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太湖蓝藻污染综合治理方案
太湖,位于江苏、浙江两省交界处,长江三角洲的南部。她是中国东部近海区域最大的湖泊,也是中国的第二大淡水湖。整个太湖水系共有大小湖泊180多个,连同进出湖泊的大小河道组成一个密如蛛网的水系。对航运、灌溉和调节河湖水位起着十分重要的作用。近年来随着环太湖地区经济社会的快速发展,同时对太湖自然生态环境也造成了不同程度破环,尤其是太湖水体富营养化明显,磷、氮营养过剩,20世纪80年代末主要污染物总磷、总氮属严重超标,局部***化物和COD含量超标;近几十年来,治理富营养化水体中的泛滥藻类一直困扰着诸多学者,至今仍未找到一套理想的治理方法。治理藻类水体的方法有物理法、化学法和生物法。试验和实践经验证明了,仅靠单一方法,效果往往是不理想的,因此需要采取综合手段,标本兼治,来达到控藻和除藻的目的。
太湖是一个大型浅水湖泊,它比小型湖泊具有更大的生态容量,因而在富营养化过程中表现了很强的生态缓冲特性。这种生态缓冲一方面归因于湖泊内可降解营养物的分解转化如氮经过反硝化途径进入大气,但对于象磷这样的矿质营养元素,则主要通过沉积、生物同化等途径积累在底泥和生物体内,形成了庞大的湖内营养库。生态缓冲特性无疑对于延缓湖泊富营养化起了积极作用,但在湖泊治理过程中,由于积累在内营养库中的营养物质的持续释放,将起到迟滞湖泊内部生态恢复进程的作用,成为富营养化治理的一大障碍。要尽
快克服这一障碍,在短期内实现太湖内部的生态恢复,必须在湖内实施一系列治理措施。太湖集水域面积广阔,地跨江浙两省,外污染源的治理面广量大,面源污染治理难度更大?,要实现外污染源的全面控制需要较长的治理周期,单靠外污染源控制要在短期内实现湖泊生态恢复、解决沿湖城市的水源污染问题尤其是蓝藻水华问题是不现实的。这就需要在湖内采取行之有效的综合性治理措施和水源区水质保护措施。湖体的治理应与外污染源治理同步进行,有些能在短期内解决某些关键问题如水源污染问题、局部性蓝藻灾害问题等的湖内治理工程应优先实施。
太湖湖内的综合治理主要考虑从削减内营养库现存量、抑制底泥营养库的释放、大型水生植物竞争抑制和大型浮游动物捕食抑制等方面入手。采取恢复沿岸带水生植被、收获蓝藻、局部清淤、消减养殖污染等治理措施。对五里湖湾和梅梁湾等重点湖区优先实施综合治理。
一、恢复沿岸带水生植被,增强自净能力
沿岸带水生植被有抑制风浪、促进沉降、固持底泥、吸收净化、保护水质的显著功效压,对浮游藻类有强烈的抑制作用。东太湖是太湖的出水通道,吞吐流自西太湖携入了大量的污染物质,又接纳了来自东山半岛的污染物,还要承受湖内网围养殖业的污染,单位湖面的氮、磷污染负荷已达51、7gm-2a-1‘和3、95gm-2a-1,是西太湖平均污染负荷量的4到5倍。但由于水生植被赋予湖泊的净化机制和抑藻功能,使得东太湖仍然保持着清澈的中营养水质,无蓝藻水华之害。水生植
物每年从底泥和湖水中吸收氮,磷,分别占东太湖氮、磷年污染负荷总量的50%%。每年有约60×104t水生植物被收获利用,对于保持湖泊营养平衡、
防止富营养化起了决定性作用。在水生植物的作用下,水流自西太湖携入的颗粒态污染物在东太湖得以充分的沉降,这对澄清湖水、降低营养水平、防止出水河道的淤塞起到了关键作用。如果能在太湖北部沿岸带建立水生植被,其吸收净化能力将超过东太湖水生植被,加上其促淤功能,可以使全太湖的营养收支在现有的基础上基本达到平衡在外污染源得到有效控制的条件下,沿岸带水生植被的
实现生态恢复。沿岸带水生植被区将净化作用可使湖水营养水平逐渐下降,逐步
成为漂浮性蓝藻的“陷井”,进入此湖区的蓝藻被水生植物拦挡、抑杀或被生活在水生植被区的大型浮游动物所捕食,对抑制蓝藻将会起到重要作用。恢复沿岸带水生植被是一项长效生态工程,可以立即全面起动,3年内就能初见成效,5到7年后可达到预期的规模和环境生态功能。
二、实施蓝藻直接收获控制措施,减轻局部性蓝藻灾害
太湖富营养化的主要危害集中表现为局部性蓝藻灾害。通过内外污染源控制降低湖水的营养水平,可以从根本上消除蓝藻灾害,但实现它需要相当长的时间。直接收获蓝藻为一终端控制途径,当年就可见效。尤其针对蓝藻相对集中在西北部沿岸带、分布密度大、易于收获特点,实施高强度的直接收获控制措施,对于减轻局部性灾害、改善水源水质和生态环境效果将是十分显著的。
三、综合治理重点水域,优先解决水源问题
五里湖和梅梁湾既是无锡市的水源地,又是著名的风景游览区,也是太湖水体中污染和富营养化最为严重的湖区。综合运用各种工程和生态措施,优先治理五里湖和梅梁湾,是治理太湖的关键所在。
50年代初期,五里湖是一个水草丰茂、水质清新、环境优美的小湖湾,水生植物在夏、秋季节的旺盛生长对藻类有强烈的抑制作用,使其数量远低于冬、春季节图。虽然外源污染已相当严重,一次降雨输入的无机氮、磷量已达7g/,但由于水生植物赋予湖泊较强的自净能力和生态缓冲能力,这些营养物在2至3个月内便被净化。这说明,一旦重新建立起水生植被,五里湖仍将具有较强的自净能力和污染承受能力,在污染源得到有效控制的条件下,能够稳定地保持优良的水质和生态环境。“八五”期间,我们在五里湖开展了水生植被恢复实验,在控制外源污染和低水位的情况下,在面积为。的实验区内成功地建立了挺水植被和沉水植被,达到了显著的水质净化效果。借鉴此试验方案,我们可以推广到太湖相关的各个流域。利用这一实验模型我们可以在彻底切断污染来源、适当降低水位和再造人工浅滩的基础上,通过重建水生植被恢复五里湖水质和生态环境是完全可行的。
四、对经过初次除藻治理后的重点水源地,优先采用氮磷藻磁聚移出技术,提高水质。
中科院合肥物质科学研究院离子束生物工程学重点实验室研发的“氮磷藻移出技术”,是以粉煤灰等几种无毒无害的工业废料与壳聚糖等材料复配,再加上磁粉等磁性材料,(通过物理化学改性,制
成粉剂或水剂母料。试验表明,这种水处理剂与富营养化湖水混凝,先产生絮凝物,再用磁铁即可吸附移出氮、磷和藻类。这项新成果因为加入了磁分离技术,可实现彻底根治氮、磷及蓝藻的目标。在干湿分离机构中,其可移出干物质,净水回流人原水体中。
五、对于藻类密度较小、絮凝体不易沉淀低浊度、含藻类及有机物杂质(如水
草、腐叶等)较多、低温、污染程度高及溶氧低的原水湖区,可采用气浮法除藻。
该技术设法使水中产生大量的微细气泡,从而形成水、气和浮游藻类的混合体,在界面张力、气泡上升浮力和静水压力差等多种力的共同作用下,浮到水面上,再利用收藻设施进行收藻。气浮法最常用的是压力溶气气浮法。利用气浮使絮凝体浮升至水面去除的速度要比沉淀去除快很多。同时,气浮也有其弊端,气浮的浮渣难以处理,气浮池通常会散发恶臭,导致周围环境较差。为了保证气浮的效果,在气浮前需要预加***,但这会危及饮用水的安全性。所以,保证去除效果的同时,对加***量应有严格控制,经过方法计算得出合理的控制量,以保证该法的去除效率。
太湖整个湖区,受污染区点多面广,对于藻型富营养化严重的太湖水域水体,应采用人工或机械打捞方法应急,对于低浊度含藻较多的水体,应采用气浮法和过滤法。对于整个太湖湖区的蓝藻去除,除重点地区的应急处理外,更应该注重全区的综合治理,主要采用用生物调控措施实现湖内生态恢复,着力改善和提高水源地水质及水源地周边自然生态环境。