贵阳地区重要饮用水源地红枫湖、百花湖水体污染事件调查

贵阳地区重要饮用水源地红枫湖、百花湖水体污染事件调查

红峰湖和白虎湖（以下简称“两个湖”）是连接乌江水系和猫跳河的第一个和第二个富松水库。它集供水、发电、灌溉、水产养殖、防洪、旅游、自然生态等七个职能于一体。贵州省中部地区具有重要的经济战略和经济贸易战。1995年11月28日,贵州省第八届人大常委会第十八次会议通过的《贵州省红枫湖、百花湖水资源环境保护条例》规定:“两湖的水资源首先满足城乡居民生活用水,统筹兼顾工业、农业用水和旅游的需要。”这进一步明确了两湖的主要功能为生活饮用供水,是贵阳市两城区、白云区及清镇市的主要饮用水源地。自1994年9月以来,两湖多次出现周期性的水质恶化现象和重大污染事故,造成较大的经济损失,给人民生活造成了不利影响,巳成为社会和公众颇为关注的问题。1水污染已经发生多年，而且1.11直接经济效益自9月20日开始,红枫湖、百花湖先后发生大面积水体变色,网箱死鱼2.3×105kg,直接经济损失约3.80×106元。据有关调查结果表明:死鱼区及其附近水域水色呈暗褐色,pH值下降,溶解氧含量降低,亚硝酸盐氮浓度增高;死鱼的主要原因是水体缺氧。1.21水质标准的测定9月22日,红枫湖周期性出现“黑水”,水质情况与1994年同期相似,由于抡救及时而未造成重大损失。大坝处湖水的总磷为0.69mg/L,超当时执行的GB3838—88《地面水环境质量标准》Ⅲ类水质标准12.8倍,(超现行的GB3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类水质标准5.9倍),溶解氧为1.69mg/L,饱和率仅达11%。下泄黑水的过滤物为棕褐色,经镜检主要由有机质、细菌菌团、原生动物和藻类等浮游动、植物残体组成。1.31红枫湖水质调查评价6月上、中旬,红枫湖突然出现大面积蓝、绿藻水华,总氮、总磷检出值分别为2.41~3.46和0.137~0.143mg/L。7~8月,藻类生物细胞数:红枫湖南湖西郊水厂取水口水域达4.50×106个/L,北湖太阳岛附近为2.00×106个/L;9月份叶绿素a均值:南湖西郊水厂取水点水域22.97mg/m3,北湖太阳岛9.47mg/m3;透明度:南湖水厂取水口水域1.62m,北湖太阳岛1.84m。6~10月的12次监测数据表明:红枫湖6个代表点位的总氮、总磷和溶解氧浓度超标,按当时执行的GB3838—88衡量,水质实达类别为Ⅳ、Ⅴ类或劣于Ⅴ类。综合营养状态指数达60.2,属富营养化水体。最严重的水域是南湖投饵水产养殖区下游方向的西郊水厂取水口附近,其次是中湖区花鱼洞和北湖的太阳岛附近。1.41997年3~4月,红枫湖南湖两岔洞及其以北出现水华。9月18日,一夜之间湖水骤然变色。水华与1994、1995年湖水变色时雷同。1.51水藻细加过水3、4月上旬,红枫湖出现罕见的大面积水华束丝藻水华,在两岔洞(即三岔河)至南湖中心附近水域,水藻集中在表层,厚0.5m左右,几成藻浆。1.61水华氧下降6月20日开始,在长时间晴朗暖热天气之后,骤然连降大到暴雨,移至红枫湖南湖扬塘湖湾水面的132个养殖网箱,由于湖水突然变色,发生水华,溶解氧下降,网箱中喂养的大小鱼儿几乎全军覆没,死鱼超过2.0×105kg,经济损失惨重,重蹈了1994年的覆辙。1.721000年10月2~3日百花湖水体变为暗棕色。1.82001年10月3日,百花湖水体开始变色,至10月7日最为严重,直到10月13日才有所减轻。最严重的范围是煤土湾至大坝一带。1.92年至2002年年月,“水华”痕迹2002年10月7~8日百花湖蒋家铺子一带水面发生水华,不时延至11月中旬,当时上述地区仍可见到“水华”残迹。尔后,又不时出现水华,至2003年元月,在上述地段还可见到“水华”踪迹。据有关人士调查,2006年百花湖观音山庄附近水域水的透明度仅1m左右。2水体污染事件的反思几年来,为保护两湖水体,政府已投资上千万元,虽然在主观上做出了很大的努力,投入了不少的人、财、物力,取得了一定成效,但始终未能遏止水体污染事件的连年发生,这不得不引起我们的反思,由此,做如下讨论。2.1两湖水体污染的进程两湖水体污染事件的发生不是一个偶然现象,有其长期发生、发展的过程,这是一个漫长的历史过程。根据对两湖沉积物绝对年龄的测定及其污染物成分、特征的研究,从水库建成之日起,污染就开始产生了,只是在初期阶段,由于人类生产、生活活动的强度不大,对两湖水体未造成明显影响,水体水质的变化难以察觉而已。但从20世纪80年代中、后期开始,在对两湖水体的开发强度未进行科学规划和论证的情况下逐年加大了开发力度,特别在1990年前后大力发展投饵养殖产业,结果加速了两湖水体污染的进程,终于在1994年9~10月发生了严重的水污染事件。在贵州省环保局组织的专家会议上,绝大多数专家认为,这是长期污染的积累造成的:冰冻三尺,非一日之寒。2.2水体富营养化的意义两湖的水环境质量逐年恶化,是贵州水库水环境质量由好变差过程的典型演示。我们可以从中得到许多启示,许多问题发人深省,总结其中的经验教训,首先要提高认识,提高对环境客观现实及其本质而不是表面现象的认识.“人类控制自然,不是依靠力量,而是依靠认识。”客观上,新的环境问题会不断出现,我们必须不断地发现新问题,解决新问题。水体富营养化问题的产生,是缓流水体自然演变的结果,人类生产开发活动的影响是不可回避的事实。当河流上的水库建成之时,原先奔腾咆哮的河流变成了平如镜面、宽阔无比的水面,永远失去了往日的喧哗,此时水资源的可利用程度大大提高。但各类生产、生活、旅游设施在水库水面及岸边或近岸地带却蜂拥而至。由于人群大量聚集,排入水库的各类污染物数量成倍增长,这是水库水体加速发生富营养化的重要原因,也是大自然对人类生产开发活动的报复。水体富营养化是继水体重金属污染之后出现在人类面前的又一个新的重大的水环境问题,它是随着社会经济的长足发展、城市的不断扩张、人口的快速增长悄然而至的。它是长期的环境效应造成的后果,在短期内难以察觉,只有当人们惊回首时,才发现富营养化的灾难己经降临了人间。1994年9~10月水污染事故的发生给人们敲起了警钟,1996年6月“水华”的出现,人们不得不重新认识两湖,发生富营养化的客观现实使人们开始调整思路,两湖的水环境保护及其研究进入了新的阶段。2.3水体富营养化效应水体富营养化是两湖当前及今后相当长时间内存在的主要水环境问题,它是猫跳河干流水库化后,水环境质量发生蜕变的必然趋势。1994年以来,两湖数次发生较大的所谓“黑水”及“缺氧反应”事件,都是已经富营养化的两湖水体出现的“等温对流”加沉积物的二次污染,造成水体耗氧、缺氧、变色、死鱼等。由于整个流域区及湖滨周边工业、生活、旅游带来的污染以及湖面投饵养鱼直接排污的叠加,加快、加重了两湖水体的富营养化进程。截至2002年,两湖水体的总磷、总氮、凯氏氮、透明度、溶解氧、高锰酸盐指数、生化耗氧量、氨态氮等都有不同程度的超标,水质达不到水域功能区规定的水质类别,实达类别多为Ⅳ~Ⅴ类,甚至劣於Ⅴ类。投饵养殖(包括网箱、温流水、围栏、围网养殖等)对两湖水体的危害最大,较大的死鱼事件都与投饵养殖有直接关系。投饵养殖是氮、磷污染物的排放首户,且直接排入水体,危害程度高,现虽已全部拆除,但其造成的严重潜在影响仍然存在。水生生物调查结果:1997~1998年间,以蓝藻占优势,而自1998年5月之后,湖中放养了鲢、鳙鱼苗,大型的水华藻类数量趋于减少,但又出现了大量耐污小型藻类,预示着水体向富营养化更为严重的方向发展。按生物多样性指数D值评价,属重度富营养化;按水生生物综合评价,两湖总体已进入重度富营养化阶段。两湖富营养化氮、磷为控制因子,其中主控因子为磷。AGP(藻类增长潜力实验)实验结果表明,磷作为藻类生长限制因子的生长阈值浓度为0.025mg/L。参考国内外研究报道,采用沉积物有机指数评价,沉积物的有机污染已达到严重程度;引用湖泊沉积物有机氮污染评价标准,两湖表层沉积物中有机氮污染亦达到相当严重程度。实验表明,红枫湖、百花湖中干沉积物平均密度为2.41g/cm3,堆积速率平均0.17g/(cm2·a),到2002年,平均堆积总厚度分别为23~24cm和21~22cm。鲜沉积物堆积量分别为7.63×106m3和2.22×106m3,干沉积物分别为2.21×106t和6.5×105t。红枫湖污染物累积量总磷约2600t,总氮约7300t,有机碳约82000t,百花湖污染物堆积量总磷约800t,总氮约2500t,有机碳约31000t。沉积物中总磷平均含量1300~1500mg/kg,表层最高可达2300~3040mg/kg,沉积层以上5.1cm厚的水体悬浮层,总磷含量最高可超过3390mg/L。与国内10个富营养化严重的湖、库总磷均值1792mg/L比较,两湖沉积物具有较高的磷负荷。静态下的释放通量冬、春季最大,夏、秋季最小。沉积物中,磷主要以“活性”的形态存在,暗示两湖沉积物磷的生物—地球化学循环可能对其水体富营养化水平造成重要影响。通过污染物收支计算,总磷、悬浮物、铁、锰、氨态氮的滞留率超过80%或90%,总氮、高锰酸盐指数、生化需氧量在50%~80%之间。由于主要污染物通过生物富集和沉降等作用大部分进入沉积相,故而有时在水体水相中污染物浓度不高,但这并不能说明水体的富营养化已得到有效控制,因为大部分或绝大部分污染物进入沉积物,形成了随时都有可能爆发危险的二次污染源,成了环境隐患。由上可见,两湖水体属有机污染,己达富营养化程度,正向重度富营养化发展。2.4文水水质分析1994年死鱼的直接原因是水体缺氧。水体缺氧与沉积层及其以上厚约5.1cm的悬浮层借水动力场的垂直交替,扩散至水体上层有关。1996年发生的水华,与投饵养殖有联系,从水面漂浮物判断水体流场发生了垂直交替运动。大面积水华,标志着两湖水体的富营养化明朗化。1999年死鱼的原因,网箱排布密度过大,加上天气突降大雨,造成局部水域水体发生等温对流(即垂直交替),水中溶解氧急剧下降,水体缺氧。综合分析:每年9~10月或其他气候突变时段为水污染事故多发期。事故发生时,因气候原因水体上层水温突然下降,造成水体上、下层水温发生差异,导致温度低、密度大的上层冷水团向下沉,致使水体动力场产生垂直交替,深色的含有大量有机质及氮、磷污染物的表层沉积物随着水温高、密度小的下层水向上扩散,大量消耗水中溶解氧,造成水中溶解氧急剧降低,水色变黑,并有铁、锰检出。此时鱼类就会大量死亡;而水华的发生则标志着富营养化达到了严重地步。2.5水体富营养化的治理对策国内外的经验教训告诉我们:治理富养化要有耐心,要有长期打算,不可能在很短的时间内解决根本问题。过于急功近利,盲目乐观,会走入误区。控制两湖水污染的关键是削减氮、磷入湖量,特别要削减磷的入湖量。要深刻汲取网箱养鱼和温流水养鱼的严重教训,对于所有形式的投饵养殖活动均应及时、有效制止。两湖渔业应按照“自然放养、立体放养、适度放养”的三原则进行规划、管理和发展。解决水库水体富营养化的第二步,需对含氮、磷浓度高的沉积物进行清除,可按轻、重、缓、急的原则,量力而行。由于水库建成时间较短,沉积物量小,目前还是易于清除的。对两湖影响较大的重污染企业,如在近期治理效果仍然较差,应考虑实施关、停、并、转、改、迁的措施。对于污染重,但一时很难实施关、停、并、转的企业,建议对其施工质量低劣的越流排放管道进行改造,保证其能正常使用。有些把两湖当作天然冷却池的企业,应及早建设循环用水冷却系统,提高水的回用率。湖区周围建立绿化隔离带。在50~200m之内不得再修建旅游、度假、培训中心及各类生活设施。旅游配套设施的建设应按“游览在景区内、吃住在景区外”的原则布局。流域内特别靠近湖区的农、牧场等农业企业应在结构调整中进行改造,按生态学原理建设生态农业、旅游农业、观光农业、休闲农业等。建设生态乡(镇)和生态村。减少非点源对两湖的污染负荷。分散旅游资源,应按“谁保护、谁开发、谁投资、谁受益”的原则进行开发利用。3浮游动物环境变化监测与分析在两湖最宽水域适当增加监测点位;根据两湖水体富营养化特点调整监测项目:常年监测项目宜为水温、气温、pH、透明度、溶解氧、叶绿素a、生化需氧量、总耗氧量、高锰酸盐指数、氨态氮、亚硝酸盐氮、凯氏氮,总氮、总磷、氟化物、粪大肠菌群。在1、4、7、10月份可适当加测氰化物、汞(百花湖)及某些重金属等;有机碳(总耗氧量及高锰酸盐指数)、总氮、总磷为污染源必测项目。每隔4年左右,进行一次两湖的有机碳、总氮、总