劉遠(yuǎn)書 曹鵬飛

（國務(wù)院南水北調(diào)辦公室 北京 100038)

引 言

南水北調(diào)東線調(diào)水成敗的關(guān)鍵在水質(zhì)。作為東線工程重要調(diào)蓄湖泊的洪澤湖，其水質(zhì)狀況、富營養(yǎng)化狀態(tài)以及是否會(huì)爆發(fā)類似太湖的藍(lán)藻事件，日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

1 藍(lán)藻水華問題的提出

富營養(yǎng)化水體在水溫、氣溫、光照、流速等適合的外界條件下，就可能形成并暴發(fā)藍(lán)藻水華。2007年的太湖藍(lán)藻事件給南水北調(diào)工程的水質(zhì)安全敲響了警鐘。洪澤湖作為東線工程的重要調(diào)蓄湖泊，近年來富營養(yǎng)化情況加劇，局部水域曾發(fā)生小范圍藍(lán)藻水華現(xiàn)象。南水北調(diào)東線一期工程將于 2013年底建成通水，屆時(shí)洪澤湖的水質(zhì)和藻類種群將發(fā)生改變。因此，在通水之前開展系統(tǒng)性、搶救性的藻類調(diào)查、監(jiān)測，掌握洪澤湖的水質(zhì)情況和藍(lán)藻構(gòu)成及演變規(guī)律，分析研究藍(lán)藻暴發(fā)的可能性，有助于開展有針對(duì)性地治理和預(yù)防工作。

2 藍(lán)藻水華的暴發(fā)機(jī)理及危害

2.1 藍(lán)藻水華的發(fā)生機(jī)理

藍(lán)藻是藻類的一種，又稱藍(lán)綠藻，是地球上最早出現(xiàn)的光合自養(yǎng)生物，其分布十分廣泛。一般浮游于水面上，或者附著在水底的石塊、木樁以及其他植物體上。

“水華”通常是指在淡水池塘、河流、湖泊、水庫等水體受到污染后，氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)大量增加，致使水體達(dá)到富營養(yǎng)化狀態(tài)，在一定的溫度、光照等條件下，水體中某些藻類發(fā)生暴發(fā)性的繁殖，引起明顯的水色變化，并在水面形成或薄或厚的藍(lán)綠色（即“藍(lán)藻水華”)或者其他顏色的藻類漂浮物現(xiàn)象。

2.2 藍(lán)藻水華的危害

藍(lán)藻水華會(huì)使水中溶解氧來源減少，殺死多個(gè)水生物種，破壞水體生態(tài)系統(tǒng)。加之藻類死亡后腐爛分解，導(dǎo)致水質(zhì)發(fā)黑發(fā)臭，魚蝦等水生物種死亡，原有的生物群落結(jié)構(gòu)被破壞，最終使整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)失衡。

藍(lán)藻暴發(fā)還能產(chǎn)生大量藻毒素，威脅飲用水安全和人體生命健康。藍(lán)藻水華進(jìn)入水廠后往往難以消除。藻毒素會(huì)被釋放到水中，人類皮膚接觸、飲用、食用水生動(dòng)物等過程中可能會(huì)引起中毒。此外，藍(lán)藻水華還有破壞水體景觀環(huán)境、影響旅游功能等危害。

3 洪澤湖水質(zhì)現(xiàn)狀及藻類構(gòu)成監(jiān)測

3.1 洪澤湖概況

洪澤湖是中國第四大淡水湖，也是淮河流域最大的湖泊型水庫。它地處蘇北平原中部的西側(cè)，承泄淮河上中游15.8萬km2的來水。入湖河流主要有淮河干流、懷洪新河、新汴河、徐洪河等 17條河流，其中淮干入湖水量占總量的 70%以上。

洪澤湖屬淺水型湖泊，湖底呈淺碟形，正常蓄水位 13.0 m，相應(yīng)水面積為 1780 km2，庫容約 40億 m3。多年平均水位為 12.37 m，水深一般在 4 m以內(nèi)。湖區(qū)多年平均年降水量 927mm，年水面蒸發(fā)量1046mm；年入湖徑流量約328億m3，年出湖徑流量約300億m3。

3.2 洪澤湖水質(zhì)總體處于輕～中度富營養(yǎng)狀態(tài)

在洪澤湖共布設(shè) 11個(gè)采樣監(jiān)測站點(diǎn)，分別是：韓橋、西順河、蔣壩、淮安北、淮安西、溧河洼、臨淮、宿遷南、宿遷北、高湖、成子湖，詳見圖1。2011年3月～2012年10月每月采樣一次，共采樣 20次。依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析，洪澤湖主要水質(zhì)指標(biāo)情況如下：

（1)水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)類別為Ⅲ～Ⅳ類。主要超標(biāo)物質(zhì)為總磷、總氮等。11個(gè)監(jiān)測點(diǎn)中，西順河、韓橋、臨淮、蔣壩等站點(diǎn)水質(zhì)較差，為Ⅳ類，其余站點(diǎn)均為Ⅲ類。

（2)水溫隨季節(jié)變化非常明顯，最高水溫出現(xiàn)在8月，為30.4℃，最低氣溫出現(xiàn)在3月，為 7.4℃，平均水溫為 22.0℃。5月～9月平均水溫為24.1～30.4℃，適宜藻類的生長。

（3)水體透明度常年低于0.5 m，平均值為0.3 m。洪澤湖平均水深約1.5m，為典型的平原淺水型湖泊，水體透明度常年變化不大，主要與頻繁的水體混合和懸浮物的上浮有關(guān)。

（4)pH值變化范圍為8.10～8.29，波動(dòng)不大，為堿性水質(zhì)，最大值出現(xiàn)在3月，最小值出現(xiàn)在6月。

（5)高錳酸鹽指數(shù)波動(dòng)范圍為 4.04～4.94 mg/L，各月份均達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。

（6)溶解氧含量較高，月均值為8.52 mg/L。夏秋季節(jié)水體溶解氧濃度明顯低于春季，主要與水溫密切相關(guān)。

（7)總磷濃度變化較大，最大值出現(xiàn)在 6月，可能與溫度升高、底質(zhì)消化快、釋放磷的速度加快有關(guān)。夏秋季節(jié)洪澤湖水體中總磷濃度明顯高于春季。

（8)總氮月均濃度為1.38 mg/L，最大值出現(xiàn)在7月，為1.80 mg/L，超過了地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)的限值。

按照《地表水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程》（SL395-2007)，選取總磷、總氮、葉綠素a、高錳酸鹽指數(shù)和透明度五個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，洪澤湖各監(jiān)測站點(diǎn)營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)值在40.2～60.4之間，處于輕到中度富營養(yǎng)化狀態(tài)。

圖1 洪澤湖監(jiān)測站點(diǎn)位置示意圖

3.3 綠藻和藍(lán)藻是構(gòu)成洪澤湖水體藻類的主要種群

通過對(duì)洪澤湖11個(gè)監(jiān)測點(diǎn)連續(xù)20個(gè)月的調(diào)查和監(jiān)測，基本可得出其藻類種群的組成和分布情況：

（1)洪澤湖水體浮游藻類種群總體構(gòu)成共8門86屬165種（包括變種)，主要包括綠藻、硅藻、藍(lán)藻、裸藻、隱藻等。上述藻類中，綠藻比例占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)（49.7%)，其次為硅藻(20.6%)和藍(lán)藻(14.5%)，其它種類較少。

（2)春季洪澤湖水體中綠藻、隱藻占有較大優(yōu)勢(shì)，夏秋季節(jié)綠藻和藍(lán)藻是構(gòu)成洪澤湖水體藻類的主要種群。這些種群結(jié)構(gòu)具有明顯的季節(jié)變化，依次為春季：綠藻-隱藻-硅藻，夏季：綠藻-藍(lán)藻-硅藻，秋季：綠藻-藍(lán)藻-隱藻。

（3)洪澤湖 11個(gè)監(jiān)測點(diǎn)總藻細(xì)胞密度在142×104～3750×104 個(gè)/L之間，各監(jiān)測點(diǎn)藻細(xì)胞密度變化趨勢(shì)一致，夏秋季節(jié)高，春季低。

（4)洪澤湖水體綠藻不僅種類豐富，各監(jiān)測點(diǎn)綠藻細(xì)胞密度占總藻細(xì)胞密度的比重也相相當(dāng)高，為洪澤湖水體中的優(yōu)勢(shì)種類。

（5)洪澤湖的藍(lán)藻門類共有15屬24種，其中平裂藻屬（16.7%)是洪澤湖水體藍(lán)藻中的優(yōu)勢(shì)種群，所占比例最高，其次為色球藻屬（12.5%)和顫藻屬（12.5%)，詳見圖 2，其它種類較少。11個(gè)監(jiān)測站點(diǎn)藍(lán)藻細(xì)胞密度月變化情況見圖3。

圖2 洪澤湖主要藍(lán)藻類型顯微圖

圖3 洪澤湖11個(gè)監(jiān)測站點(diǎn)藍(lán)藻細(xì)胞密度月變化圖

4 洪澤湖藍(lán)藻水華暴發(fā)可能性分析

4.1 藍(lán)藻水華暴發(fā)的一般條件

（1)營養(yǎng)物質(zhì)。湖泊中氮、磷的含量是水華形成的最主要限制因素和必要條件。水體中氮、磷含量相對(duì)較高，水體富營養(yǎng)化，都會(huì)促進(jìn)藻類的生長。有研究表明，湖水中的氮含量是磷含量的15至20倍時(shí)，是藍(lán)藻大量繁殖的最佳條件。

（2)水體溫度。大多數(shù)藻類最適宜的生長溫度是 18～25℃，不同藻類有不同的最適宜溫度。一般藍(lán)、綠藻的適宜溫度偏高，硅藻偏低。藍(lán)、綠藻為水華常見種類，這也是夏秋季節(jié)易發(fā)生水華的原因之一。

（3)水流速度。藻類主要分布生長在水流靜止或緩慢的湖泊、河口、淺岸水體。降雨和流速增加，不利于藻類生長；但降雨過后，水體營養(yǎng)物會(huì)增多，營養(yǎng)化水平提高，后期發(fā)生水華的可能性增大。

（4)風(fēng)力風(fēng)向。在藻類生長旺盛期，相對(duì)穩(wěn)定的風(fēng)向和一定的風(fēng)力，會(huì)使漂浮的藻類向一定區(qū)域聚集、增厚，促使區(qū)域性水體出現(xiàn)水華。但一定的風(fēng)力也易形成風(fēng)浪，促進(jìn)水體的混和流動(dòng)，抑制藻類生長和水華的形成。

4.2 洪澤湖藍(lán)藻暴發(fā)的可能性分析

根據(jù)洪澤湖水質(zhì)和藻類環(huán)境監(jiān)測情況，洪澤湖水體總體屬于輕到中度富營養(yǎng)狀態(tài)，氮含量是磷含量的 10.1倍，暫不具備水華大面積暴發(fā)的營養(yǎng)物質(zhì)條件。另外，洪澤湖屬于過水性湖泊，湖泊換水頻率較高，交換系數(shù)為10.4。夏季時(shí)洪澤湖水量最為充沛，換水頻率更高。預(yù)計(jì)到2013年南水北調(diào)東線一期工程建成通水后，洪澤湖水流速度、湖水交換系數(shù)將進(jìn)一步提高，不容易出現(xiàn)藍(lán)藻等藻類大量繁殖情況。

但是，監(jiān)測中也發(fā)現(xiàn)，洪澤湖平均水溫為22.0℃，5月～9月期間平均水溫為24.1～30.4℃，適宜藻類的生長。在部分入湖河口的局部區(qū)域，受入湖河水營養(yǎng)物質(zhì)影響，這些局部水域在出現(xiàn)不利氣象條件時(shí)，誘發(fā)藍(lán)藻可能性加大。

此外，洪澤湖總體水質(zhì)較差，主要超標(biāo)物質(zhì)為總磷、總氮等營養(yǎng)物質(zhì)，一旦上游集中排污，水體富營養(yǎng)化指數(shù)將有所增加，此時(shí)若遇到不利氣象、水文條件時(shí)，也可能導(dǎo)致藍(lán)藻水華集中暴發(fā)。

5 結(jié)論與建議

研究和監(jiān)測表明，洪澤湖目前暫不具備藍(lán)藻大面積暴發(fā)的可能性，但仍存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)采取綜合治理措施預(yù)防水體富營養(yǎng)化，并加強(qiáng)跟蹤監(jiān)測和預(yù)警工作。

（1)洪澤湖目前暫不具備藍(lán)藻暴發(fā)的可能性，但風(fēng)險(xiǎn)猶存

從監(jiān)測分析的情況看，洪澤湖目前的輕～中度富營養(yǎng)狀態(tài)和過水性湖泊特性決定了其目前暫不具備藍(lán)藻大面積暴發(fā)的可能性。但是，綜合考慮洪澤湖氣候水溫、水質(zhì)現(xiàn)狀、淺水型湖泊特性、局部湖灣條件以及周邊經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展等因素，洪澤湖在遭遇不利氣象、水文條件時(shí)，仍存在藍(lán)藻大面積暴發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，不可掉以輕心。

（2)綜合防治，控制富營養(yǎng)化才能從根本上杜絕藍(lán)藻暴發(fā)

洪澤湖位處淮河流域下游，周邊社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的矛盾使洪澤湖水環(huán)境治理呈現(xiàn)出長期性、艱巨性和復(fù)雜性。預(yù)防藍(lán)藻水華暴發(fā)的根本是有效控制湖泊的富營養(yǎng)化程度。有關(guān)部門和地方政府需采取污染源頭控制、河道截污、湖蕩調(diào)節(jié)、河口凈化、湖泊生態(tài)修復(fù)、出湖疏導(dǎo)等綜合措施進(jìn)行防治。

（3)跟蹤調(diào)查，建立藍(lán)藻水華的監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)

本文監(jiān)測持續(xù)時(shí)間為2011.3～2012.10，未形成完整的年度資料，對(duì)全年的藻類環(huán)境狀況掌握尚不全面，仍需進(jìn)一步開展藻類環(huán)境調(diào)查和跟蹤監(jiān)測工作。

同時(shí)，為及時(shí)掌握藍(lán)藻演變情況，洪澤湖應(yīng)建立起人工現(xiàn)場觀測、實(shí)驗(yàn)室分析、自動(dòng)在線監(jiān)測、衛(wèi)星遙感、視頻監(jiān)控及計(jì)算機(jī)模擬相結(jié)合的水華監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)水華的監(jiān)測和預(yù)警預(yù)報(bào)工作。

綜上所述，藍(lán)藻水華發(fā)生的主要原因還是水體污染，只要加強(qiáng)湖泊的污染綜合治理和防控，保持一湖清水，藍(lán)藻就失去了暴發(fā)的內(nèi)在條件，南水北調(diào)東線的水質(zhì)安全也就有了保障。

1.王兆群,張寧紅,等.洪澤湖水質(zhì)富營養(yǎng)化評(píng)價(jià)[J].環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警,2010,2(6).

2.孔繁翔,高光.大型淺水富營養(yǎng)化湖泊中藍(lán)藻水華形成機(jī)理的思考[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2005,25(3).

3.楊剛,李國,胡瑾.洪澤湖、駱馬湖富營養(yǎng)化評(píng)價(jià)及“水華”發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估[J].治淮,2010,12.

4.GB3838-2002, 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].

5.SL395-2007，地表水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程[S].