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國外控制藍藻技術政策及其啟示

論文類型 政策與市場 發表日期 2007-11-01
來源 中國環境報
作者 葉春,陳雪初,申哲民
關鍵詞 藍藻控制技術 政策 流域 管理
摘要   國外控制藍藻技術與政策歸結起來,主要有以下幾點:   流域管理重在立法   核心提示:富營養化及藍藻問題的解決,必須依靠現實而有效的政策措施,成立具有實權統觀全局的流域保護及管理部門。   日本早在1979年就實施了琵琶湖富營養化防止條例,內容已包括工業企業排放管 ...

  國外控制藍藻技術與政策歸結起來,主要有以下幾點:
  流域管理重在立法
  核心提示:富營養化及藍藻問題的解決,必須依靠現實而有效的政策措施,成立具有實權統觀全局的流域保護及管理部門。
  日本早在1979年就實施了琵琶湖富營養化防止條例,內容已包括工業企業排放管理、含磷洗滌劑禁用、氮磷排放控制等,并明確了縣、市、町、村,企業家,縣民的責任,十分具體詳細。澳大利亞墨累——達令河富營養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;在美國,為治理Apopka 湖,佛羅里達州政府專門通過了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責整治工作。
  為解決流域中各行政區域間的矛盾,湖泊最高管理機構可以考慮由流域內各行政區分別派員組成。例如,五大湖的最高管理機構就是國際聯合委員會。委員會由美國和加拿大政府各委派3名代表組成,委員會下面再設立為委員們服務的具體工作班子。此外,在控源政策的實施過程中,尋求當地民眾的支持也相當重要,一旦當地農民理解了土壤磷固定作用對湖泊富營養化控制的意義之后,執行情況就順利得多。
  綜合治理分段實施
  核心提示:湖泊的生態恢復需要漫長的時間。
  以美國Madiso n 湖為例,早在20世紀初期,當地政府就已經建成了城市污水收集管網和大型城市污水處理廠,上個世紀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,導致一些入戶河道磷濃度顯著升高;上個世紀40年代,藍藻水華開始頻發,并日趨嚴重,但當時尚未認識到營養鹽過高是主因;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對藍藻及富營養化問題;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殖為主的農業結構,以及大量施用的化肥,被認為是磷負荷加重的元兇。此后,WD-NR(威斯康辛國家資源管理局)逐步推行“全流域優化管理計劃”,到1997年,面源污染得到了有效的控制,藍藻水華頻發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。
  治理藍藻水華的綜合性技術在美國的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、水生植被恢復等,在治理過程中外源性磷的削減被認為是水體透明度提高的主因,隨后生物操縱法的效果顯現,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“生態區”保護為目標的治理政策也值得借鑒。針對不同的生態區,制定治理政策時所采取的措施和所要達到的目標都有所不同,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化湖泊所屬的生態區為腐殖質土壤,其本身的營養本底值就很高,盡管可以采取措施使湖泊狀態改善,但可期待的能夠達到的營養狀態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的,就可能浪費大量的國家和地方經費。
  內外結合根治污染
  核心提示:控制外源性的和削減內源性的氮磷營養鹽,被一致認為是緩解富營養化進程、控制藍藻水華的根本性措施。
  日本學者認為,隨著湖泊所供養的人口密度的增加,湖泊的有機負荷和營養鹽負荷加重,藍藻水華出現的概率增大。在丹麥,政府強制城市污水廠實施除磷脫氮技術,規定服務量超過5000人口的污水廠必須有除磷工藝,服務量超過1.5萬人口的必須有脫氮工藝。在美國,長達40余年的Apopka 湖整治和修復工程中,控制外源性磷就被認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物和生活污水,另一方面由于確認了農業廢水是最主要的污染源,因此當地的水資源管理局斥巨資收購了面積高達1.9萬英畝的農場,并將其中2000多畝的土地改造成了具有水質凈化功能的濕地。在日本,則是制定了十分全面的營養鹽控制策略,針對市政污水,廣泛推行城市污水廠的深度處理改造;針對排放量較小的點源如小村鎮、別墅區等,普及合并式凈化槽和土壤滲濾系統等分散型污水處理設施;針對面源污染,一方面改進農作技術,如引入側溝施肥機改善施肥方法,根據土壤性質適度施肥等,另一方面則針對入湖入庫河道,開展直接凈化,目前較為成熟的有礫間接觸氧化法(生態礫石法)、水生植物植栽凈化法、滯留池法等。
  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,仍有可能導致水體在相當長的時間內維持富營養化或水質惡化等不良狀態。如芬蘭Vesijarvi湖在外源負荷大幅削減后,藍藻水華依然持續了10多年;富營養化仍然持續較長時間的原因主要是內源污染短期內不能消除。鑒于內源性釋放對富營養化具有長期的影響,在外源基本得到控制的情況下,國內外學者開發了一系列內源控制技術,如環保疏浚技術、底泥原位固化鈍化技術、底泥覆蓋技術等。
  生物操控修復生態
  核心提示:由于水生生態的自然恢復具有較長的滯后性,通過生物操控和水生植物恢復可以加快修復受損的湖泊生態系統。
  美國對受損湖泊的恢復研究由CleanLakeProgram(CLP)組織實施。湖泊恢復工作包括湖泊營養狀況分類、遏制野生生物物種和群落多樣性的下降、恢復各種類型的生境,以改善和促進結構與功能的正常運轉。
  對美國伊利湖、密執安湖等五大湖的恢復與重建途徑進行探索和規劃,采取了包括工程、生物措施(水生植被恢復、重新引進土著魚種、消除外來入侵種類及群落結構調整等)和行政管理等措施,在五大湖的生態恢復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到改善湖水透明度、降低營養循環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,并完善生態系統結構。
  重視藍藻應急防治
  核心提示:湖泊的富營養化問題不是在短期內可以解決的,因此在藍藻水華發生之時如何正面應對,如何減災防災亦是當前的重要任務和重大課題。
  對藍藻的應急防治,除了在傳統的制水工藝之前增加生物或物化工藝預處理之外,國外近年來發展形成的若干項原位物理技術也值得借鑒。其一是揚水筒技術,將積聚于表層的藻類驅趕至水庫底層,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Nieuwe Meer水庫中,揚水技術實施結果得到證明:其生物量降低為未處理前的1/20,藻類種群結構也由原先的以藍藻為主轉變為硅藻、綠藻為主;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,從而擴充了魚類的生存空間。90年代末接觸氧化法的發明人小島貞男博士提出局部遮光控藻技術亦是近年來出現極具實用價值的控藻技術。他們針對日本九州某城鎮的水庫(水面面積為2萬m2)開展了示范研究,結果表明實施之后水源水中藻類的數量大為減少,自來水廠的混凝藥劑投量降低1/2,濾池反沖洗次數亦明顯減少,并且避免了堵塞現象,取得了很好的綜合效益。

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