趙士彬 張布偉

摘 要：太湖是富營養(yǎng)化的淺水型湖泊，也是重要的水源地，如何提高其供水的安全性是一個 重要的研究課題。由于藍藻暴發(fā)導(dǎo)致突發(fā)性水污染事件發(fā)生的可能性是由富營養(yǎng)化引起的，本文針對突發(fā)性污染事故的快速診斷、應(yīng)急處置技術(shù)，闡述了適合太湖水源保護區(qū)污染事故快速診斷技術(shù)和應(yīng)急處置技術(shù)，并指出應(yīng)從快速檢測技術(shù)和應(yīng)急處理技術(shù)出發(fā)建立藻類爆發(fā)的應(yīng)急預(yù)案。

關(guān)鍵詞：太湖 突發(fā)性污染 快速診斷 應(yīng)急處理 應(yīng)急預(yù)案

中圖分類號：X52 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（a）-0121-02

太湖流域面積36895 km2，人口密度達每平方公里1000人左右，是世界上人口高密度地區(qū)之一，也是我國經(jīng)濟社會最發(fā)達的地區(qū)之一，GDP占全國總量的11.6%[1]。太湖水源保護區(qū)的水體質(zhì)量狀況直接關(guān)系到以上海為龍頭的長江三角洲和長江經(jīng)濟開發(fā)帶的經(jīng)濟發(fā)展建設(shè)和居民的日常生活。因此對太湖水源保護區(qū)污染事故進行快速診斷、處理技術(shù)與應(yīng)急預(yù)案的研究很有意義。

1 太湖污染現(xiàn)狀

太湖目前最突出的環(huán)境問題是水體富營養(yǎng)化和局部水域的有機污染問題。太湖流域處于中等富營養(yǎng)狀態(tài)，101個水質(zhì)監(jiān)測點中，V類和劣V類水質(zhì)斷面比例為65.4%，太湖Ⅲ類水面積僅67.5%，且92.3%的水體為富營養(yǎng)水平。沈建軍等[2]從2007年的6月到2008年的2月，選取了五里湖、梅梁湖、西部沿岸區(qū)、湖心區(qū)和東部沿岸區(qū)5個湖區(qū)作為水質(zhì)狀況檢測的區(qū)域，結(jié)果表明：全湖CODMn平均濃度為Ⅲ類，TP平均濃度為Ⅳ類，TN平均濃度為V類。太湖藍藻爆發(fā)的頻率和規(guī)模在不斷增長，藻類產(chǎn)生的微囊藻毒素（MC）會直接降低了飲用水的安全性。

2 太湖水源地突發(fā)性污染來源分析

水源地突發(fā)性污染事件是指在水源保護區(qū)內(nèi)由于安全性的污染物泄露、排放，造成水質(zhì)瞬間嚴重惡化，嚴重威脅水廠取水安全的污染事故，這些事件多是由于事故、常規(guī)污染源違法排放、城市或農(nóng)村的非點源污染受暴雨沖刷等進入水體、船舶等的污染物泄露、環(huán)境因素導(dǎo)致的水質(zhì)突變、氣候突變等自然災(zāi)害帶來的突發(fā)性污染和人為投毒等[3]。根據(jù)太湖目前污染現(xiàn)狀，以及太湖以往發(fā)生的突發(fā)性水源污染進行分析，可以推斷造成太湖水源地突發(fā)性污染的來源為化工企業(yè)突發(fā)性事故、污水排放和湖泊富營養(yǎng)化。其中由于湖泊富營養(yǎng)化導(dǎo)致的突發(fā)性藻類爆發(fā)帶來的污染尤為嚴重，本文選擇只對藻類爆發(fā)的突發(fā)性污染的預(yù)警系統(tǒng)、快速檢測、應(yīng)急處理技術(shù)等進行闡述。

2.1 化工企業(yè)突發(fā)性事故污水排放等對水源地的污染

太湖流域經(jīng)濟較為發(fā)達，擁有大量的能耗高、重污染的化工企業(yè)，使得太湖流域水污染風(fēng)險和安全壓力日益增大，這些企業(yè)若發(fā)生工廠泄露、爆炸等事故或者污水排放控制不當(dāng)，隨時都有可能發(fā)生突發(fā)性水污染事故，流入太湖的有毒有害物質(zhì)，化工原料就很容易對太湖飲用水源造成污染。

2.2 湖泊富營養(yǎng)化對水源地的污染

太湖營養(yǎng)化面積占全湖的70%以上， 近些年來，藻類大量繁殖，每年夏、秋季節(jié)都伴有藍藻爆發(fā)。2007年5月底，太湖區(qū)域藍藻提前爆發(fā)，水源地的水質(zhì)惡化嚴重，自來水廠無法處理源水，水質(zhì)發(fā)臭，嚴重影響了生產(chǎn)、生活，至6月3日才恢復(fù)飲用水正常供應(yīng)。

3 太湖水源地藻類爆發(fā)突發(fā)污染應(yīng)急處理方案

大量無機或有機的氮、磷進入湖泊、水庫，在微生物的作用下形成磷酸鹽和硝酸鹽，引起藻類大量繁殖，藻類具有高穩(wěn)定性，比重小，難于下沉，同時藻類繁殖會釋放惡臭物質(zhì)，引起飲用水感官性能下降，這些水質(zhì)特征造成含藻水處理的難度增大，藻類的繁殖還對水源地的用水安全性造成威脅，釋放的藻毒素會引起人畜患病甚至死亡。

3.1 建立藻類預(yù)警系統(tǒng)

以太湖歷年來的連續(xù)監(jiān)測資料為基礎(chǔ)，運用多元逐步回歸統(tǒng)計方法，選擇水溫、N/P等多項環(huán)境理化因素與葉綠素a，藻類生物量、藍藻生物量等生因素進行逐步回歸分析，找出與藍藻因素顯著相關(guān)的環(huán)境因子，建立多元逐步回歸方程并用環(huán)境因子的實測值進行檢驗，利用預(yù)測方程太湖藻類生物量的變化情況，進行太湖藻類水華的預(yù)測預(yù)報，把監(jiān)測數(shù)據(jù)和相關(guān)的氣象水文數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫，再通過預(yù)警模型計算，將預(yù)警結(jié)果存儲，GIS平臺將結(jié)果與采樣點空間分布的空間數(shù)據(jù)相連，就可以提取預(yù)警信息，并得出預(yù)警結(jié)果[1]。

3.2 藻類爆發(fā)監(jiān)測技術(shù)

對取水口水質(zhì)進行日常監(jiān)測， 實施動態(tài)監(jiān)測，除對常規(guī)的指標進行監(jiān)測以外，應(yīng)特別注意的是，原水和處理出水中的微囊藻素濃度是對藻類爆發(fā)很具有代表性的一個指標。當(dāng)原水中微囊藻素>1.0Mg/L時，應(yīng)把檢測結(jié)果及時通知取樣單位和水源水體管理單位[1]。藻類爆發(fā)監(jiān)測技術(shù)可以提高對藻類爆發(fā)引起水污染事故的快速反應(yīng)和應(yīng)急處理能力，為污染事故處理提供科學(xué)依據(jù)。

3.3 快速檢測技術(shù)

突發(fā)性環(huán)境污染事故快速檢測（應(yīng)急監(jiān)測）是環(huán)境監(jiān)測人員在事故現(xiàn)場，使用小型、便攜、簡易、快速檢測儀器或裝置，在盡可能短的時間內(nèi)對污染物質(zhì)的種類、污染物質(zhì)的濃度和污染范圍，以及可能的危害等做出判斷的過程，為污染事故及時、正確地進行處理、處置和制定恢復(fù)措施提供科學(xué)的決策依據(jù)[4]。藻類爆發(fā)時，表現(xiàn)為水體中有機物濃度升高，而水體中有機物的種類和濃度可以通過監(jiān)測車上配備的一些高檔儀器在現(xiàn)場進行快速的檢測。但關(guān)于藻類的鑒定和濃度的測量由于缺少快速測定儀類的檢測工具，需要送交實驗室進行檢測。不過，隨著藻類爆發(fā)的頻率和危害程度的不斷增加，市場上已經(jīng)出現(xiàn)了關(guān)于藻類測量的一些快速測定儀。

3.3.1 有機物的快速檢測技術(shù)

通過配置應(yīng)急監(jiān)測的儀器和設(shè)備，如水和氣體檢測試管（直接檢測管和吸附檢測管）、反射式分光光度計、便攜式陽極掃描伏安計（ASV）、單項目或多項目氣體檢測器、便攜式傅立葉變換紅外光譜儀、便攜式離子計、便攜式紫外-可見分光光度計、單項目或多項目水質(zhì)檢測器、車載式GC-MS儀、便攜式（車載）氣相色譜儀、便攜式（車載） 離子色譜儀、多普勒流量儀、免疫分析儀等、等比例水質(zhì)采樣器，可以在事故現(xiàn)場實現(xiàn)對有機物的快速檢測。

3.3.2 藻類濃度的快速測量技術(shù)

傳統(tǒng)的藻類檢測方法采用碘液固定沉降藻類計數(shù)法，因檢測用時在24小時以上，而不能及時地提供水體中藻類生長信息，用于指導(dǎo)后續(xù)應(yīng)急處理技術(shù)的采用。高建峰[5]等使用離心沉降的方法檢測水中藻類，在1小時內(nèi)便獲得藻類的濃度，通過跟采用碘液固定沉降法檢測藻類的結(jié)果進行比較，兩種方法的結(jié)果沒有顯著差異，符合生物檢測的質(zhì)量要求。該法首先運用離心沉降的方法收集水中藻細胞，震蕩洗脫后定容，然后使用浮游生物技術(shù)框在顯微鏡下技術(shù)，最后將結(jié)果換算成原水樣品中藻細胞數(shù)目。

3.3.3 其它藻類檢測技術(shù)

陳麗芬[6]等對德國“WALZ”葉綠素?zé)晒鉁y定系統(tǒng)系列中的PHYTO-PAM葉綠素?zé)晒鈨x快速測定藻類生物量技術(shù)進行了研究，通過建立優(yōu)勢藻類特征圖譜來矯正葉綠素?zé)晒鈨x，測量結(jié)果顯示快速熒光測定和傳統(tǒng)的有機溶劑提取法測定相關(guān)性達到了0.91。藻類和其他光合生物的光合反應(yīng)中心都含有葉綠素a和其它一些光合色素，這些色素被可見光激發(fā)可產(chǎn)生熒光。同一個門的藻類含有的光合色素的數(shù)量和性質(zhì)是相似的，對于不同門的藻類來說，其光合色素的組成有所區(qū)別，其熒光激發(fā)光譜（固定的發(fā)射波長在680 nm）具有一定的特異性。因此熒光儀能夠通過熒光激發(fā)光譜來區(qū)分不同門的藻類，并測定主要門類（綠藻、藍藻、硅藻）的藻類生物量。

目前，西方的一些國家在線的葉綠素?zé)晒鈨x已有產(chǎn)品面世，但價格昂貴。如果在水源處配置在線葉綠素?zé)晒鈨x，則可藻類生物量以及主要種類的變化情況進行實時監(jiān)測，為應(yīng)急處理技術(shù)提供指導(dǎo)依據(jù)，對癥下藥，將污染控制在最小危害范圍內(nèi)。

3.4 應(yīng)急處理技術(shù)

突發(fā)性水源污染發(fā)生以后，應(yīng)根據(jù)污染物的濃度和污染性質(zhì)在水源地和水廠這兩個系統(tǒng)中分別采取相應(yīng)的應(yīng)急處理技術(shù)進行處理。

3.4.1 水源地應(yīng)急處理技術(shù)

突發(fā)性藻類超標時，在水源地采用人工機械除藻和曝氣等物理方法能夠取得一定除藻效果。在水華堆積的地方，采用相對安全的改性粘土絮凝方法，沉降藍藻，消除藍藻在水面堆積、死亡與發(fā)臭，改善水質(zhì)與湖泊景觀。而在取水口處采用高錳酸鉀氧化則可有效去除原水中的藻類，馬軍[7]等研究表明高錳酸鉀具有良好的殺藻效果，在高含藻量情況下，藥劑投量在0.2～0.4 mg/L范圍內(nèi)時，藻類去除率維持在40%左右，當(dāng)投藥量增加到0.4～0.8 mg/L時，藻類去除率急劇升高到92.7%。高錳酸鹽雖然具有良好的除藻效果，但是其給水體帶來的二次污染也是一個值得關(guān)注的地方。其它常用的氧化劑還有氯和臭氧。

3.4.2 水廠應(yīng)急處理技術(shù)

在水廠中，常采用的應(yīng)急處理措施是強化混凝和活性炭吸附。強化混凝不需要增加新的設(shè)備和藥劑，是較為經(jīng)濟實用的方法，強化混凝對原水中的藻類去除作用較強。飲用水處理中大量使用活性炭來吸附去除臭味、藻毒素、合成有機物、內(nèi)分泌干擾物、消毒副產(chǎn)物以及其前驅(qū)物，因此可以通過投加大量的活性炭去除水體中藻毒素等有害組分。

也有人指出，當(dāng)水體中檢測到藻類中硅藻占主要優(yōu)勢，生物量比較高時可采取適當(dāng)增加反沖洗次數(shù)、增加絮凝劑投加量等措施，而水體中藍綠藻占主要優(yōu)勢時，可采取增加投氯量等措施[6]。在2007年太湖藍藻爆發(fā)突發(fā)性水污染事件中，自來水中有濃烈的爛圓白菜味，經(jīng)分析產(chǎn)生臭味的物質(zhì)是硫醇、硫醚類化合物，所確定的除臭應(yīng)急處理工藝是：在取水口處投加高錳酸鉀（3～5mg/L），在輸水過程中氧化可氧化的致臭物質(zhì)和污染物，再在凈水廠絮凝池前投加粉末活性炭（30～50mg/L），吸附水中可吸附的其他臭味物質(zhì)和污染物，并分解可能殘余的高錳酸鉀，經(jīng)過應(yīng)急處理，自來水恢復(fù)到藍藻爆發(fā)之前的正常水平[8]。

3.4.3 "引江濟太"

2007年在太湖藍藻爆發(fā)后，無錫市政府在自來水事件第一次新聞發(fā)布會上宣布，立即加大引江濟太的調(diào)水容量，以盡快促進太湖水體流動，改善太湖水質(zhì)。實施“引江濟太”工程調(diào)水以提高太湖水體自凈能力，改善太湖和流域水體水質(zhì)，并增加向太湖周邊地區(qū)供水，讓太湖流動起來。長江引水量從每秒160 m3增加到每秒220 m3，至6月4日上午8時，已調(diào)引長江清水4.54億m3，入湖2.61億m3，直接受水的太湖貢湖水域水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn)，無錫錫東水廠水質(zhì)穩(wěn)定，一定程度上緩解了供水危機。

3.5 應(yīng)急預(yù)案

水源地藻類爆發(fā)后，根據(jù)先前制定的應(yīng)急預(yù)案方可快速的做出應(yīng)急反應(yīng)，使污染造成的危害能夠高效的得到控制。成立專門的應(yīng)對水源地水藻爆發(fā)的處置應(yīng)急隊伍，包括一般的工作人員和相關(guān)領(lǐng)域的專家，形成有效的應(yīng)急措施，建立反應(yīng)迅速、組織科學(xué)、高效運轉(zhuǎn)的應(yīng)急機制；成立專門的突然性水污染應(yīng)急處理專家小組，遇到突發(fā)事件才能有條不紊的進行處置[9]。同時也要建立聯(lián)動機制，使各個部門能夠在短時間內(nèi)信息共享。

應(yīng)急預(yù)案應(yīng)從快速檢測和應(yīng)急處理這兩方面入手。大體思路是：藻類爆發(fā)后，將監(jiān)測車開赴現(xiàn)場，對藻類爆發(fā)帶來的污染進行應(yīng)急監(jiān)測，并將檢測結(jié)果進行及時的通報；應(yīng)急處理小組根檢測結(jié)果對污染進行分析，采取相應(yīng)的應(yīng)急措施并著手準備替代方案或更佳方案；根據(jù)處理效果對應(yīng)急措施進行評估，選擇是否要采取其它的應(yīng)急處理措施。

4 結(jié)語

太湖的藍藻爆發(fā)危機的解決不是一個簡單的問題，對污染事故的快速檢測、應(yīng)急處理以及應(yīng)急預(yù)案的建立并不能保證能解決遇到的所有突發(fā)性污染事件，但是增加這方面的研究可以快速、高效的啟動相關(guān)的救治工作，使突發(fā)性污染事件的應(yīng)急處理得以成功的可能性增大。因此，建立太湖水源地突發(fā)藍藻爆發(fā)污染的應(yīng)急預(yù)案很有必要。

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