丹江口水库水体富营养化生态修复对策初探_汤显强

第19卷Z2期2010年12月长江流域资源与环境ResourcesandEnvironmentintheYangtzeBasinVol.19Supp.2Dec.2010文章编号:1004-8227(2010)Z2-0165-07丹江口水库水体富营养化生态修复对策初探汤显强1,杨文俊2,尹炜3,金峰1,叶闽3(1.长江科学院,湖北武汉430010;2.长江水利委员会国际合作与科技局,湖北武汉430010;3.长江流域水资源保护科学研究所,湖北武汉430051)摘要:生态修复是流域面源污染控制与水体富营养化防治的重要手段。为了改善丹江口水库生态环境,保障大坝加高后水库水质安全,分析了库区水质现状和主要污染负荷来源,结果发现点源污染得到逐步控制后,面源污染上升为丹江口库区的主要污染来源,氮磷等营养盐的输入和聚积是水质恶化和生态受损的重要原因,极大威胁到库区长期可持续安全供水。在丹江口大坝加高和调度运行情景下,以氮、磷削减和水体富营养化控制为目标,介绍了岸边带、人工湿地、植物浮床、沉水植物恢复、水生动植物联合系统、前置库等主要生态修复技术的污染净化原理和水体修复性能,总结和比较了这些修复方法的技术特征、适用范围和管理要求,探讨了适合丹江口水库环境特征的生态修复对策。关键词:丹江口水库;生态修复;富营养化;对策文献标识码:A1丹江口水库水质现状及污染源分析丹江口水库的环境保护与生态建设,直接关系到南水北调的水质安全和整个工程效益的发挥。2004～2005年丹库、汉库、小三峡及陶岔断面监测结果表明:丹江口库区氨氮基本维持Ⅰ类,但总氮范围为0.73～2.22mg/L,其最大值达Ⅴ类或劣Ⅴ类,库区水质已处于中营养状态[1]。丹江口水库周边多为丘陵垄岗区,流域内土地利用类型丰富、乡镇企业众多,工业污水、村镇生活污水、农业地表径流、农产品加工废水、养殖废水等任意排放、水库沿岸农村生活垃圾、农作物秸秆、人畜粪便形成的固体废物是丹江口水库的主要营养盐污染负荷来源[1]。丹江口库区点源污染得到逐步控制后,面源污染则上升为丹江口库区的主要污染来源之一[2],丹江口水库受纳的年污染负荷现状最大值中,面源贡献率化学需氧量约占25%,氨氮约占50%[3]。此外,丹江口水库大坝加高和调度运行后,回水区内滩地沉积物或耕地中积累的大量氮、磷将在风浪和库水的横向、纵向运动作用下向上层水体释放。面源污染以及沉积物污染释放将削减水库纳污容量,诱发生态系统受损和失衡,威胁丹江口水库水源区水质和水生态安全。丹江口水库水量庞大、水质要求高,传统物理、化学和生物水处理技术不适宜用于库区水环境保护与建设,而应倾向于采用生态工程法保障库区水质安全。考虑到丹江口水生态环境建设和保护的重要性、迫切性、综合性、系统性和复杂性,本文充分总结、分析国内外湖库水体富营养化生态修复技术,探讨并提出适合丹江口水库自身建设和发展特点的水体生态修复方案和对策。2水体富营养化生态修复技术研究进展湖泊、水库等淡水水体富营养化的严重性已受到国内外普遍关注,流域面源污染也成为国际上水环境问题研究的活跃领域。以生态学观点为指导,采取多学科综合整治的策略,成为当今世界流域面源污染控制技术的总体思路。运用农业生态学、恢复生态学、环境科学、生态水力学和系统工程的基本原理和方法,研发出的岸边带(河岸带、湖滨带等)、人工湿地、植物浮床、水生植物恢复、水生动植物联合系统和前置库等最具应用价值和代表性[4,5]。收稿日期:2010-05-14;修回日期:2010-06-17基金项目:水利部公益性行业科研专项经费项目“丹江口水库水质安全保障技术研究”;长江科学院博士启动基金“人工湿地营养盐去除模拟研究”作者简介:汤显强(1981～),男,湖北省竹溪人,工程师,博士,主要研究方向为水资源保护与水污染控制.E-mail:tomxqq@gmail.com2.1岸边带岸边带定义首次出现在20世纪70年代,当时人们将岸边带(RiparianZone/Area)定义为与水体发生作用的陆地植被区域。岸边带对增加动植物物种种源、提高生物多样性和生态系统生产力、进行水土污染治理和保护、调节微气候和美化环境等均有重要的现实和潜在价值[6]。美国农业林业部(US-DA)1991年调查发现,85%的磷随着沉积物中的细小颗粒迁移,岸边带植被的过滤功能可以显著减少磷含量[7]。Peterjohn和Correll认为岸边带可滞留89%的氮和80%的磷[8]。近年来,国外岸边带的研究重点涉及氮磷等营养盐在沉积物、地表径流和地下径流间相互迁移、扩散、转化和去除。国内岸边带的理论研究与实践均较为薄弱,工作大多为讨论和总结国内外岸边带功能、发展趋势,以及利用河流生态学、恢复生态学、水文学以及植物学等学科知识探讨受损岸边带的恢复重建等,并在此基础上提出我国岸边带研究的