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三峡支流为何暴发水华?
来源:中国环境报 发布者:覃硕 发布时间:2013-11-04

 

三峡水华有哪些特殊性?


    时间特征   三峡水库的各主要支流全年均可发生水华,春夏季多发,暴发频率最高的是3~7月,其他月份偶尔也可见到水华暴发的情况。


    空间特征   水华多发生在回水顶托区,以支流库湾滞水区为主,干流特定水域特殊时段也有轻微水华。135~156米回水区的某些库湾是蓄水以来历年的水华高发水域。水华暴发水域随蓄水水位变化发生迁移,呈现随水位升高而向河流上游发展的趋势;水位抬高后支流上新增的库湾成为水华暴发的敏感区域。


    天气特征   三峡水库支流暴发的水华基本发生在晴天,少量的水华发生在阴天和雨天。晴天充足的光照和适宜的水温对水华的维持具有帮助,而阴雨天则对水华的优势维持不利,硅藻水华可在雨天后1~2天消失殆尽,甲藻和绿藻水华也不能在持续的降雨中维持优势。


    强度特征   由于水域宽阔和地理位置的复杂多样性,水华暴发强度差异极大。某些水华的生物量庞大,暴发的水域面积也相当惊人;某些水华的生物量和水域面积则很小。


    暴发方式   三峡水华暴发基本有两种方式。一是单点起源,向下扩散。河流某个特定水域的生物量显著高于其他水域,这一水域最早暴发水华,随后水华优势种在河流自上而下扩散,生物量逐步增加,在河流的某一个河段成为绝对优势,导致这一河段成为水华暴发水域。二是多点起源,全河扩散。河流中的某些水域同时出现生物量的高峰值,这些水域率先成为水华暴发的水域,随后水华优势种的生物量逐步弥散,上下联接成为一片,导致大面积水华的暴发。


    


三峡水华可怕吗?


    三峡成库初期所发生的水环境剧变、水华频繁现象均属于湖沼学领域的正常现象。这是因为三峡水库生态系统目前仍处于动荡变化的不稳定状态,同时水库本身具有生态敏感性和脆弱性,其自净能力、缓冲能力较弱。值得注意的是,随着三峡水库运行调控的逐步稳定和常态化,水华暴发频次总体趋于缓和,各支流的水华态势呈现下降趋势。


    国内外大量水库在成库初期均不同程度地出现过各种水环境问题,并非三峡水库独有。蓄水所造成的水域生态系统动荡和不稳定是所有水库在成库初期都必须面对的相同问题。然而随着水库运行的正常化,水体生态系统将拥有一定的自净能力,逐步建立起较强的自我调节功能和缓冲能力。


    园内正在实施的综合举措有助防治三峡支流水华。通过实施污染防治规划,大力开展各项流域生态综合整治和建设工作,加大科研投入和研发力度,构建水库生态屏障,大幅削减入库污染负荷,重建水体生态系统动态平衡,促进水体营养物质的迁移转化,增加水库环境容量,人为提升水库的抗性和稳定性。这些措施可有效改善水库水环境质量的动态稳定和安全,降低水华的发生,并实现水库的可持续发展和利用。


    


出现水华原因何在?


    ■物质基础——水文情势转变下的营养聚集


    三峡水库蓄水达135米后,各支流回水区的水文情势发生显著改变,支流在新的水文情势下,水体处于河流向湖泊的过渡阶段,支流中下游水域生态环境发生明显改变。这种改变主要体现在水体失去河流态特征,逐步具备库湾的水体特性,水体的流态、理化性状、营养盐的时空分布特点及藻类群落结构特征等发生了对水体类型改变的显著响应。缓慢的流速及强烈的回水顶托作用导致支流水域营养物质无法快速稀释扩散,营养集聚和含量增加为藻类的生长繁殖提供了良好的物质基础。


    ■能量条件——光照


    三峡水库蓄水后支流水体良好的光学特性满足藻类优势种群快速生长增殖的能量条件。水体良好的澄清作用为入射光能量进入支流水体提供了外部条件,确保了藻类光合作用的能量供给。


    ■触发因子——水温


    响应新的水文情势而构建的藻类群落,失去了原有的多样性特征,具有了优势种群。一旦外部水温等条件适宜,群落中的优势种群就会利用自身的竞争优势,快速生长增殖,扩大种群数量,导致水体暴发水华。


    

三峡常见水华类型


    硅藻水华  硅藻水华是三峡水库蓄水后率先暴发的水华类型。硅藻是具有色素体的单细胞植物,常由几个或很多细胞个体连结成群体,其形态多种多样。硅藻水华经常出现在水温15℃左右的水体中,一般水温升高时,硅藻水华会快速消退;水温超过25℃,水体中难以看到硅藻。


    甲藻水华  甲藻水华2005年春季首次出现在三峡水库,地点位于香溪河及其对面的童庄河,水体呈红褐色、酱油色。甲藻是一种有鞭毛的藻类,多数单细胞,也有由单细胞连成的不同形状的群体。甲藻水华出现的适宜水温略低于硅藻,10~15℃为甲藻快速增殖生长的水温范围,水温升高,水体甲藻水华快速消退,可在24小时内消失得无影无踪;水温超过20℃的水体中基本不会发生甲藻水华。


    蓝藻水华   三峡水库的蓝藻水华始见于2005年香溪河局部库湾。随后,2007年12月~2008年1月在大宁河回水末端水口乡——大昌水域及大宁河支流洋溪河水域再次暴发,河道全部被水华生物覆盖,水体散发难闻的气味。三峡蓝藻水华的优势种主要是微囊藻、鱼腥藻和颤藻等。蓝藻水华出现的水温一般在28~35℃,水温低于25℃或者高于35℃,水体中难以形成蓝藻水华。

 


    绿藻水华   三峡水库支流的绿藻水华一般发生在4~5月,偶尔在秋季的9~10月出现。绿藻细胞具有一个中央液泡,色素在质体中,质体形状因种类而异。细胞壁由两层纤维素和果胶质组成。形成绿藻水华的主要是团藻目和绿球藻目的藻类,如实球藻、空球藻、盘星藻等。绿藻水华暴发的水温大约为20~28℃,超过32℃的水温,绿藻水华难以维持。


   


防治水华示范工程


    目前已有项目组选择三峡水库水华频发的库首支流香溪河,开展支流水华综合控制工程建设,在全支流河段构建物理控藻、生物控藻的示范工程体系。研究者通过对水库支流藻类群落动态及相关因子的原位调查分析,研究了历次水华暴发的基本特性和内在机理,依据其生消过程分析了支流水华的可控环节,并据此研发形成了三峡支流水华防控的综合技术体系。


    示范工程核心区高岚河库湾物理控藻技术示范工程,包括船舶拖网、人工造流船、机械处置平台等,满足日收藻能力达到0.3~0.5吨的要求,7天内可采收水华核心水域70%以上生物量,处置水域的透明度同比增加20%以上。


    香溪河生物控藻技术示范工程,建设了库岸植被缓冲带1万平方米,人工生物浮岛2500平方米以及人工水草生物膜控藻区1000平方米,同时在示范水域内每年放养鲢鱼和鳙鱼60万尾(放养面积500亩)。工程实施后实现了减少藻类水华暴发频率40%,表层水体藻类生物量下降50%,水体透明度同比提高10%的预期目标。

 
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