南湾水库饮用水源保护区浮游藻类污染及其防控对策研究

第26卷第4期焦作师范高等专科学校学报Vo l 1261No 142010年12月J OURNAL OF JI AOZ UO TEACHERS COLLEGE Dec 12010收稿日期:2010-10-08*基金项目:河南省软科学研究计划项目(0724********)。

作者简介:陈飞燕(1984-),女,河南信阳人,信阳师范学院城市与环境科学学院教师,硕士,主要从事地理科学研究.南湾水库饮用水源保护区浮游藻类污染及其防控对策研究陈飞燕1,贾昌虎2,孙朝琴2,于 清2,吴善兵2,余国忠1(1.信阳师范学院城市与环境科学学院,河南信阳464000;2.信阳市环境保护局,河南信阳464000)摘要:在南湾水库一、二级饮用水源保护区水上边界处进行取样,检测、分析水中浮游藻类动态,并进行水质卫生评价,发现浮游藻类总数、藻类类别总数及优势藻类属总数的时间变化均比较明显,浮游藻类在5-10月间繁殖比较旺盛.卫生评价表明,浮游藻类污染给饮用水带来潜在风险的时间不低于半年,6月、9月存在蓝藻污染风险;需要加强对南湾水库汇水流域污染源控制、生态环境保护以及水环境监测,适时冲排水库淤积物,优化自来水厂净水工艺,保障饮用水水质安全.关键词:南湾水库;饮用水源;浮游藻类;防控中图分类号:X 826 文献标识码:A 文章编号:1672-3465(2010)04-0074-040 引言南湾水库位于河南省信阳市西南8.5km 浉河上游,是建国后首批兴建的大型治淮骨干工程.工程于1952年开工,1955年11月建成并投入使用,总蓄水量1.63@109m 3,最大水深30m,控制流域面积1100k m 2,灌区面积74.9kh m 2.南湾水库因其自身地位、区位条件和发展历史,在区域国民经济与社会发展中发挥了重要作用.随着水库功能演变以及区域经济的发展,自1997年以来,水体总氮、总磷超标频率较高,富营养化现象日益突出[1-3].由于该水库为信阳市浉河、平桥两区目前唯一饮用水源,水库藻类污染引起了地方政府和人民群众的高度关注,2009年河南省人大常委会立法通过了5河南信阳南湾水库饮用水水源保护条例6.2008年2月-2009年1月间,我们开展了南湾水库浮游藻类动态调查研究,本文以此次调查数据为基础,分析南湾水库饮用水源保护区的浮游藻类动态特征,评价藻类对饮用水源的可能影响,从饮用水保障角度提出浮游藻类污染的防控对策.1 研究方法从南湾水库取水的自来水厂有湖东水厂、南湾水厂、铁路水厂三家,取水口基本上分布在两个区域,即位于大坝附近的南湾水厂取水口和位于大坝东南部的湖东水厂、铁路水厂取水口,其中各个水厂在水库库面上的饮用水水源二级保护区的界限相同.为反映藻类繁衍对水库饮用水源水质的影响,本研究选择在水库饮用水源一级保护区水上界面处、二级保护区水上界面处分别设置监测断面,共有1#、2#、3#三个监测断面点,其中1#、2#分别为南湾水厂一级保护区、湖东水厂一级保护区界面处样点,3#为二级保护区界面处样点(图1).图1 监测断面及取样点分布图采用文献推荐的相关方法进行断面混合取样、浓缩与藻类计数,并每月不定期取样一次.按文献[5]的分类方法,将该水库的藻类分为硅藻、绿藻、陈飞燕等:南湾水库饮用水源保护区浮游藻类污染及其防控对策研究蓝藻、鞭毛藻四大类,在显微镜下鉴定到属.2样点的浮游藻类动态2.1浮游藻类动态2.1.1浮游藻类总数动态样点的浮游藻类总数动态从图2可看出,一级保护区界面处在6-10月期间保持高浮游藻类总数,一般在106个/L以上,7月份低浮游藻类数值与此间的暴雨天气及雨后取样检测有关,应属例外;二级保护区界面处的浮游藻类总数在5-9月间出现高值期,大部分时间在106个/L以上,其中7月份的高浮游藻类数值应与上游来水有关;各样点秋季、冬季的浮游藻类数值高于初春、仲春季节;一、二级保护区界面处浮游藻类总数之间的变化趋势有一定程度的相关性,即一级保护区的浮游藻类与上游来水中的藻类有一定关系.图2南湾水库浮藻类总数时间变化2.1.2浮游藻类类别动态三个样点的硅藻、绿藻、蓝藻和鞭毛藻四大类别浮游藻类的动态变化分别如图3、4、5、6所示.对于浮游硅藻,在监测期内,1#样点均不超过106个/L;2#样点在6、9两月超过106个/L,其余时间均低于106个/L;3#样点在7-9月超过106个/L,其余月份不足106个/L.浮游绿藻是监测期内的优势藻类,时间尺度上以4月下旬-10月下旬之间最为明显,但样点之间存在差异,表现在:1#样点1、5、9、10月共4个月份数量超过106个/L,2#样点在4、5、7、9月共4个月份超过106个/L,3#样点在5-9月和1月份超过106个/L,其中7、8两月份超过107个/L.对于浮游蓝藻,三个样点1-5月份期间几乎检测不到;2#样点在6、9月超过106个/L,其中6月份达到1.1@107个/L;监测期内,1#样点均在2.3@105个/L以下;3#样点只在8、9、12月份检测到,其它月份基本检测不到,其中8月份超过106个/L,9、12两个月份均不足106个/L.对于浮游鞭毛藻,监测期内三个样点的总数都不超过106个/L,是四大类别浮游藻类中的弱势群体.从图3、4、5、6可以看出,一、二级保护区样点四大类别的藻类总数之间基本不存在对应性.2.1.3浮游藻类优势属动态将监测期内三个样点检测出的藻类属出现106个/L及以上数量级的藻类属认为是优势属,它们数量的逐月变化汇列成表1.由表1可见,三个样点的优势藻属数量随月份发生变化,小球藻属是三焦作师范高等专科学校学报个样点共有的优势藻属;小环藻属、脆杆藻属、微囊藻属是2#、3#样点的优势藻属;绿球藻属是1#、3#样点的优势藻属;蓝藻类、硅藻类在1#样点均不占优势,但蓝藻类在2#、3#样点的个别月份优势明显,鞭毛藻类的藻属在三个样点中均不构成优势.2.2浮游藻类污染评价水源水体中过度繁殖的藻类因为危害饮用水生产工艺和水质,特别是其中的蓝藻危害更甚而备受关注.目前,在饮用水生产领域,除在水质标准中有藻毒素的规定限值以外,关于藻类污染界定的定量指标研究报道不多,本文根据我国学者施玮等推荐的饮用水源水中藻类卫生标准(表2)对南湾水库饮用水源保护区浮游藻类污染进行评价[6].表1三个样点浮游藻类优势藻属动态变化(单位:104个/L)时间(月份)二三四五六七八九十十一十二一1#小球藻93042539122911242111481绿球藻28911635520小环藻6521431736脆杆藻2628718102#小球藻452399870127651028微囊藻1100320拟鱼腥藻153小环藻225553824414脆杆藻2229199针杆藻29110桥穹藻3823#小球藻3303543440316110386155卵囊藻382二联藻12922四集藻382绿球藻10293531014微囊藻229注:表中空白格表示没有检出.表2我国饮用水源水中藻类卫生标准(推荐)级别安全限值警戒限值危险限值藻类数值(个/L)1.0@1042.1@1051.2@106将表2与图2、3、4、5、6及表1对照,可以得到:1)在浮游藻类总数上,1#样点只有2月份处于警戒限值以下,3、4、7月份处于警戒限值和危险限值之间,其它月份均处于危险限值之上;2#样点在2月份处于安全限值以下,3、4月份处于警戒限值以下,1、7、12月份处于警戒限值与危险限值之间,其它月份均处于危险限值之上.因此,在本次监测期间,南湾水库饮用水源一级保护区边界样点的浮游藻类一半时间以上处于危险限值之上,即存在藻类危害饮用水质风险;3#样点2、11两个月份处于安全限值以上、警戒限值以下,其它月份均在警戒限值以上,1月、5-9月共6个月均在危险限值之上,所以南湾水库饮用水源二级保护区边界处的浮游藻类也有6个月时间可以给饮用水生产带来风险.总体上讲,南湾水库饮用水源保护区浮游藻类总数高于表2警戒限值的月份比较长,浮游藻类污染给饮用水生产带来潜在风险的时间应不低于半年.2)在浮游藻类四大类别上,对于硅藻类,1#样点:全年处于危险限值之下,基本上在6-12月份期间处于警戒限值与危险限值之间,1-5月份处于警戒限值之下;2#样点:1-4月、7、8、12月处于安全限值之下,5、6、9月处于危险限值之上,其它月份介于警戒限值与危险限值之间;3#样点:7-9月三个月份处于危险限值以上,4-6月处于警戒限值之上,其它月份处于警戒限值以下,其中3月、10-12月处于安全限值以下.总体上,7-9月是硅藻的高风险期.对于绿藻类,1#样点:2、3、7、11四个月份处于警戒限值以下,其它月份处于警戒限值以上,其中5月、8-10月处于危险限值之上;2#样点:1、2、3、4、11月处于警戒限值以下,其它月份处于警戒限值以上,其中4、5、7、9四个月份处于危险限值之上;3#样点:2-4月、11月低于警戒限值,其它月份高于警戒陈飞燕等:南湾水库饮用水源保护区浮游藻类污染及其防控对策研究限值,其中1月、5-9月高于危险限值.总体上,5-10月间,是绿藻类的高风险期.对于蓝藻类,1#样点:9月份超过警戒限值,但远低于危险限值,8、11、12三个月份介于安全限值与警戒限值之间,其它月份则为安全限值以下;2#样点:6、9月超过危险限值,其中6月份超出危险限值1个数量级,11月份超过警戒限值,7、8、10、12月超出安全限值,其它月份低于安全限值.6、9、10月份是蓝藻的高风险期.对于鞭毛藻类,1#样点:3、10月超过警戒限值,但危险限值,2、8月超过安全限值,但低于警戒限值,其它月份低于安全限值;2#样点:4、9、10、12月在安全限值与警戒限值之间,6、8月在警戒限值与危险限值之间,其它月份低于安全限值;3#样点:3、6、8、9、10月在警戒限值与危险限值之间.与其它藻类相比,鞭毛藻类基本上不会给水质带来风险.3)在藻类属上,比照表2不难看出,表1中的优势藻类在不同月份会带来不同的水质风险,特别是2#样点的微囊藻属在6月和9月份、拟鱼腥藻属在9月份均超过危险限值,应该存在较大的水质风险隐患,而2#所在的区域为信阳市目前最大的自来水厂)湖东水厂取水口所在区域,应引起高度重视.3浮游藻类污染防控对策水体藻类污染主要是氮、磷等营养盐负荷较高引起的,从20世纪90年代末期以来,氮、磷超过地表水环境质量标准(GB3838-2002)Ò类水质指标限制的现象在南湾水库频现,特别是氮含量在21世纪初几年连续出现超过Ó类指标限值的情况,关于南湾水库水质动态、水质波动成因及水质污染防控对策的分析、研究,详见文献[3][7].这里根据饮用水源保护区浮游藻类的动态特征及饮用水生产与供给要求提出相应的防控对策.表1中,3#样点有较多的藻类属在不同的月份高于危险限值,从其取样点位置看,应该是受上游来水影响的造成的,加强对南湾水库汇水流域污染源控制与生态环境保护应是保障饮用水源水质的治本之策.水库淤积是普遍的现象,南湾水库也不例外,在水库水流结构特别是出现季节性湖流情况下,淤积物对水质构成严重影响.水库不泄水时,特别是平、枯水期,水厂取水使水流携带的污染物质向取水口周围汇集,因而增加了取水口周围的淤积,长久下去,必然影响水质,所以适时冲排水库淤积物,对保障水库水质有利.从1#、2#、3#样点的藻类对应性并不一致来看,水库内不同水域的具体环境条件也深刻地影响着浮游藻类动态,特别是2#样点的浮游蓝藻动态应与库汊环境息息相关.所以,应密切监控一、二级保护区内的水环境条件,将浮游藻类演替动态与水环境条件变化进行相关分析,得出规律性的认识,以此指导饮用水源取水及生产工艺流程运行.每年的5-10月是浮游藻类污染的高风险期,此间除密切监控水源变化外,水厂应在生产工艺流程或单元工艺运行参数上作出必要的调整,不仅要保证供水量,更重要地是要保证供水水质,即尽可能地做到在保持藻类细胞的完整性基础上最大限度地去除藻类物质,减轻甚至消除藻毒素及消毒副产物的危害.在藻类的高风险期间,自来水厂应加强进、出水藻类生物量、藻毒素与消毒副产物的分析、检测,掌握净水工艺控制净化水质的效果与影响因素,做好预案,随时应对可能出现的紧急事件.[参考文献][1]余国忠,苏华,刘向春,等.信阳市大型水库功能演变对水库水质的影响[J].信阳师范学院学报(自然科学版),2009,22(1): 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