汉江下游水葫芦应急调查研究

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  摘要 近几年,自汛期开始,汉江下游均发生大量水葫芦入侵长江现象。2015年8月,长江干流武汉段再次爆发水葫芦入侵现象。长江水利委员会水文局立刻启动应急监测预案,组织应急调查小组进行实地调查。调查结果发现,汉江下游水葫芦主要来源于汉江下游汉川、天门等地平原湖区。汉江支流开闸泄洪,将集聚于闸内静水中的大量水葫芦排入河网,顺流而下,直至汉江和长江。汉江干流及汉江入长江口整体水质良好,水葫芦主要来源地汉江支流涵闸河水体水质为Ⅴ类,达到中度富营养,如不及时采取措施,不能排除发生水华的可能。
  关键词 水葫芦;应急调查;汉江下游
  中图分类号 X142 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2016)03-0230-03
  Abstract In recent years,there were a large number of water hyacinth in Hanjiang River downstream invasion the Yangtze River since the flood season.This happened again in August 2015.The Hydrological Bureau of Yangtze River Water Conservancy Commission immediately launched the emergency monitoring plan to conduct field survey.The results of the survey showed that the water hyacinth in Hanjiang River downstream mainly come from lower reaches of Hanjiang River in plain river network area in Hanchuan,Tianmen etc.The outflow from dam of Hanjiang River,which discharged the water hyacinth in the hydrostatic into the river downstream,until Yangtze River.Hanjiang River and Hanjiang River estuary water quality overall good,however,the main source of water hyacinth,Hanzha River water quality was Ⅴ,which was at medium level of eutrophication.If the effective measures were not taken,the possibility of the occurrence of water bloom could not be ruled out.
  Key words water hyacinth;emergency investigation;Hanjiang River downstream
  汉江水葫芦之害由来已久,早在2001年9月初,水葫芦在一夜之间布满武汉江面。而近几年,每到夏秋季,汉江都会暴发1次水葫芦之害,时间会持续到10月。针对2015年汉江下游水葫芦突然暴发的情况,长江水利委员会水文局立刻启动应急监测预案,组织应急调查小组,着重调查汉江下游水葫芦的来源、异常生长原因、迁移路线及其对水体水质、水生态的影响,以便提出科学合理的治理措施,以防水葫芦泛滥成灾。
  长江及汉江漂浮的“水葫芦”主要由大薸及凤眼莲组成,其中大薸占绝大多数。大薸和凤眼莲都属于外来物种,早期引入是由于其具有观赏价值或可以用作糠麸喂猪,后来发现能吸收水体中大量的氮、磷等元素,它还能吸收铜、铅等有害元素,可使水质得以净化,于是在生态修复工程中得到了较广的应用[1-5]。但其超强的繁殖力对水产养殖、航道运输和水体水质造成不可估量的影响,是我国淡水水体中主要的外来入侵物种之一[6]。
  1 调查方法
  2015年9月,调查小组以汉江入江口龙王庙为起点,沿江上溯,通过现场查勘、走访地方水利机构、进行公众调查等方式对水葫芦的成因、漂移路线、水面覆盖率等进行了调查,重点勘查了汉江入江口至汉北河新沟闸河段、水葫芦异常生长的汉江第二支流涵闸河,共调查河长近70 km,并对敏感水域进行水质、水生态采样分析。
  1.1 监测点选取
  根据汉江下游干流沿线水葫芦生长情况,依据长江委水文局突发性水污染事件应急调查监测预案及相关规范等,选取了9个关键区域点位(图1)。监测点布设充分考虑了水葫芦的分布区域,较全面、真实、客观地反映了该区域的水环境质量及时空分布特性。具体情况见表1。
  1.2 样品采集与分析
  根据《水环境监测规范》(SL219—2013)[7]、《水质采样技术规程》(SL187—1996)[8]《水和废水监测分析方法(第四版)》[9]和《水库渔业资源调查规范》(SL167—2014)[10]等,对各调查监测点进行水质及水生态样品的采样和分析,具体参数及方法见表2。
  2 结果与分析
  2.1 水葫芦来源
  在监测点龙王庙可明显看出长江干流水葫芦是从汉江漂流而来,沿着汉江干流逆流而上,在汉江水文码头断面,长丰桥断面均发现江面大量水葫芦,特别是在汉江蔡甸段,由于该段河流呈现“Ω”型,加之受长江回水顶托,汉江水体流速缓慢,导致大量水葫蘆在江面漂浮集聚,几乎覆盖整个江面。尽管汉北河新沟闸正在施工,但走访当地群众得知,以往开闸前闸内也有大规模水葫芦从汉北河上游漂流而下聚集。在涵闸河汇入汉江口,明显看出有大量水葫芦从涵闸河流入汉江,形成了一条蜿蜒的漂浮带,而在涵闸河上游的汉江干流未发现水葫芦,由此证明,汉江水葫芦主要来源于涵闸河等汉江支流。   汉北河和涵闸河作为汉江的支流,是汉江下游平原河网的主要汇入口。由于该流域大部分流经农村地区,经济结构比较单一,人口组成主要以留守的老、弱、妇、幼为主,农业耕种以相对落后的粗放型耕种模式为主,导致农业面源污染严重,天门、汉川等平原湖区内河塘、沟、汊、湾、堰等富水域水体营养化严重,经复杂的平原河网水系流入汉江干流。
  2.2 现场水质及富营养状况分析
  以《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)[11]和《地表水资源质量评价技术规程》(SL395—2007)[12]中湖库营养状态评价方法作为评价依据。按照规范,河流中总氮不参与地表水水体评价。新沟闸、泵站闸因闸门长期关闭,水流流速极为缓慢,相当于湖泊水体,评价状况见表3。
  从表3可以看出,汉江干流及汉江汇入长江口总体水体水质良好,属于Ⅱ类水体。而新沟闸下和涵闸河水体属Ⅴ类水体,超标参数包括总氮、总磷2项。涵闸河和新沟闸下水体为中度富营养,涵闸河富营养化程度较为严重。
  2.3 生态学评价及水华风险评估
  选取以下5个代表性监测点进行浮游植物种类和数量分析。
  从表4可以看出,涵闸河背景浮游植物种类和数量较少,水面无水葫芦漂浮,水质状况良好。涵闸河汇入汉江口下游和蔡甸段浮游植物种类和数量均有所增加,从涵闸河和汉北河飘出到汉江干流的水葫芦有明显增多,但在水葫芦生长茂盛的汉江蔡甸段,浮游植物种类种群并未发生明显变化。汉江入长江口龙王庙监测点浮游植物种类数量最少,可能是由于此处水体流场较复杂,不利于浮游植物生长。浮游植物种类和数量明显增多的是涵闸河大桥监测点,可能原因是从涵闸河上游天门、汉川等平原河网内河塘、沟、汊、湾、堰等富营养化水体随着泵站闸的开启进入涵闸河下游水域,泵站闸关闭后大量水葫芦死亡并释放营养盐及有机物,加重了该地区的水体富营养化程度,为浮游植物的生长提供了良好的环境。
  涵闸河背景、涵闸河汇入汉江口下游、汉江蔡甸段优势种直链藻属和龙王庙优势种小环藻属都是硅藻门中较为常见的藻类,从生物量分析远远达不到发生水华条件。另外,这4处水域氮磷比为16∶1左右,与黄 伟等[13]的研究成果中提到的氮磷比为16∶1时更适合硅藻生长结论相符。因此,合适氮磷比也许是硅藻成为这些水域优势藻类的原因。涵闸河大桥附近水域绿藻种类较多,优势种为空球藻属,是绿藻门水华种。虽然目前的生物量达不到发生水华的条件,但在藻类种类分布上水华种所占比例较高,在未来环境条件适宜情况下有暴发水华的可能。
  2.4 水葫芦爆发原因分析
  经调查,长江干流及汉江下游漂浮的水葫芦来自汉江支流流域的天门、汉川等平原湖区富营养化水域水体,它的暴发不是偶然,是由多方面因素共同造成的。
  2.4.1 气象因素。温度和光照的适度增加不仅会加快水葫芦的生长速度,也会促进其分蘖的发生,因此是造成夏季水葫芦疯长的重要因素。湖北省8月、9月气温一直都在20~35 ℃范围内,而且多为晴天,为水葫芦的生长提供了极好的光照和气候条件。
  2.4.2 水文因素。汉江上游9月发生秋汛,汉江上游丹江口水库开闸泄洪,造成汉江水位上涨,所有向汉江内排洪的闸口全部关闭,造成闸内水位上升,水流减缓甚至静止,给水葫芦的生长提供了良好的水流条件。
  2.4.3 水体中富营养元素。水草生长的营养元素主要是氮、磷、钾,根据本次调查提供的采样数据,汉江干流总氮、总磷含量普遍小于汉北河支流和涵闸河支流,为水葫芦的生长繁殖提供了充足的营养条件。
  2.4.4 平原河网内水体污染因素。化肥过量使用及生活污水的随意排放,造成天门、汉川等平原河网内河塘、沟、汊、湾、堰等水域水体富营养化严重,导致水面水葫芦等外来物种疯长,经辖区内的河流逐级汇流,最终通过涵闸河等汉江支流排入汉江。
  2.4.5 生物因素。我国在20世纪引进水葫芦,初衷是净化水质及用作饲料。但水葫芦在新地方生长环境优越,没有天敌,结果繁殖迅速,造成了无法控制的局面。
  2.5 对河流水环境的影响
  水葫芦的疯长对流域生态环境构成严重威胁。大量生长在江面的水葫芦遮盖了水中阳光,吸收水中氧气,使得水中的其他植物不能进行光合作用,而水中的动物由于没有得到充分的空气与食物,不能够维持水中的生态平衡。同时,水葫芦的根叶会迅速腐烂,如不及时打捞,不仅堵塞水上交通,还会使腐烂体沉入水体释放出所吸附的污染物,造成水体污染,杀伤底栖生物,破坏水下动物的食物链,导致水生动物死亡。
  2.6 对长江中下游的影响
  2014年10月,有媒体报道大量水葫芦已从长江上游流至距离武汉逾400 km的安庆市,但难以成片生长,对航运和生活暂时没有影响。2015年自8月起在汉江下游暴发的水葫芦入侵长江事件规模相较以往有过之而无不及,已经在长江黄石段发现大量水葫芦。水葫芦在水面上的流速为0.2~0.3 m/s,加上其他水文和气候因素的影响,预计10~15 d抵达长江下游江面。但是由于江岸对水草的截留作用,由上游至下影响会逐渐减小。水葫芦在长江下游江面是否继续疯长,及其对水体水质和水生态的影响,值得进一步关注。
  3 结论与讨论
  3.1 结论
  此次应急调查发现,汉江入侵长江的水葫芦并非来自汉江本身,而是来自涵闸河等汉江支流,而汉江支流水葫芦主要来源于汉江下游平原河网地区如汉川、天门等地的河、塘、沟、汊、湾、堰等小型富营养化水体。适宜的生长环境使水葫芦在闸内疯长,而地方政府为确保辖区防洪、农业耕种等开闸放水,造成水葫芦大量冲入汉江及长江。水葫芦对涵闸河水质影响较大,水体類型为Ⅴ类,超标项目为总磷和总氮,水体为中度富营养,从浮游植物的种类和数量上分析不能排除发生水华的可能。此次水葫芦爆发事件并未对汉江干流水体水质和水生态产生较大影响,但对水质和水生态的不良影响会随着时间的积累越来越大,最终造成严重的后果。希望当地政府给予足够的重视,采取科学合理的治理办法,从根本上解除病根。   3.2 建议
  3.2.1 对污染物质实行减排控制。农业面源污染导致的水质恶化是引起这次大薸及凤眼莲泛滥的重要原因。为此,需对污染实施源头管控,加强对农村面源污染的治理,进一步加强城镇化建设,使生活污水达标排放,不让污水直排进入河网。同时,还要对河道、湖泊进行清淤,既能防止水体富养化,又能改良土壤。
  3.2.2 加强水利工程建设。加强水利工程建设,采用工程措施实现河—湖、河—库、河—湿地贯通和流动,通过水系连通方式净化水质,改善生境条件;或者通过水工构筑,经科学调度调控流量流速,保证平原湖区内河流基流和流速。
  3.2.3 科学开展农业种植。调整农业种植结构、科学施肥,控制农业中氮、磷等肥料的使用量,并向群众宣传使用无磷洗衣粉等减排措施。
  3.2.4 加强污染事故应急处置工作。积极处置突发污染事故,理顺应急监测工作机制,完善突发性水污染事件联合监测机制和信息报送机制。定期开展应急监测演练,加强应急监测技术培训。建立健全水污染预警工作机制,加强水污染预警信息共享与通报,并通过相关渠道,及时发布水污染预警信息。
  3.2.5 对水葫芦进行综合治理。化学防除可使用对水生生物及环境无不良影响的除草剂,生物防除可引入取食大薸及凤眼莲的节肢动物;综合治理可有效抑制大薸及凤眼莲植株生长和种群繁殖,人工打捞可利用先进的机械化打捞船,在每年水葫芦爆发之前进行科学、合理的打捞。
  4 参考文献
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