三峡水库富营养化问题与对策研究

三峡水库富营养化问题与对策研究内容摘要：

第 30 卷 第 1 期 水 生 生 物 学 报 Vol .30 , No . 1 2 0 06 年 1 月 ACTA HYDROBIOLOGICA SINICA Jan., 2 0 0 　 6 三峡水库富营养化问题与对策研究 蔡庆华 　胡征宇 (中国科学院水生生物研究所 ; 淡水生态与生物技术国家重点实验室 , 武汉 　430072) 摘要 : 三峡水库蓄水后 , 大部分库湾已出现富营养化态势 , 并暴发了 数次以甲藻(拟多 甲藻)和硅藻(小环藻)为主 的 水华 现象 , 特别是在春季 。 以香溪河库湾为例 , 分析两周年的营养状态变化 , 总体上说 , 除冬季 外 , 大 多数月份为 富 营养 , 在春季则为重富营养 。 对三峡水库 22 条入库支流库湾的营养状态进行综合评价 , 结果表明 , 有 5 条(22.7%) 支流 库湾为中营养 , 17 条(77.3%)支流库湾为富营 养(重富营 养化支流 库湾有 10 条 , 占 45.5%); 但三峡 水库本 身 水质 尚好 , 仍保持中营养状态 。 统计分析表明 , 入库支流流域的年 均流量和 流域面 积与支 流库湾 叶绿素 a 存在 显 著负 相关关系 , 说明支流库湾越小或年均流量越小 , 藻类叶绿素 a 浓度就越高 , 即越容易在春季形 成水华 。 文中 讨 论了控制和减缓富营养化几项措施 。 关键词 :三峡水库 ; 富营养化 ; 藻类水华 中图分类号 : X171　　文献标识码 : A 　　文章编号 : 1000-3207(2006)01-0007-05 　　三峡工程是举世瞩目的特大型水利枢纽工程 , 它 华的情势 , 2005 年 3 月 22 —29 日选定干流及 22 条 的兴建在防洪 、发电 、航运等方面带来了巨大的经济 效益 , 同时 , 也对库区的生态环境产生显著的影响 。 入库支流库湾共设 86 个采样点 , 测得藻类叶绿素 a (Chl . a)、TP 、透明 度(Sd)等 指 标 。 选 用 Carlson 提 [ 1] [ 2] 三峡水库蓄水后 , 库区水位提高 、水流减缓 、水体扩散 能力减弱 、库湾和支流污染物的滞留时间延长 , 水域 出 环境发生了巨大变化 , 水生生物群落也随之发生了根 本性改变 。特别是因受水库回水顶托 , 库湾和部分支 用加权平均处理之 流污染加重 , 局部水域已出现富营养化现象 。富营养 化现象不仅给库区社会 、经济和环境的可持续发展造 成严重影响 , 并将最终影响到三峡工程预期各项服务 目标的实现 ,因此是一个极其重要的环境问题 。 本文对三峡水库蓄水两年来部分库湾富营养化 状态进行评价 , 分析影响富营养化的主要因素 , 并探 讨控制和减缓富营养化几项措施 , 为有效保障三峡 水库的水质安全提供参考 。 1 　材料与方法 在三峡水库库首(茅坪 —归州段)设 14 个采样 点(5 个断面), 香溪河库湾设 13 个采样点(含 2 断 面), 进行逐月采样 ; 针对三峡水库易于春季暴发水 经 Aizaki 修订 的营 养状态指数(Trophic State Index)TSIM 法 , 评价研究水域的富营养化状态 , 并采 [ 3—6] , 其计算公式分别为 : TSIM ( Chl . a)=10 ×( 2. 46 +ln( Chl . a) / ln2. 5) TSIM ( TP)=10×( 2. 46+( 6. 71 +1. 15 ×ln( TP) ) / ln2. 5) TSIM ( Sd)=10×( 2.46 +(3. 69 -1. 53 ×ln( Sd) ) / ln2. 5) TSIM =W( Chl . a)×TSIM ( Chl . a)+W(Sd)× TSIM(Sd)+W( TP)×TSIM( TP) 其中 , TSIM 为综合营养状态指数 , W(X)为上述三参数 的权 重 , 即 W (Chl . a)=54. 0 %, W ( Sd)=29. 7 %, W( TP)=16. 3 %[ 3—6] 。评价标准为 : TSIM <37 为贫营 养 , 37≤TSIM <53 为中营养 , TSIM ≥53 为富营养[ 3—6] 。 2 　结果与讨论 2.1 　三峡水库的藻类水华 三峡水库蓄水后 , 入库支流和库湾区域的水体 收稿日期 : 2005-07-31; 修订日期 : 2005-09-28 基金项目 : 中国科学院知识创新工程重要方向项目(KSCX2-SW-111); 国家自然科学基金重点项目(30330140); 国家重点基 础研究发展规划 (973)项目(2002CB412300)资助 作者简介 : 蔡庆华(1964 —), 湖北人 ; 博士 , 研究员 。 主要从事淡水生态学 、系统生态学和流域生态学研究 。 刘国祥 、叶麟 、周广杰 、汤宏波 、胡 建林 、黎道丰 、曹明 、刘瑞秋、邵美玲、韩新芹、徐耀阳等同志参加野外工作, 并提供相关数据资料 , 谨致谢忱 。 E-mai l : qhcai @ihb . ac. cn 通讯作者 : 胡征宇 , E-mail : huzy@ihb . ac. cn 8　 水 　　生 　　生 　　物 　　学 　　报 30 卷 各方面理化性质(特别是流态)发生了巨大变化 , 形 一个多月 。 蓄水 1 年里三峡水库发生几次典型水华 成了一些新的 、非常不稳定的生境 。这类环境具备 了藻类大量生长的营养条件 , 且缺乏抑制藻类生长 事例的主要特征见表 1 。 甲藻门的许多种类能形成赤潮或水华 , 特别是 的上层消费者 , 一些原来并不占据优势的淡水藻类 , 在海洋中 , 一些种类还具有毒素 , 近年来国内多个地 包括一些以前不为人知的新种和新记录种 、稀见种 方报道有甲藻 水华出现(如武汉东湖 、云南漫湾水 [ 7] 类迅速 、大量生长 , 甚至出现水华现象 。具有代表 意义的种类包 括甲藻门几种拟 多甲藻(Peridiniopsis 库 、四川白石海等), 这是 一个值得注意的 新现象 。 硅藻门水华在淡水比较常见 , 如汉江就多次发生小 spp . ) ( 分别为新种 、新记录种 , 以及它们的变种和变型 环藻水华 , 而 2004 年 4 月在三峡地区的多个长江支 等)、硅藻门里海小环藻(Cyclotella caspia)、美丽星杆藻 (Asterionella formosa) 和隐藻门湖沼红胞藻(Rhodomonas 流中发现高密度的里海小环藻 , 该藻个体很小 , 只有 2 —3μ m , 是一种稀见种类 , 此前未见文 献报道有如 lacustris) (稀见种) 等(刘国祥等 , 未发表资料)。 此的高密度 。 隐藻门的红胞藻属大部分为海产 , 淡 三峡水库蓄水半年后 , 部分支流库湾即开始出 水种类不多 , 此属所含的藻红蛋白使细胞出现血红 现藻类水华 。 据 野外采样和走访 , 2004 年 2 月底 , 三峡支流香溪河 、童庄河 、大宁河等地的水就呈现酱 色 , 如此高密度( 4 ×10 cell/L) 的湖沼红胞藻在淡水 出现 , 是第一次报道 , 其生物学意义不明(此属的部 油色 , 优势种类为甲藻 、硅藻等 , 持续时间可能长达 分种类有毒) (刘国祥等 , 未发表资料)。 10 表 1 　三峡蓄水 1 年间几次典型水华事例及其主要特征 Tab . 1 　Some typical algal blooms and their main characters in the Three Gorges Reservoir 时 　间 地 　点 藻类密度(cell/ L) 生物量(mg/ L) 主要种类 8 2004 年 2— 4 月 　 长江干流部分小库湾 2.12×10 88 拟多甲藻 、小环藻等 2004 年 2— 4 月 　 香溪河库湾近河口 4.95×107 42 小环藻 、针杆藻等 2004 年 2— 4 月 　 香溪河库湾的盐关至峡口沿线 4.7 — 5.2 ×107 约 40 甲藻 、小环藻 、星杆藻等 2004 年 4 月上旬 香溪河的盐关 3.15×108 2 里海小环藻 2004 年 6 月 　　 香溪河库湾峡口以上 5.8 — 9.2 ×107 约 50 小环藻等 2004 年 7 月底 　 香溪河库湾近河口 110 隐藻门红胞藻 4 ×10 10 2. 2 　三峡水库及部分支流库湾营养状态评价 如果将 TSIM ≥65 定为重富营养 , 则重富营养化支流 对三峡水库 22 条入库支流库湾的营养状态进 行综合评价(图 1)。 结果表明 , 有 5 条(22.7 %) 支流 库湾有 10 条 , 占 45.5 %, 形势严峻 。 但三峡水库的主泓 ,无论是重庆段还是湖北段, 基本 库湾为中营养 , 17 条(77. 3 %)支流库湾为富营养 。 保持中营养状态( TSIM 分别为41. 60 和41. 19),水质尚好。 图 1 　三峡水库部分支流库湾营养状态评价 Fig . 1　Trophic state of some bays in the Three Gorges Reservoir 蔡庆华等 : 三峡水库富营养化问题与对策研 究 1期 　 9 　　对蓄水两周年(2003 年 7 月 —2005 年 5 月)来 库湾的藻类叶绿素 a 含量更高 , 富营养化现象也更 三峡水库坝首(茅坪 —归州段)和香溪河库湾 富营 养化动态进行分 析(图 2), 表明 , 三峡 水库本身 总 显著 。研究表明 , 三峡水库部分库湾易在春季暴发 藻类水华 。 体保持中营养状态 , 在统计的 23 个月份中 , 有 2 个 据调查统计 , 三峡库区流域面积大于 100km2 的 月份(2005 年 1 、2 月)为贫 营养(占 8.7 %), 17 个 水系有 40 条(长江水资源保护科学研究所 , 2002 , 内 月份(73.9 %)为中营养 , 只有 4 个月份(2003 年 8 、 9 月 , 2004 年 3 、6 月)为富营养(17. 4 %); 而香溪河 部资料)。根据 2005 年春季的研究资料 , 以藻类叶 绿素 a 为代表 , 探讨支流库湾富营养化程度与该支 库湾 总 体上 为 富 营 养 , 其 中 7 个 月 份 为 中 营 养 流流域特征(年均流量 、流域面积等)的关系 , 结果见 (30.4 %), 16 个月份为富营养(69.6 %), 如果 仍以 TSIM ≥65 为重