編者按:近年來,我國太湖、巢湖等湖泊的重要水源地藍(lán)藻水華頻發(fā),不但直接損害著湖泊生態(tài)系統(tǒng)的健康,而且還威脅到了周邊城市的飲用水源,甚至引發(fā)了城市供水危機(jī),形勢頗為嚴(yán)峻。從全球范圍來看,藍(lán)藻水華并不是我國所獨有的,歐美、日本等發(fā)達(dá)國家在工業(yè)化的早期就已經(jīng)出現(xiàn),控制藍(lán)藻的相應(yīng)技術(shù)和政策也比我國實施得早,有許多值得借鑒之處。
國外控制藍(lán)藻技術(shù)與政策歸結(jié)起來,主要有以下幾點:流域管理重在立法
核心提示:富營養(yǎng)化及藍(lán)藻問題的解決,必須依靠現(xiàn)實而有效的政策措施,成立具有實權(quán)統(tǒng)觀全局的流域保護(hù)及管理部門。
日本早在1979年就實施了琵琶湖富營養(yǎng)化防止條例,內(nèi)容已包括工業(yè)企業(yè)排放管理、含磷洗滌劑禁用、氮磷排放控制等,并明確了縣、市、町、村,企業(yè)家,縣民的責(zé)任,十分具體詳細(xì)。澳大利亞墨累——達(dá)令河富營養(yǎng)化治理過程中采用了整體流域管理模式,其決策不以某個州,而是以整個流域的總體利益為基礎(chǔ);在美國,為治理Apopka湖,佛羅里達(dá)州政府專門通過了Apopka湖法案以及地表水改善和管理法案,同時指派圣約翰斯水資源管理局具體負(fù)責(zé)整治工作。
為解決流域中各行政區(qū)域間的矛盾,湖泊最高管理機(jī)構(gòu)可以考慮由流域內(nèi)各行政區(qū)分別派員組成。例如,五大湖的最高管理機(jī)構(gòu)就是國際聯(lián)合委員會。委員會由美國和加拿大政府各委派3名代表組成,委員會下面再設(shè)立為委員們服務(wù)的具體工作班子。此外,在控源政策的實施過程中,尋求當(dāng)?shù)孛癖姷闹С忠蚕喈?dāng)重要,一旦當(dāng)?shù)剞r(nóng)民理解了土壤磷固定作用對湖泊富營養(yǎng)化控制的意義之后,執(zhí)行情況就順利得多。
綜合治理分段實施
核心提示:湖泊的生態(tài)恢復(fù)需要漫長的時間。
以美國Madison湖為例,早在20世紀(jì)初期,當(dāng)?shù)卣鸵呀?jīng)建成了城市污水收集管網(wǎng)和大型城市污水處理廠,上個世紀(jì)20年代,流域周邊分散的村落排放的污水開始成為重要污染源,導(dǎo)致一些入戶河道磷濃度顯著升高;上個世紀(jì)40年代,藍(lán)藻水華開始頻發(fā),并日趨嚴(yán)重,但當(dāng)時尚未認(rèn)識到營養(yǎng)鹽過高是主因;1965年,Madison湖問題委員會成立,科研工作者和管理者開始攜手應(yīng)對藍(lán)藻及富營養(yǎng)化問題;直到70年代初,大型城市污水處理廠的除磷能力才得到加強,大約削減了30%生物可利用磷入湖。流域周邊以玉米種植和牲畜養(yǎng)殖為主的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu),以及大量施用的化肥,被認(rèn)為是磷負(fù)荷加重的元兇。此后,WD-NR(威斯康辛國家資源管理局)逐步推行“全流域優(yōu)化管理計劃”,到1997年,面源污染得到了有效的控制,藍(lán)藻水華頻發(fā)的勢頭終于被遏制住。1998年,二期計劃啟動,至今尚在實施之中。
治理藍(lán)藻水華的綜合性技術(shù)在美國的Apoka湖取得了成功。圣約翰斯河水資源管理局主要制定了4項恢復(fù)措施,包括降低外源磷輸入、建造人工濕地、生物操縱、水生植被恢復(fù)等,在治理過程中外源性磷的削減被認(rèn)為是水體透明度提高的主因,隨后生物操縱法的效果顯現(xiàn),水生植被也能夠長期生存,湖泊水體葉綠素a也從120μg/L下降到了50μg/L。
以特定“生態(tài)區(qū)”保護(hù)為目標(biāo)的治理政策也值得借鑒。針對不同的生態(tài)區(qū),制定治理政策時所采取的措施和所要達(dá)到的目標(biāo)都有所不同,以避免投入的偏差和低效率。例如,美國俄亥俄州一個重度富營養(yǎng)化湖泊所屬的生態(tài)區(qū)為腐殖質(zhì)土壤,其本身的營養(yǎng)本底值就很高,盡管可以采取措施使湖泊狀態(tài)改善,但可期待的能夠達(dá)到的營養(yǎng)狀態(tài)與治理前不會有明顯差異,效果不能夠持久,如果不考慮此因素而將該湖列為最先需要治理恢復(fù)的,就可能浪費大量的國家和地方經(jīng)費。
內(nèi)外結(jié)合根治污染
核心提示:控制外源性的和削減內(nèi)源性的氮磷營養(yǎng)鹽,被一致認(rèn)為是緩解富營養(yǎng)化進(jìn)程、控制藍(lán)藻水華的根本性措施。
日本學(xué)者認(rèn)為,隨著湖泊所供養(yǎng)的人口密度的增加,湖泊的有機(jī)負(fù)荷和營養(yǎng)鹽負(fù)荷加重,藍(lán)藻水華出現(xiàn)的概率增大。在丹麥,政府強制城市污水廠實施除磷脫氮技術(shù),規(guī)定服務(wù)量超過5000人口的污水廠必須有除磷工藝,服務(wù)量超過1.5萬人口的必須有脫氮工藝。在美國,長達(dá)40余年的Apopka湖整治和修復(fù)工程中,控制外源性磷就被認(rèn)為是實施方案中最為核心的部分,一方面禁止周邊的柑橘污水廠和城市污水處理廠向該湖排放有機(jī)物和生活污水,另一方面由于確認(rèn)了農(nóng)業(yè)廢水是最主要的污染源,因此當(dāng)?shù)氐乃Y源管理局斥巨資收購了面積高達(dá)1.
在外源得到有效控制的情況下,生物或物理因子等作用促使的沉積物釋放,仍有可能導(dǎo)致水體在相當(dāng)長的時間內(nèi)維持富營養(yǎng)化或水質(zhì)惡化等不良狀態(tài)。如芬蘭Vesijarvi湖在外源負(fù)荷大幅削減后,藍(lán)藻水華依然持續(xù)了10多年;富營養(yǎng)化仍然持續(xù)較長時間的原因主要是內(nèi)源污染短期內(nèi)不能消除。鑒于內(nèi)源性釋放對富營養(yǎng)化具有長期的影響,在外源基本得到控制的情況下,國內(nèi)外學(xué)者開發(fā)了一系列內(nèi)源控制技術(shù),如環(huán)保疏浚技術(shù)、底泥原位固化鈍化技術(shù)、底泥覆蓋技術(shù)等。
生物操控修復(fù)生態(tài)
核心提示:由于水生生態(tài)的自然恢復(fù)具有較長的滯后性,通過生物操控和水生植物恢復(fù)可以加快修復(fù)受損的湖泊生態(tài)系統(tǒng)。
美國對受損湖泊的恢復(fù)研究由CleanLakeProgram(CLP)組織實施。湖泊恢復(fù)工作包括湖泊營養(yǎng)狀況分類、遏制野生生物物種和群落多樣性的下降、恢復(fù)各種類型的生境,以改善和促進(jìn)結(jié)構(gòu)與功能的正常運轉(zhuǎn)。
對美國伊利湖、密執(zhí)安湖等五大湖的恢復(fù)與重建途徑進(jìn)行探索和規(guī)劃,采取了包括工程、生物措施(水生植被恢復(fù)、重新引進(jìn)土著魚種、消除外來入侵種類及群落結(jié)構(gòu)調(diào)整等)和行政管理等措施,在五大湖的生態(tài)恢復(fù)和自然景觀的重建等方面取得了顯著的成果。美國Apopka湖通過捕獲底棲魚類砂囊鰍達(dá)到改善湖水透明度、降低營養(yǎng)循環(huán)和減輕魚類對浮游動物的攝食壓力,浮游動物的增殖可以降低藻類生物量。在湖的沿岸帶和淺水區(qū)種植了多種本地水生植物,有利于餌料生物增殖和魚類攝食繁殖,并完善生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
重視藍(lán)藻應(yīng)急防治
核心提示:湖泊的富營養(yǎng)化問題不是在短期內(nèi)可以解決的,因此在藍(lán)藻水華發(fā)生之時如何正面應(yīng)對,如何減災(zāi)防災(zāi)亦是當(dāng)前的重要任務(wù)和重大課題。
對藍(lán)藻的應(yīng)急防治,除了在傳統(tǒng)的制水工藝之前增加生物或物化工藝預(yù)處理之外,國外近年來發(fā)展形成的若干項原位物理技術(shù)也值得借鑒。其一是揚水筒技術(shù),將積聚于表層的藻類驅(qū)趕至水庫底層,由于光照極低以及溫度驟降等原因,藻類失去活性而逐漸消亡,并能顯著降低水庫底層鐵、錳濃度。在荷蘭阿姆斯特丹的NieuweMeer水庫中,揚水技術(shù)實施結(jié)果得到證明:其生物量降低為未處理前的1/20,藻類種群結(jié)構(gòu)也由原先的以藍(lán)藻為主轉(zhuǎn)變?yōu)楣柙濉⒕G藻為主;此外整個水體中的溶解氧濃度還能夠一直維持在5mg/L左右,從而擴(kuò)充了魚類的生存空間。90年代末接觸氧化法的發(fā)明人小島貞男博士提出局部遮光控藻技術(shù)亦是近年來出現(xiàn)極具實用價值的控藻技術(shù)。他們針對日本九州某城鎮(zhèn)的水庫(水面面積為