国外控制蓝藻技术政策及其对我国启示

作者:宁海县水务集团 | 来源:宁海县水务集团 | 发布时间:2007-07-23 | 浏览次数:5573

  中国环境报  作者:叶春 陈雪初 申哲民 

  编者按:近年来,我国太湖、巢湖等湖泊的重要水源地蓝藻水华频发,不但直接损害着湖泊生态系统的健康,而且还威胁到了周边城市的饮用水源,甚至引发了城市供水危机,形势颇为严峻。从全球范围来看,蓝藻水华并不是我国所独有的,欧美、日本等发达国家在工业化的早期就已经出现,控制蓝藻的相应技术和政策也比我国实施得早,有许多值得借鉴之处。 

  国外控制蓝藻技术与政策归结起来,主要有以下几点: 

  流域管理重在立法 

  核心提示:富营养化及蓝藻问题的解决,必须依靠现实而有效的政策措施,成立具有实权统观全局的流域保护及管理部门。 

  日本早在1979年就实施了琵琶湖富营养化防止条例,内容已包括工业企业排放管理、含磷洗涤剂禁用、氮磷排放控制等,并明确了县、市、町、村,企业家,县民的责任,十分具体详细。澳大利亚墨累——达令河富营养化治理过程中采用了整体流域管理模式,其决策不以某个州,而是以整个流域的总体利益为基础;在美国,为治理Apopka湖,佛罗里达州政府专门通过了Apopka湖法案以及地表水改善和管理法案,同时指派圣约翰斯水资源管理局具体负责整治工作。 

  为解决流域中各行政区域间的矛盾,湖泊最高管理机构可以考虑由流域内各行政区分别派员组成。例如,五大湖的最高管理机构就是国际联合委员会。委员会由美国和加拿大政府各委派3名代表组成,委员会下面再设立为委员们服务的具体工作班子。此外,在控源政策的实施过程中,寻求当地民众的支持也相当重要,一旦当地农民理解了土壤磷固定作用对湖泊富营养化控制的意义之后,执行情况就顺利得多。 

  综合治理分段实施 

  核心提示:湖泊的生态恢复需要漫长的时间。 

  以美国Madison湖为例,早在20世纪初期,当地政府就已经建成了城市污水收集管网和大型城市污水处理厂,上个世纪20年代,流域周边分散的村落排放的污水开始成为重要污染源,导致一些入户河道磷浓度显著升高;上个世纪40年代,蓝藻水华开始频发,并日趋严重,但当时尚未认识到营养盐过高是主因;1965年,Madison湖问题委员会成立,科研工作者和管理者开始携手应对蓝藻及富营养化问题;直到70年代初,大型城市污水处理厂的除磷能力才得到加强,大约削减了30%生物可利用磷入湖。流域周边以玉米种植和牲畜养殖为主的农业结构,以及大量施用的化肥,被认为是磷负荷加重的元凶。此后,WD-NR(威斯康辛国家资源管理局)逐步推行“全流域优化管理计划”,到1997年,面源污染得到了有效的控制,蓝藻水华频发的势头终于被遏制住。1998年,二期计划启动,至今尚在实施之中。 

  治理蓝藻水华的综合性技术在美国的Apoka湖取得了成功。圣约翰斯河水资源管理局主要制定了4项恢复措施,包括降低外源磷输入、建造人工湿地、生物操纵、水生植被恢复等,在治理过程中外源性磷的削减被认为是水体透明度提高的主因,随后生物操纵法的效果显现,水生植被也能够长期生存,湖泊水体叶绿素a也从120μg/L下降到了50μg/L。 

  以特定“生态区”保护为目标的治理政策也值得借鉴。针对不同的生态区,制定治理政策时所采取的措施和所要达到的目标都有所不同,以避免投入的偏差和低效率。例如,美国俄亥俄州一个重度富营养化湖泊所属的生态区为腐殖质土壤,其本身的营养本底值就很高,尽管可以采取措施使湖泊状态改善,但可期待的能够达到的营养状态与治理前不会有明显差异,效果不能够持久,如果不考虑此因素而将该湖列为最先需要治理恢复的,就可能浪费大量的国家和地方经费。 

  内外结合根治污染 

  核心提示:控制外源性的和削减内源性的氮磷营养盐,被一致认为是缓解富营养化进程、控制蓝藻水华的根本性措施。 

  日本学者认为,随着湖泊所供养的人口密度的增加,湖泊的有机负荷和营养盐负荷加重,蓝藻水华出现的概率增大。在丹麦,政府强制城市污水厂实施除磷脱氮技术,规定服务量超过5000人口的污水厂必须有除磷工艺,服务量超过1.5万人口的必须有脱氮工艺。在美国,长达40余年的Apopka湖整治和修复工程中,控制外源性磷就被认为是实施方案中最为核心的部分,一方面禁止周边的柑橘污水厂和城市污水处理厂向该湖排放有机物和生活污水,另一方面由于确认了农业废水是最主要的污染源,因此当地的水资源管理局斥巨资收购了面积高达1.9万英亩的农场,并将其中2000多亩的土地改造成了具有水质净化功能的湿地。在日本,则是制定了十分全面的营养盐控制策略,针对市政污水,广泛推行城市污水厂的深度处理改造;针对排放量较小的点源如小村镇、别墅区等,普及合并式净化槽和土壤渗滤系统等分散型污水处理设施;针对面源污染,一方面改进农作技术,如引入侧沟施肥机改善施肥方法,根据土壤性质适度施肥等,另一方面则针对入湖入库河道,开展直接净化,目前较为成熟的有砾间接触氧化法(生态砾石法)、水生植物植栽净化法、滞留池法等。 

  在外源得到有效控制的情况下,生物或物理因子等作用促使的沉积物释放,仍有可能导致水体在相当长的时间内维持富营养化或水质恶化等不良状态。如芬兰Vesijarvi湖在外源负荷大幅削减后,蓝藻水华依然持续了10多年;富营养化仍然持续较长时间的原因主要是内源污染短期内不能消除。鉴于内源性释放对富营养化具有长期的影响,在外源基本得到控制的情况下,国内外学者开发了一系列内源控制技术,如环保疏浚技术、底泥原位固化钝化技术、底泥覆盖技术等。 

  生物操控修复生态 

  核心提示:由于水生生态的自然恢复具有较长的滞后性,通过生物操控和水生植物恢复可以加快修复受损的湖泊生态系统。 

  美国对受损湖泊的恢复研究由CleanLakeProgram(CLP)组织实施。湖泊恢复工作包括湖泊营养状况分类、遏制野生生物物种和群落多样性的下降、恢复各种类型的生境,以改善和促进结构与功能的正常运转。 

  对美国伊利湖、密执安湖等五大湖的恢复与重建途径进行探索和规划,采取了包括工程、生物措施(水生植被恢复、重新引进土著鱼种、消除外来入侵种类及群落结构调整等)和行政管理等措施,在五大湖的生态恢复和自然景观的重建等方面取得了显著的成果。美国Apopka湖通过捕获底栖鱼类砂囊鳅达到改善湖水透明度、降低营养循环和减轻鱼类对浮游动物的摄食压力,浮游动物的增殖可以降低藻类生物量。在湖的沿岸带和浅水区种植了多种本地水生植物,有利于饵料生物增殖和鱼类摄食繁殖,并完善生态系统结构。 

  重视蓝藻应急防治 

  核心提示:湖泊的富营养化问题不是在短期内可以解决的,因此在蓝藻水华发生之时如何正面应对,如何减灾防灾亦是当前的重要任务和重大课题。 

  对蓝藻的应急防治,除了在传统的制水工艺之前增加生物或物化工艺预处理之外,国外近年来发展形成的若干项原位物理技术也值得借鉴。其一是扬水筒技术,将积聚于表层的藻类驱赶至水库底层,由于光照极低以及温度骤降等原因,藻类失去活性而逐渐消亡,并能显著降低水库底层铁、锰浓度。在荷兰阿姆斯特丹的NieuweMeer水库中,扬水技术实施结果得到证明:其生物量降低为未处理前的1/20,藻类种群结构也由原先的以蓝藻为主转变为硅藻、绿藻为主;此外整个水体中的溶解氧浓度还能够一直维持在5mg/L左右,从而扩充了鱼类的生存空间。90年代末接触氧化法的发明人小岛贞男博士提出局部遮光控藻技术亦是近年来出现极具实用价值的控藻技术。他们针对日本九州某城镇的水库(水面面积为2万m2)开展了示范研究,结果表明实施之后水源水中藻类的数量大为减少,自来水厂的混凝药剂投量降低1/2,滤池反冲洗次数亦明显减少,并且避免了堵塞现象,取得了很好的综合效益。 

  来源:中国水星

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