源、包括城集鎮(zhèn)、村莊居民點(diǎn)的分布位置、人口、耕園地等農(nóng)作地的數(shù)量等社會經(jīng)濟(jì)資料，積極協(xié)調(diào)全流域地方政府，獲得政策支持保障。[7]實(shí)現(xiàn)企地聯(lián)合，共同做好瀾滄江水環(huán)境保護(hù)工作。

5 結(jié)語

目前烏弄龍水庫已經(jīng)處于趨向營養(yǎng)鹽污染的邊沿，局部河段有污染現(xiàn)象發(fā)生，隨著水電站的運(yùn)行，如果不及時(shí)采用預(yù)防和治理措施，水污染還會持續(xù)加劇。尤其是需要及時(shí)進(jìn)行水庫周邊生活污水和生活垃圾的治理，否則必然會造成庫區(qū)水質(zhì)進(jìn)一步惡化，同時(shí)也加劇了瀾滄江中、下游各個(gè)梯級水電站水庫水質(zhì)的惡化。應(yīng)積極開展相關(guān)研究工作，將烏弄龍水庫及庫段以上河流流域的環(huán)境保護(hù)工作做好，實(shí)現(xiàn)源頭控制，降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，為世界自然遺產(chǎn)三江并流的保護(hù)工作做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)，讓美麗的香格里拉繼續(xù)是人間勝景。