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汉江为何“水华”频生?

来源:校报第488期发布时间:2016-01-13编辑:徐志持打印 投稿 字体:

□杨俊 信息与安全工程学院安全与环境工程系副教授


  最近路过江汉一桥的师生可能都会注意到,原本一清见底的汉江,布满了绿油油的水华。近年来,汉江水华频仍出现,让武汉市民感到困惑,究竟是什么原因?

  汉江是长江中游最长的支流,也是湖北省第二大河流,绵延1500余公里的汉江在武汉汇入长江。在地理位置上,汉江介于长江、黄河之间,在华夏文明的传承上,汉江亦连接着长江文明和黄河文明,我国历史悠久的楚文化、巴蜀文化、秦陇文化等文明板块都依赖汉江而发展壮大。一清见底的汉江水自古以来滋润着她流过的每一片土地,哺育着傍河而居的劳动人民。

  但在1992年2月冬春之交,一种被称之为“水华”的现象打破了汉江原本的宁静。而且自该年始,“水华”现象就频繁光顾汉江,周期越来越短、规模越来越大:1998年第二次;2000年第三次;2003年第四次;2008年第五次。2008年之后,媒体虽然没有对汉江“水华”进行大规模报道,但据湖北省环境监测总站的监测与调查,汉江“水华”每年都有不同程度的发生,而且由1年1次演变为1年数次。

  那么,究竟什么是“水华”呢?简单来说,“水华”是淡水水体富营养化而造成水体中一两种藻类大量繁殖并呈爆发式生长的一种自然生态现象。如果水体是海水,这种现象人们一般称之为“赤潮”。在淡水“水华”中,湖泊和河流因水流流态、河床(或湖泊底泥)性质等的差异,又会形成不同类型的藻类“水华”,如湖泊一般发生绿藻、蓝藻水华,在发生“水华”现象时,湖泊的颜色就呈现出明显的绿色、蓝色等,而河流一般发生硅藻水华,在颜色上主要呈褐色。发生水华一般要具备两个条件:一是藻类总细胞数要超过一定的密度(一般为1000万个/升水);二是某一两种藻类细胞占的比例急剧上升,破坏了水体原有的生物多样性。例如2000年3月9日发生的汉江水华,细胞密度就达到了1014-4302万个/升,其中优势种群小环藻所占比例从平时的1.68%-9.57%剧增到33.93%-62.97%。具备了以上两个条件,就基本可以判断水体产生了“水华”现象。

  然而,在河流发生“水华”事件的背后,却是多种内因与外因综合作用的结果。在外因方面,主要包括日照、温度和水体流速三个方面,日照充足、温度适宜、河流流速变缓容易诱发河流发生“水华”。汉江水华以硅藻水华为主,硅藻生长的适宜温度为10-17℃,偏爱缓流水域,每年冬末春初,天气转暖,阳光充足,又恰汉汉水位在每年的2月处于低位,河床浅,与入口处水位落差小,造成河水水流迟缓,从而导致汉江水华容易在冬春之交的2、3月间发生。在内因方面,水体富营养化是导致河流“水华”的根本原因,碳、氮、磷是藻类生长的基本营养元素,其中,磷的含量又起到决定作用。在条件适宜时,中度营养化的水体就可以诱发水体发生水华事件。例如2000年3月发生的汉江硅藻水华,东荆河总口断面总磷浓度为0.143mg/L、氨氮040mg/L、高锰酸盐指数5.10mg/L,均达到了地表水Ⅲ类水体的标准。这也就意味着我们要更加注意保护汉江的水环境,减少对汉江的水污染。

  水华的产生是流域性、爆发式的,其来势凶猛,范围大,水体颜色和味道变化明显,容易引起极大的社会恐慌。水华的危害是多方面的,首先它会破坏自然水体原有的生态,影响到河流生态的多样性;其次大量的藻类会缩短自来水厂滤池运行周期,降低自来水厂产能,从而直接提高了制水成本;另外,部分藻类会释放藻毒素,如微囊藻死亡后会分解产生微囊藻毒素,微囊藻毒素是肝毒素,除了直接对鱼类、人畜产生毒害之外,也是肝癌的重要诱因。

  从以上分析我们可以看到,水体富营养化是最终导致河流发生水华事件的根本原因。在汉江流域,氮磷的来源主要有三个方面。其一是大量的工业废水排放,尤其是在汉江的上、中游,是我国最重要的磷矿基地,从而导致存在大量的氮肥厂和磷肥厂向河中排放超标废水;其二是农业面源污染,传统农业的耕种模式导致其对天然水体的污染比之工业废水污染有过之而无不及;其三是汉江沿岸大量的生活用水的任意排放,在生活污水中,家用洗衣粉和合成洗涤剂大量使用,其配方中大都含有17%的三聚磷酸钠(含磷量为4%),沿岸大量的洗涤水随同生活污水直接排放到汉江中,造成了河流的营养(磷)负荷,这也是近10年来汉江富营养化进程加快的原因之一。有人认为,“南水北调”导致汉江来水减少是近两年“水华”严重的重要原因,不过最近荆州地区“引江济汉”工程完成将有助于改善水质。


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