太湖藍藻爆發原因及防止措施

2021-03-03 20:32:54 字數 5040 閱讀 8660

1040601140 周英豪

太湖煙波浩淼,遼闊雄渾,地處長三角經濟最發達地區,總面積2400平方千公尺,分屬江蘇(53%)、浙江(33.4%)、上海(13.5%)兩省一市,除去湖中島嶼,實際水面2338平方千公尺,平均水深1.

89公尺,蓄水量44.3億立方公尺,多年平均入湖水量6.6億立方公尺,換水週期約為300天。

太湖具有飲水、工農業用水、航運、旅遊、流域防洪調蓄等多種功能,是長江三角洲地區社會經濟發展的重要水資源。

「太湖美,美就美在太湖水」,太湖以水的靈氣表現了吳越文化的精髓,也使太湖明珠—無錫成為海內外著名的旅遊城市。可是,這幾年的太湖水質逐年下降,2023年4月無錫太湖藍藻出現異常,5月藍藻爆發,導致無錫部分地區自來水發臭,無法飲用,無疑顛覆了它在人們心目中的形象,造成了極大的社會影響。

藍藻爆發的原因究竟何在呢?我認為主要有兩方面的因素,一方面是自然因素,另一方面是人為因素。

(一)、藍藻爆發的自然因素

1.無錫太湖水域地理位置的影響。

無錫市太湖水域地處太湖西北部,整體上是乙個呈半封閉狀的湖灣,湖域三面被陸地包圍,一面向南方敞開,水體的流動性較差。同時由於太湖流域常年以東南風居多,整個太湖水汙染往往隨風飄向無錫水域並積聚不散。其次,無錫市位於太湖流域中段,從上游流入無錫太湖湖域的京杭運河、金壇、溧陽來水水質均為ⅴ類,已基本沒有環境容量,導致太湖無錫水域的環境承載壓力不斷加大。

從2023年起,水利部在原太湖的自然排水通道望虞河實施調水,造成無錫市東部地區水位抬高,形成水體「滯流」,使京杭運河成為唯一的排水通道,導致太湖排水不暢,進一步加劇了無錫太湖水域排水出路的矛盾。這樣,在上游汙水流入,下游東南風刮向無錫水域的雙重作用下,當地水域的區域性整治,雖起了一些作用,但仍難免杯水車薪的結局。

2.近年來太湖水質整體持續惡化。

上世紀80年代以來,太湖湖體主要水質指標中總磷和總氮濃度,雖然與最高的年份相比有所下降,但仍處於較高水平,1989—2023年,全太湖總氮處在v—劣v類水平,1996—2023年,總氮濃度有所下降,但仍保持在劣v類水平,2023年至今,總氮濃度有上公升的趨勢。1989—2023年,全太湖總磷濃度由ⅲ類變為ⅴ類水平,2023年至今,總磷濃度有所下降,目前保持在ⅳ類水平。從1987—2023年,全太湖富營養化程度從貧營養和中營養水體面積各佔50%發展到貧、中、富營養水體面積各佔22%、42%和36%,中、富營養水體面積比例已高達78%。

湖水中豐富的營養物質為藻類的生長和繁殖提供了有利條件。

3.無錫的氣候異常催生了藍藻的爆發。

首先,從氣溫因素分析,去年冬季(2023年12月—2023年2月),是無錫市2023年有氣象記錄以來最暖的冬天,日平均氣溫達6.8℃,超出1971—2023年的多年平均氣溫2.5℃,高於歷史最高記錄2023年冬天0.

4℃,是無錫市50多年來第乙個沒有降雪的冬天.整個冬季積溫首次超過600℃,達603.8℃,超出歷史最高記錄2023年冬天31.

5℃,比常年同期偏高200.3℃。去年的「暖冬」,導致一般在10月份消失的藍藻,去年12月在太湖仍然可以看到。

今年入春以來氣溫繼續走高。今年春季日平均氣溫再創歷史新高,比常年同期偏高2.5℃,且入夏時間比常年整整提前了乙個月。

冬、春兩季的氣溫偏高,導致太湖湖水溫度明顯高於往年,從而促使在冬季處於休眠期並分布在低泥表面的藻類提前進入復甦期,並從底泥表面逐漸上浮到水體,在4、5月良好的太陽光照、太湖廣闊湖區周邊的凹槽水灣的靜止水體中大量繁殖,異常快速生長,積聚成群形成藍藻水華,並隨風漂移。

其次,從風向風力因素分析,無錫市今年1—5月的風力明顯較往年偏小,使得本來就流動性差的無錫水域水體更加難以流動,加之降水減少,水體長期處於相對靜止狀態,為藍藻的大規模生長繁殖提供了有利條件。同時,無錫市今年1—5月偏南風明顯多於往年,無錫地區風向從偏北風轉換到東南風的時間比常年提前了近乙個月,使得太湖藍藻提前向無錫水域富集。

再次,從降水情況分析,今年以來,無錫市降水量比正常年份大大減少,1—5月總降水量為286.8公釐,比常年同期偏少90.2公釐,只有常年同期的76%.

特別是當時連續高溫多雨,5月份月降水量41.8公釐,只有常年同期的40%,其中5月上中旬的降水量僅有4.9公釐,不到常年同期的10%。

降水的減少,加上氣溫較高,太湖湖水蒸發量加大,導致太湖水位不斷降低。5月23、24日,無錫地區分別降了兩場ph值為4.5和4.

58的酸雨,造成了藍藻的大面積集中死亡,5月25—27日三天連續高溫暴曬,大量堆積死亡的藍藻腐爛、發酵、沉入水底,發黑發臭,導致水體嚴重汙染。

(二)、藍藻爆發的人為因素

1.流域內經濟快速發展過程中基礎環境設施建設滯後。

太湖地處蘇、浙、滬兩省一市經濟發達地區,經濟持續快速增長,工業化、城市化程序日益加快,工業生產、城市建設不斷向湖邊發展,而配套的基礎環境設施建設相對滯後,城市汙水收集管網不配套,汙水處理設施建設遠遠趕不上汙水增加的速度,甚至流域內個別汙水處理廠接納超出其日處理能力的汙水而成為汙染源。就無錫市而言,目前雖然已建成51座汙水處理廠,汙水處理能力超過100萬噸/日,但城區生活汙水集中處理率僅70%。

2.工業汙染、生活汙染負荷較高。

太湖流域是我省工業發達地區,城市化水平日益提高,汙染物排放總量大,遠遠超過了環境承載能力。2023年,無錫市排放廢水58000萬噸,排放cod9萬噸,其中,排放工業廢水39600萬噸,cod4萬噸;生活汙水18400萬噸,cod5萬噸。2023年,全市排放cod削減了3%,但仍達8.

73萬噸,而無錫市水環境容量,cod最大允許排放量僅為5.96萬噸/年。

3.農業面源汙染較重。

太湖流域人口密集,農業發達,化肥農藥施用量大,而利用效率卻很低,許多肥源隨地表徑流進入太湖;畜禽養殖、湖區內圍網養殖、湖邊大量種植施肥量大的蔬菜、花卉等,都造成湖水了湖水的嚴重汙染。

(三)防治措施

1.恢復沿岸帶水生植被, 增強自淨能力

沿岸帶水生植被有抑制風浪、促進沉降、固持底泥、吸收淨化、保護水質的顯著功效壓,對浮游藻類有強烈的抑制作用。東太湖是太湖的出水通道, 吞吐流自西太湖攜入了大量的汙染物質, 又接納了來自東山半島的汙染物, 還要承受湖內網圍養殖業的汙染, 單位湖面的氮、磷汙染負荷已達51、7gm-2a-1『和3、95gm-2a-1, 是西太湖平均汙染負荷量的4到5倍。但由於水生植被賦予湖泊的淨化機制和抑藻功能, 使得東太湖仍然保持著清澈的中營養水質, 無藍藻水華之害。

水生植物每年從底泥和湖水中吸收氮, 磷, 分別佔東太湖氮、磷年汙染負荷總量的50%和94.6%。每年有約60×104t水生植物被收穫利用, 對於保持湖泊營養平衡、防止富營養化起了決定性作用。

在水生植物的作用下, 水流自西太湖攜入的顆粒態汙染物在東太湖得以充分的沉降, 這對澄清湖水、降低營養水平、防止出水河道的淤塞起到了關鍵作用。如果能在太湖北部沿岸帶建立水生植被, 其吸收淨化能力將超過東太湖水生植被, 加上其促淤功能, 可以使全太湖的營養收支在現有的基礎上基本達到平衡在外汙染源得到有效控制的條件下, 沿岸帶水生植被的淨化作用可使湖水營養水平逐漸下降, 逐步實現生態恢復。沿岸帶水生植被區將成為漂浮性藍藻的「 陷井」 , 進入此湖區的藍藻被水生植物攔擋、抑殺或被生活在水生植被區的大型浮游動物所捕食, 對抑制藍藻將會起到重要作用。

恢復沿岸帶水生植被是一項長效生態工程, 可以立即全面起動, 3年內就能初見成效, 5到7年後可達到預期的規模和環境生態功能。

2.實施藍藻直接收穫控制措施, 減輕區域性性藍藻災害

太湖富營養化的主要危害集中表現為區域性性藍藻災害。通過內外汙染源控制降低湖水的營養水平, 可以從根本上消除藍藻災害, 但實現它需要相當長的時間。直接收穫藍藻為一終端控制途徑, 當年就可見效。

尤其針對藍藻相對集中在西北部沿岸帶、分布密度大、易於收穫特點, 實施高強度的直接收穫控制措施, 對於減輕區域性性災害、改善水源水質和生態環境效果將是十分顯著的。

3.綜合治理重點水域, 優先解決水源問題

五里湖和梅梁灣既是無錫市的水源地, 又是著名的風景遊覽區, 也是太湖水體中汙染和富營養化最為嚴重的湖區。綜合運用各種工程和生態措施, 優先治理五里湖和梅梁灣,是治理太湖的關鍵所在。

50年代初期, 五里湖是乙個水草豐茂、水質清新、環境優美的小湖灣, 水生植物在夏、秋季節的旺盛生長對藻類有強烈的抑制作用, 使其數量遠低於冬、春季節圖。雖然外源汙染已相當嚴重, 一次降雨輸入的無機氮、磷量已達7g/m2和2.08g/m2, 但由於水生植物賦予湖泊較強的自淨能力和生態緩衝能力, 這些營養物在2至3個月內便被淨化。

這說明, 一旦重新建立起水生植被, 五里湖仍將具有較強的自淨能力和汙染承受能力, 在汙染源得到有效控制的條件下, 能夠穩定地保持優良的水質和生態環境。「 八五」期間,我們在五里湖開展了水生植被恢復實驗, 在控制外源汙染和低水位的情況下, 在面積為。 的實驗區內成功地建立了挺水植被和沉水植被, 達到了顯著的水質淨化效果。

借鑑此試驗方案,我們可以推廣到太湖相關的各個流域。利用這一實驗模型我們可以在徹底切斷汙染**、適當降低水位和再造人工淺灘的基礎上, 通過重建水生植被恢復五里湖水質和生態環境是完全可行的。

4.對經過初次除藻治理後的重點水源地,優先採用氮磷藻磁聚移出技術,提高水質。

中科院合肥物質科學研究院離子束生物工程學重點實驗室研發的「氮磷藻移出技術」,是以粉煤灰等幾種無毒無害的工業廢料與殼聚醣等材料復配,再加上磁粉等磁性材料,.通過物理化學改性,製成粉劑或水劑母料。試驗表明,這種水處理劑與富營養化湖水混凝,先產生絮凝物,再用磁鐵即可吸附移出氮、磷和藻類。這項新成果因為加入了磁分離技術,可實現徹底**氮、磷及藍藻的目標。

在乾濕分離機構中,其可移出幹物質,淨水回流人原水體中。

5.對於藻類密度較小、絮凝體不易沉澱低濁度、含藻類及有機物雜質(如水草、腐葉等)較多、低溫、汙染程度高及溶氧低的原水湖區,可採用氣浮法除藻。

該技術設法使水中產生大量的微細氣泡,從而形成水、氣和浮游藻類的混合體,在介面張力、氣泡上公升浮力和靜水壓力差等多種力的共同作用下,浮到水面上,再利用收藻設施進行收藻。氣浮法最常用的是壓力溶氣氣浮法。利用氣浮使絮凝體浮公升至水面去除的速度要比沉澱去除快很多。

同時,氣浮也有其弊端,氣浮的浮渣難以處理,氣浮池通常會散發惡臭,導致周圍環境較差。為了保證氣浮的效果,在氣浮前需要預加氯,但這會危及飲用水的安全性。所以,保證去除效果的同時,對加氯量應有嚴格控制,經過方法計算得出合理的控制量,以保證該法的去除效率。

太湖整個湖區,受汙染區點多面廣,對於藻型富營養化嚴重的太湖水域水體,應採用人工或機械打撈方法應急,對於低濁度含藻較多的水體,應採用氣浮法和過濾法。對於整個太湖湖區的藍藻去除,除重點地區的應急處理外,更應該注重全區的綜合治理,主要採用用生物調控措施實現湖內生態恢復,著力改善和提高水源地水質及水源地周邊自然生態環境。

加強全民意識,保護太湖功在當代,利在千秋。

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