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【摘要】 以福州市飲用水二水源山仔水庫為例，對其存在的富營養化污染現狀及產生污染的原因進行研究，建議應以控制氮、磷等營養物質入庫通量為重點，配合生物防治和工程防治措施，實施富營養化污染的綜合防治。
水庫是我省城鄉居民集中式飲用水水源地主要類型。據不完全統計，全省鄉鎮以上飲用水源地約有60％以上為水庫。由于受到畜禽養殖、居民生活以及工業污染的影響，部分水庫出現了不同程度的富營養化污染，對飲用水源的安全產生了一定的影響。本文以福州市飲用水二水源山仔水庫為例，研究其產生富營養化污染的原因，提出控制污染、進一步改善水質、保障水源地安全的措施建議。
1 山仔水庫自然與環境特征
山仔水庫位于敖江中上游河段，庫容為1.67×108m3，水面面積為6.63km2，水庫平均深度25.1m，壩址處多年均徑流量為30.4×108m3。水庫于1994年底建成蓄水，1995年規劃為福州市區集中式生活飲用水第二水源地，2001年省政府頒布的《敖江流域水源保護管理辦法（福建省人民政府令61號）》將其劃定為水源一級保護區，執行地表水環境質量（GB3838-2002）Ⅱ類標準。
山仔水庫壩址以上共有古田、羅源、連江、閩侯和晉安區的9個鄉鎮，人口20.9萬人，工農業總產值17.41億元。壩址以上陸域面積1646km2，其中林地占總面積的80.4％，耕地占12.1％，園地占1.4％，居民用地占0.9％。
流域內工業企業以石板材加工業為主，規模均較小，年廢水排放量在25×104 t/a左右。區域內居民居住分散，除水庫周邊個別鄉、鎮外，居民生活污水基本上未經處理就地排放；庫區水產養殖已經全部取締，上游部分鄉鎮的小規模的水產養殖業也基本上實現達標排放。水庫周邊陸域已劃定為畜禽養殖禁養區，區內規?；笄蒺B殖已全部取締。因此進入庫區水體氮、磷等營養物質主要的來源是農田、山地的地表徑流和周邊鄉鎮的生活污水，總氮負荷在800t/a、總磷負荷在90t/a左右[1]。
山仔水庫地處中－南亞熱帶季風氣候過渡區，氣候溫暖，年均氣溫在14.7-19.4之間，氣溫最高的7月份平均氣溫在24.5-28.8℃之間，1月份平均氣溫在7.3-10.0℃之間（圖 2）；水庫年平均水溫在20.3-22.4之間，水溫最高的月份為7月，水溫在30℃左右，水溫最低的在1月份，水溫在15℃左右（圖 3）。
根據環保部門常年水質監測結果，山仔水庫水質較好，各項監測指標除總氮、總磷外，其余指標均能達到地表水環境質量標準（GB3838-2002）中Ⅱ類水質標準，重金屬、砷、氰等有毒有害物質濃度均低于各指標的最低檢測濃度[2]。
2 水庫富營養化狀況及危害
由于山仔水庫蓄水前沒有進行清庫并及時采取有效的污染控制措施，蓄水后的頭幾年，水體中總氮、總磷等營養物質濃度較高。1997年，福建省政府啟動了敖江流域水環境綜合整治工作，流域內的各級政府也加強了山仔水庫及其周邊地區的環境管理，水體中總氮、總磷濃度開始呈逐年下降的趨勢并趨于穩定，但仍超過Ⅱ類水質標準，總氮濃度在0.5-1.0mg/L、總磷濃度在0.02-0.07mg/L之間變化，均超過了發生水體富營養化污染的濃度水平（圖 3、圖 4）；總氮/總磷比值在10-40之間（圖 5），磷是藻類生長的限制因子。
由于水體中營養物質的過量供給，使水體中藻類過量繁殖，在每年的春夏季間和秋季，山仔水庫會出現2次藻類生長的高峰（圖－6）；藻類的種群更替規律較明顯，冬季的優勢種群為硅藻，隨著水溫的逐漸升高，春季綠藻和隱藻的比例逐漸增加，夏秋季藍藻則為優勢種群，起先是藍藻門的固氮魚腥藻，而后逐漸為藍藻門的水華微囊藻所取代，表現出明顯的水體富營養化污染特征（表 1）。
富營養化污染使山仔水庫作為集中式飲用水源地的使用功能受到影響。水體中過量的藻類，使自來水處理工藝難度加大，細小的藻類難以過濾，造成沙濾池的堵塞；水體中藍藻等部分藻類具有強烈的異味，使出廠水感觀指標下降；特別應引起關注的是山仔水庫出現水花時，其優勢種群水華微囊藻產生的微囊藻毒素（Microcystin），具有較強的肝毒害作用，已被證實可誘發實驗動物的肝損害[3]。
3 富營養化污染主要原因分析
3.1 過量的營養物質供給
導致水體富營養化的主要原因是氮、磷等營養元素的過量供給以及適宜藻類生長的水文、氣候條件。山仔水庫地處敖江中游，庫區上游匯水面積較大。據2001年的估算結果，每年的氮、磷負荷分別為0.12kgN/m2、0.013kgP/m2，超過使該水庫水質保持在Ⅱ類標準的允許污染負荷。在每年進入水庫的營養物質中，絕大多數是通過霍口溪、日溪等主要支流匯入，約占總污染負荷的93.6％。其中以生活污染、畜禽養殖污染和農田、林地的地表徑流污染占大多數。
3.2 不利的水文條件
富營養化現象容易發生在水流緩慢、水體層化作用明顯的水域，一般來說，只有在水體停留時間在3天以上時，藻類才有可能生長繁殖[4]。山仔水庫以供水、灌溉為主、防洪、發電為輔，水力學停留時間在20.8天左右，庫容系數為5.71，屬季調節水庫，除洪水期外，水庫僅能維持最小下瀉流量，使庫區水體交換慢，在夏、秋季容易產生水體的層化現象，十分有利于藻類的生長。
3.3 充足的日照和較高的水溫
水溫和光照是藻類生長繁殖的必要條件，水溫能影響細胞內酶的活性，光照是水生植物光合作用的能量來源。在水溫低于10℃時，藻類的生長會受到一定的限制。水溫還會影響水體中藻類的優勢種群，水溫在15℃以下硅藻為優勢種群，在水溫在20℃以上時藍藻為優勢種群，而水溫在30℃以上時，藍藻的生長會受到抑制[5]。山仔水庫在每年的4－11月期間水溫均在20℃以上，水溫最高的7月份水溫也僅在30℃左右，同樣有利于藻類的生長。
4 控制富營養化污染、進一步提高水質的對策措施
2001年以來，敖江流域各級政府重視山仔水庫富營養化污染防治工作，開展了一系列的水污染防治工作。搬遷了庫區的網箱養魚，禁止在庫區范圍內開展旅游等對水體產生破壞的經營性活動;對上游直接對庫區產生影響的陸域劃定畜禽養殖禁養區，取締了禁養區內大量的養豬場；采取建設污水處理場和土地處理的措施，對庫區周邊的鄉鎮生活污水進行治理；對水質造成嚴重破壞的石板材加工行業加大治理和環保監管的力度，確保廢水的零排放；在庫區內放養鰱魚等濾食性魚類，實施生物調控措施；在水庫內安裝“揚水桶”裝置，減輕水華的產生。
采取上述措施以后，山仔水庫富營養化現象有所緩解，庫區內水產養殖以及水庫周邊畜禽養殖污染已基本消除，工業污染已得到有效的治理，生活廢水也得到治理。但山仔水庫在每年4－11月間仍繼續出現水華爆發的現象，總氮、總磷等營養物質濃度仍超過地表水Ⅱ類水質標準，水體富營養化現象沒有根本消除，主要原因是進入庫區水體的營養物質的污染負荷沒有得到有效的削減，上游及周邊地區未處理的居民生活污水、水土流失引起的非點源污染、水庫周邊山地出現大面積種植果樹帶來的新的面源污染等成為目前山仔水庫氮、磷等營養物質的主要來源。為提高山仔水庫水源地水質，應在鞏固原有的治理成果的基礎上，采取新的污染控制措施，徹底改變水質富營養化的現象。
4.1 加強生活污染源的治理
降低水庫水體營養物質負荷，是控制水體富營養化的根本措施。根據對入湖污染負荷的分析，在實施了流域畜禽養殖污染防治、取締庫區網箱養魚等污染防治措施之后，水庫上游居民生活廢水已成為進入水體營養物質的主要來源。雖然近幾年在庫區周邊的鄉鎮所在地建設了生活污水處理廠，但分散居住的居民生活污水處理還尚未解決，而已建設的污水處理設施由于資金、技術等因素的限制，對氮、磷等營養物質的去除率較低。因此要因地制宜，合理采用土地處理、沼氣處理、污水灌溉等處理技術，解決分散排放的生活污水污染問題，同時還要對已建成運行的生活污水處理設施進行技術改造，提高廢水處理過程中氮、磷的去除率。
4.2 在主要支流建設前置庫
霍口溪和日溪是匯入山仔水庫庫區的2條主要支流，大量的營養元素通過這2條支流進入庫區水體?？梢岳煤恿鞯淖匀恍螤?，在2條支流匯入水庫之前設置前置庫，使水體在進入庫區前停留一定的時間，先使較大的泥沙顆粒在前置庫沉降，同時以化學處理或生物處理的方法，進一步除去水體中的氮、磷等營養物質。前置庫技術在德國Wahn湖、加拿大的Eric湖、日本的琵琶湖以及我國的滇池曾得到應用，取得了較好的效果[6]。
4.3 控制面源污染
不合理的耕作方式和盲目的山地果樹種植開發，會加劇水土流失；過量使用的化肥農藥，也會增加進入水體的營養物質的數量。對山仔水庫流域內水土流失嚴重的地區，應開展水土保持工程建設；要引導農民科學使用化肥農藥，減少農藥化肥尤其是氮、磷肥料的使用，推廣高新農業技術，使粗放型農業逐步過渡到精細農業，提高化肥農藥的使用效率。近幾年在庫區的一重山內出現的大面積的果園，相對于農田的耕作，果樹在種植過程中農藥化肥的使用量更大，其地表沖刷程也度遠遠高于稻田，因此要禁止在面向庫區的一重山進行果園開發，而已開發的果園應通過停止施肥、土地平整等措施，盡快恢復至自然的植被狀態。
4.4 建立湖濱帶緩沖區
湖濱帶全稱為湖泊水陸生態交錯帶，是湖泊水生生態系統與湖泊流域陸地生態系統間一種十分重要的生態過渡帶，是保護湖庫生態系統的一道屏障，其功能表現為環境、生態和景觀3個方面，可以攔截污染物向湖庫水體的排放、保持湖庫生態系統的生物多樣性以及提供給人類社會以獨特的娛樂、美學和經濟的價值?？稍谏阶兴畮煅匕?，建設符合生態學基本原理的湖濱濕地生態系統，利用湖濱濕地的地形條件，截留入湖庫地表徑流中的含營養物質的固體顆粒，恢復湖濱帶的水生植被，利用大型水生植物吸收、吸附營養物質的功能，去除水體中的營養物質，抑制藻類的生長。
4.5 改善生物調控措施
為控制藻類的生長，有關部門在山仔庫區人工放養了鰱魚、鳙魚、草魚等濾食性、草食性的魚類，希望能通過魚類的捕食，減少水體中藻類的數量。但是上述魚種同時也會捕食水體中以同樣以藻類為食的浮游動物，而浮游動物捕食強度降低反而會使藻類的數量上升。另一方面，對山仔水庫使用功能破壞最大的是藍藻水花的出現，山仔水庫出現的水華微囊藻具有強烈的異味，因此在其他餌料滿足的前提下，魚類會進行選擇性的捕食，對水華的出現沒有明顯的控制作用。因此雖然放養鰱魚等經濟魚類作為一項有效的生物調控措施在武漢東湖得到驗證，但在山仔水庫是否能達到預期的效果尚待進一步的研究。
5 結論
山仔水庫水質富營養化污染的出現，對福州市居民生活飲用水的安全產生一定的影響。應以減輕氮、磷等營養物質污染負荷著手，綜合應用各種污染治理措施，盡快解決其富營養化污染問題，以保障居民飲用水安全。
參考文獻
[1] 福建省環境科學研究院．山仔水庫水質富營養化成因與防治對策研究報告．2006
[2] 福建省環保局．福建省環境質量報告書（2001年－2005年），2006
[3] 陳昱等．福建水華微囊藻的急性毒性及肝、腎臟損傷作用．毒理學雜志，2005，19（3）：
[4] Wetzel，Limnology 3rd edition，Academic Press，2002
[5] OECD，Control of Eutrophication，OECD，1987
[6] 金相燦等．湖泊富營養化控制和管理技術．北京：化學工業出版社，2001
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