北京内城河湖水系水华+成因初步分析

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1、北京内城河湖水系“水华 成因初步分析 赵洁群1 傅文洵2 ( 1 中国水利学会北京1 0 0 0 5 3 ； 2 中国华水水电开发总公司北京1 0 0 0 5 4 ) 【摘要】“水华”是淡水中的一种自然生态现象，由藻类爆发性生长引起。北京内城河湖 水系“水华”危害主要在于城市环境秉观。本文根据北京城市河湖水系的特点初步分析了引致 “水华”形成的因素，并提出对策建议。 【关奠词】城市秉观生态修复水华 1 概述 “水华”( w a t e rb l o o m s ) 是一种在淡水中的自然生态现象，由藻类爆发性生长引起，如 蓝藻、绿藻、硅藻等。“水华”发生时，水一般呈蓝色或绿色。“水华”现象在历史

2、上就有 发生，但在自然条件下它们很快消失，并没有给人类带来危害。 人类物质文明的高度发展，对水环境生态带来了可观的负面影响，最主要的是N 、P 营 养成分的增加，造成水环境的富营养化，为水中微小藻类的爆发性生长提供了条件。近年 来，我国大面积“水华”频繁出现，面积逐年扩散，持续时间逐年延长。太湖、滇池、巢 湖、洪泽湖都有“水华”出现，在北京内城河湖水系，近年来也时有“水华”生成。“水 华”造成的最大危害是：饮用水源受到威胁，藻毒素通过食物链危害人类，直接威胁人类 的健康和生存。对于北京的内城河湖水系，因其在北京环境及城市功能中的重要性，“水 华”的最主要的危害是：漂浮在水面上的“水华”严重影响

3、景观，并有难闻的臭味。 因此，研究内城河湖水系“水华”成因，并据此有针对性地制订科学的防治手段，对 建设健康的北京内城河湖水系和水质的改善，极为重要。 2 内城河湖水系“水华“ 成因分析 北京内城河湖水系由六海与金水河、御河及筒子河等构成，其中“六海”湖泊群，什 刹三海( 西海、前海、后海) 、北海及中海、南海连成一串。历史上看。内城河湖水系基本 由人工开挖、疏浚等营造，日常水源也以人工调水补给。同时，因淤积之故，内城水系间 隔几十年就要彻底清淤一次，也使得其间的水生态系统遭彻底破坏。这种人工河系，河流 水质水量均为人工调节，其承载的水生态系统，基本上为人力所控制，承受外部生态环境 6 2中国

4、水利学会首届青年科技论坛论文集 负荷的能力较差。 随着北京工业化和城市化进程加快，不可避免地造成污染负荷加大，目前，河湖水系 所承受的负荷已处于超越生态环境的极限承载力的状态。近几年来，北京持续干旱缺水，河 湖补水量逐渐减少，水系水质更为恶化，终致内城水系在夏季时有“水华”现象发生。 根据内城河湖水系的特点，分析其“水华”产生的原因，大致可以从水生态系统、水 质、水量几个方面考虑。 2 1 河湖补水量与河湖水质 据历年资料统计，北京地区的水面年均蒸发量达1 1 0 0 m m 。1 9 9 9 2 0 0 2 年，海淀区蒸 发量降水量之比达2 0 。特别是近几年来，由于连续干旱，全市缺水严重，

5、河湖补水量锐减。 内城河湖水系具有水面蒸发大，河湖水深浅( 2 2 5 m ) 的特点。补水量减少和干旱引起的 过量蒸发，使得水体污染物含量浓缩，水质自然恶化。据监测资料分析估计，2 0 0 2 年六海 及筒子河年损失水量4 2 0 万m 3 ( 蒸发与渗漏量) ，而同期补充水量仅有1 6 0 万m3 。河湖缺 少足量清水补充，水体流动性减弱，对点、谣污染源的污染负荷稀释作用大大减少。另外 水体的流动性影响着水体大气复氧和自净能力，同时也决定着藻类的生长环境。众多研究 成果表明：受藻类的生长繁殖特性和水体流动特性的影响，在流速大于0 1 m s 的水体较难 于发生“水华”。 河湖补水减少，输水

6、线路沿途输人的点、面污染物恶化了输向湖泊的补给水源。因此， 河湖补水量的减少，不但影响到六海及筒子河水体的循环率和流动性，还影响到补水水质， 同时，也在一定程度影响六海的水生态系统的自然恢复。 2 2 人工治理与河湖水生态系统 随着都市化进程，北京内城河湖水系的自然特性越来越少，近年来更是自然特性消失 殆尽，人为影响占据决定性地位。这就决定了市区河湖水系是一个人工构造的不完备的水 生态系统，其生态的自我修复、调节和缓冲能力极弱，一旦环境条件或负荷稍有变化。对 水生态体系的影响立即就有明显的反映。 内城河湖水系的周期性人工清理，更使得水体中缺乏长期生成的、稳定的生态体系和 相应的食物链。因淤积之

7、故，内城水系间隔几十年就要彻底清淤一次，使得其间的水生态 系统遭彻底破坏。疏干清淤治理，有其大大改善环境、改善水质、改善水体透明度的有利 的一面，但也造成底栖动物灭绝、沉水植物锐减、浮游动物和鱼类减少。使已经形成的水 生态系统遭到破坏。特别是近年进行的刚性护岸、护底等对底栖动物、沉水植物的生成栖 息产生不利影响，一定程度上影响水生态系统的快速修复，减弱水体的自净能力和水生态 的稳定性。 近年来，“六海”的生物量和生物种类数及各海的富营养化程度均有显著变化。据2 0 0 2 年北京市水利科学研究所( 表1 ) 与1 9 8 7 年中国科学院动物研究所( 表2 ) 对西海、后海、 前海、北海四海的

8、监测资料比较，水体中藻类种群结构和数量发生明显变化，生物多样性 下降，爆发性污水种增加，结构趋于简单。同时，水体富营养程度加重，生物量也明显剧 增。前三海水生植被的净化作用几乎消失殆尽，营养程度也变为富营养型，所起到的也只 是纯氧化塘的作用。 二、水资源水环境 裹1北京四海藻类数量组成( ) ( 2 0 0 2 ) 6 3 类别西海后海前海北海 硅藻门1 4 2 1 3 0 8 5 】l 1 2 2 0 隐藻门1 8 8 6 1 0 4 45 3 21 1 9 2 棵藻门 o 2 6o 2 2O 2 7 甲藻门 o 1 1O 2 7 绿藻门 2 4 0 38 91 2 6 82 3 0 4 蓝

9、藻门4 2 6 47 7 3 47 6 8 95 2 3 0 表2北京六海藻类数量组成( ) ( 1 9 8 7 ) 类别西海后海前海北海 硅藻门4 3 0 33 3 5 03 8 31 8 5 9 隐藻门1 9 9 94 0 9 62 4 3 82 9 6 金藻门1 5 3 6 2 39 8 2o 3 7 裸藻门1 6 3 2 4 52 3 7o 5 4 甲藻门 ( 3 73 1 73 1 3O 3 2 黄藻门o 1 6 O 4 1o 4 3o o l 绿藻门 + 1 7 9 49 1 9 12 4 11 3 3 2 蓝藻门15 3 6 4 ( ) 99 176 3 5 3 注盒藻门、甲藻门

10、为清水种；蓝藻门、裸藻门为污水种。 北京市水利科学研究所在城市河湖水华防治预案研究中指出，至少在1 0 年以前， 内城河湖的营养水平已达到富营养化，并具备了“水华”爆发的营养盐条件。河湖治理在 某种程度上恶化了水生态系统，再加上环境用水量的减少等因素，促成了“水华”爆发的 各种条件，导致了近两年“水华”现象不时发生。应该引起注意的是：在今后河湖治理中， 必须将生态修复一并考虑在工程实施中。 2 3 点源污染与面源污染 受北京城市排水系统的控制，进入内城河湖水系的污水包括生活污水和工业污水两块。 直接排入河湖的生活污水污染负荷高，其水质指标恶劣。如仅用调水稀释的手段。则补给 清洁水量巨大。因此，

11、治河先治( 截) 污是必须要坚持的首要原则。北京的工业用水尤其 是循环用水在布局上有先天不足。根据水资源可持续利用要求，工业用水户应按水质要求。 从高到低依次设置，以实现水资源的高效利用和环境资源的节约。但在北京内城河湖水系 的上游，设置有西郊用水大户，明显不利于内城河湖水系水质。而高碑店热电厂的循环用 水，原设计在永引渠输水过程中，输水流量先起到环境用水流量的作用，之后再供电厂冷 却循环使用，最后供下游使用，本是一个科学的用水流程，但在2 0 0 0 年高碑店中水回用后。 这个用水流程遭到破坏，南护城河近年“水华”现象明显加重。在今后的用水工业布局中， 尤其在南水北调引水进京后的水资源配置中

12、，应该对此充分论证。 6 4中国水利学会首届青年科技论坛论文集 北京的大气于湿降尘和降雨径流面源污染，也是河湖水体污染的一个重要负荷。有资 料表明，北京市内在初次和初期降雨中径流污染负荷C O D M 。可达到3 0 8 m g L ，主干道机动 车道最高可达2 0 0 m g L 。而城区的河湖又均兼有排泄雨水的功能，这种面源污染明显加重 了河湖水体的污染程度，对主要水质参数的影响程度有可能达到5 1 0 。 3 对策建议 “水华”是水体富营养化的一个标志，对人类社会经济活动的影响日益显著。严重的水 体富营养化降低了可用水资源量，使得水资源价值减小，同时造成水环境恶化。防治“水 华”只是富营

13、养化防治的第一步，彻底改变水体的富营养化状况才是治本的措施，也是经 济社会可持续发展的必要条件。 对于北京内城河湖水系来说，笔者认为，“水华”的防治可以从工程措施与管理措施两 个方面考虑。 工程措施应该立足于污染点源治理、采用先进的水生态修复技术、加强水体交换等方 面。要注意点源污染的治理达标排放，采用适用的水生态修复技术，如景观生态浮床吸收 等，改善水体水质。同时，要注意采用强化过滤、推流曝气及缓流区设置表层推流装置人 工增加水体的流动性等手段，控制“水华”的发生。 管理措施应该考虑在条件成熟时建立内河河湖水系的统一管理体系，制订统一的水质 水量联合调度计划，根据水质情况和水面蒸发情况，制订科学的水系水量补给方案和加强 水面垃圾的清除管理。同时应该考虑建立目标科学合理的研究预案。明确治理及应急对策， 使河湖“水华”得到有效控制。