北京連續8年乾旱,在降水量每年減少30%、人口和經濟總量卻以每年30%的速度增長、氣溫不斷升高的情況下,北京市本著循環水務的理念,運用各種科技手段,採取全流域、源頭綜合治理等系統治污節水措施,有效地控制了河湖污染和大面積藍藻的發生,確保了城鄉居民生活用水、景觀用水和工農業用水,在全國率先達到國家最新發佈的生活飲用水標準的106項指標。他們的成功實踐,無論是理念、管理還是技術,都有著示範意義。
藍藻污染是否可怕?
“可怕,也不可怕。”説起河湖藍藻暴發,北京市水務局宣傳處處長俞亞平回答。
許多北京市民在電視上看到太湖、滇池藍藻暴發的情景時,或許也忘不了北京曾有過的一幕——那是2001年的夏天,北京什剎海的水面上突然暴發藍藻,碧波盪漾的什剎海宛如在水面上刷了一層綠色油漆,散發著嗆人的臭味,被毒死的幾隻幼鴨浮在水面上。而如今,藍藻暴發的什剎海早已成了陳年往事。
2001年,北京的什剎海也曾經歷了藍藻的威脅,5年過去了,隨著北京治水工作的有效進行,水務局的相關同志表示,北京大面積暴發藍藻的可能性已經沒有了。圖為如今遠離藍藻威脅的什剎海。
一座城市因水而彰顯靈氣,水若不靈,整個城市也毫無生氣。如今的北京,河湖承載了這座古老都城的神韻;水與巧奪天工的古建築群,構成了皇家園林和城市優美的景觀。
北京規劃市區範圍內有30條河流、26個湖泊。北京市水務局局長焦志忠説:“‘三環碧水繞京城’一直是北京市民的夢想,現在環繞故宮的筒子河和與之相連的北海、中海、南海等‘六海’的一環水系已經連通。朝陽公園與紅領巾公園也已連通,標誌著護城河及其延長線長河、昆玉河、通惠河二環水系的連通,我們還要實現在2008年前,將環繞北京的清河、溫榆河、北運河、涼水河等三環水系水質基本還清,實現‘三環碧水繞京城’的夢想。”
“近幾年來,北京市採取多項措施和治水技術,防控住了藍藻的大面積暴發。對於預防和治理藍藻,我們很有自信。”作為北京市水務局的副總工程師,劉培斌教授一直不斷探索北京治水防污、節水保水的方法手段,寫出報告三四十套,為做好首都治理示範工程項目做著不懈努力。
談起藍藻和水污染治理,劉培斌説:“水是生命之源,與百姓生活息息相關。治水是管理的、技術的,更是文化的。除了自身的供水功能,水還能充當景觀功能,在北京市水務局看來,北京不僅僅是一個能夠確保百姓飲水安全的城市,還要是一個環境幽雅、碧水環繞、深受百姓和遊客喜歡的城市。”
藍藻是怎樣形成的?
劉培斌去過滇池考察,他看到滇池局部區域嚴重的藍藻,有半米多厚,一瓶礦泉水扔下去,都能浮在上面。藍藻是一種浮游微生物,暴發的藍藻就像一層厚厚的油漆,阻隔了空氣與水的交換,把水中的氧氣耗盡,導致水中所有生物缺氧死亡。
據文獻記載,在我國歷史上,1986年南京玄武湖首次暴發藍藻。自上世紀90年代開始,滇池藍藻水華暴發次數開始增多,1999年達到最高峰。科技部于2000年4月投入了5000萬元經費,啟動“滇池水污染治理技術研究”。然而如今藍藻又突然暴發,讓人們感到迷惑:藍藻究竟是否能治?藍藻又是如何形成的呢?
“城市河湖暴發藍藻的關鍵原因是排入河流中的污水攜帶有大量氮磷等營養物質,造成水體的富營養化。”劉培斌對藍藻的形成,有自己的研究,他博士畢業做的論文便是研究排水農田中氮肥的遷移轉化對地下水和地表水的影響。“關於藍藻形成的原因,國內外專家有不同的説法,需要進一步研究。”他説。
“關於藍藻的形成,有專家提出,水體中磷達到一定量會造成富營養化,從而導致藍藻暴發;也有專家提出,是水體中氮的含量所致,即氮的含量達到一定程度會發生藻暴發;還有的觀點認為,是氮磷比的控制形成,也即依據氮磷比的測定來預測藻暴發。當然,所有這些都離不開光照、水溫等外界條件。”劉培斌説。
“藍藻的暴發説明這時水體已經富營養化,此時污染物含量已經超出了河湖自身凈化能力。”劉培斌指出,“因此,水中的污染物、氮磷的含量,要從整個流域綜合控制。對水中的動植物因素也要考慮,一方面,水中的動植物可以污染水體;反過來説,又對水體起凈化作用。所以,北京市水務局遵循循環水務理念,就是要跳出水來治水,源頭治理,生態治理,實施全流域綜合控制。”
水體人工循環、生物治水以及雨污分流等方法是預防藍藻的有效手段
水,是生命之源,關乎著萬物的生存。從1986年南京玄武湖藍藻第一次暴發,到如今太湖、滇池、巢湖水嚴重污染,藍藻暴發,水,對老百姓的生活和健康,越來越受到人們的關注。
北京也曾暴發過藍藻,但近年來終於被防治,北京的水越來越好,甚至讓不少外地人不得不感嘆:好水在北京。
好水是怎麼來的?北京在面臨同樣問題的時候又是如何處理的呢?北京市水務局的治水經驗,或許還有很多值得借鑒的地方。特別是對藻類的危害,還有待社會公眾給予足夠的重視。
綠潮會“悶死”水生物
藻類對水體的危害,決不可小看。在一些人看來,水中的藍藻,不就是散發臭味,使水中動植物缺氧死亡嗎?
“不僅如此。”北京市水務局副總工程師劉培斌介紹説,藻類能夠形成一種藻毒素,很難消除。藍藻中産生的有些種類毒素,當超過一定量後可直接對魚類、人畜産生毒害。
據資料顯示,俗稱“水華”的藍藻,如果大規模的暴發,被稱為“綠潮”(和海洋發生的赤潮對應),大約50%的綠潮中含有大量藻毒素。藍藻能釋放生物毒素類次級代謝物,含一定濃度藻毒素的水體可以使魚卵變異及生長異常,甚至使大量水生生物死亡;另外,在水生脊椎動物及無脊椎動物體內積累的藻毒素,包括魚、貝和浮游動物等,有可能通過食物鏈的累積效應而危害人體健康。此外,藍藻對水環境會産生影響;藻體死亡時還會散發惡臭,嚴重破壞景觀。
“扼住藍藻的咽喉”
藍藻的暴發,預防是關鍵。“水是有生命的。”北京市水務局副總工程師劉培斌向記者介紹道,“即使一盆自來水,整日放在太陽下不流動,也會逐漸變黃、發臭。”而北京預防藍藻的方案之一就是讓水流起來。
那對於本來就是一潭的死水又怎麼讓它流動起來呢?在清河,施工人員把一個大管子鋪設在河床下,在河的下游,通過一些儀器把水打入管子中,通過人為的動力,又將水在管子中逆向在河的上遊從另一頭打出管子。這樣,就形成了新的循環。這種人工讓水循環的思想,也被運用在故宮的護城河即市民所説的筒子河。這樣,通過進行水體的人工循環,讓河湖過於平緩的水流動起來,以消除滯水層,實現“流水不腐”。
人工水循環的辦法只是防止藍藻的渠道之一,北京水務局的專家還從生態的角度找到新的辦法,那就是用水中的動植物來為水凈化幫忙。水中動植物的生存依賴於水,反過來説,動植物又對水體起凈化作用,這就是生態治理。
劉培斌向記者介紹道,藍藻等藻類,是花、鰱魚的食物,因此可以通過投放此類魚苗治理藻類,防止藻類暴發。利用吸附和吃藻類的植物和其他生物控制水體中的營養物質,抑制藻類過量繁殖,從而建立生態平衡系統。實施生物操縱技術和人工浮島技術,用人工方法讓水上長出美人蕉、水葫蘆、旱傘草等等水生植物,這樣既可以凈化水體,又扮靚了河湖,美化了環境。
藍藻中有些種類(如微囊藻)産生的毒素耐熱,不易被沸水分解,但可被活性碳吸收。利用這一原理,北京水務局採用活性炭技術對水體進行了凈化。除此之外,北京市還相應配套了具有絮凝、沉降、氣浮、推流、收藻等多功能的新型收藻船,以處理和預防可能産生的藍藻。
這些方法,有效地扼制了藍藻的發生。然而,在日常的水體保護中,又有哪些措施呢?
藍藻話題為何“漸熱”?
藍藻的暴發,雖然和近年來異常的高溫、乾旱少雨,以及河湖水位的下降有關,但最根本的原因還是排入河湖的污染物不斷增加,遠遠大於河湖的自凈化能力和環境容量。
“我的污水不往河道裏排,往哪排?河道就是排污的。”在北京市水務局查排污口時,不時遇到這樣的詰問。
然而,正是大量的工農業和生活污水排入河湖,導致了河湖水污染。
有專家指出,造成河湖污染的原因很多,但主要有兩個方面,首先是沿流域的工業污水排放,各種垃圾未能集中處理,農田使用大量化肥和農藥,這些污染物隨雨水流入河湖。對於城市來説,如果垃圾隨處堆放,不能集中處理,特別是發達的餐飲業的殘羹剩飯亂倒,一遇下雨,就會隨雨水排入河湖,造成水體污染。以不斷擴張的城市為例,由於不少老的城區排污管道和雨水管道多數是共用同一根管道。一到雨天,尤其是下大雨的時候,這種“同流合污”管道就會將大量的污水排入城市河湖,導致水質惡化和污染。
其次是水資源短缺,環境用水增加,導致供給不足。這就使得河湖中的水得不到及時補充,河湖水量減小,流速放緩,直至出現死水現象。
正如劉培斌所説,藍藻暴發,歸根結底在於水的污染,北京市採取了很多措施治理“同流合污”,比如建立污水管道和污水處理廠,一方面實現“雨污分流”,另一方面,將污水處理後的中水回用,實現水資源的循環利用,解決水供給不足的矛盾。
對於“雨污分流”,北京的轉河是一個成功的實踐。北京市水務局在轉河沿河鋪設了污水管線,由於污水流量遠遠小于雨水流量,因此如果在污水通往河道的中途設置低位攔污柵,就可以使通往河道的污水在此被截回,而大流量的雨水則可以直接流入河道。
此外,北京市郊區現有污水處理廠和小型污水處理設施34座,日處理能力達到了90萬立方米。北京市水務局要做到在2008年前,在郊區城鎮新建、擴建58座污水處理廠和污水處理設施,使全市城鄉污水處理率達到50%。
在大自然中,水一旦受到了“冒犯”,所有的生態系統都會被“牽連”。因此,人在和水的相處過程中,需要和諧。
地理知識告訴我們,我國有7大水系,依水系而形成流域。有關專家指出,流域涵蓋了淡水生態系統、陸地生態系統、海洋和海岸帶生態系統,水是流域不同地理單元與生態系統之間聯絡最重要的紐帶。
北京有“兩盆水”:官廳水庫、密雲水庫。上世紀50年代,這兩座水庫建成後都是40多億立方米的庫容。密雲水庫的水質,至今保持著二類標準。然而,多年來,由於官廳上遊一些污染物、流域污水量的增加,1997年,官廳水庫的水開始退出飲用水舞臺。北京市的飲用水便只剩下了“一盆”,於是拯救官廳被放到了重要議程上。
國家環保總局依據水的功能和用途將水體劃分為五類:一類二類屬於優質飲用水,一類水是絕對的泉水,這種水在世界上存在極少;二類水是優質水(比如北京現在飲用的密雲的水);三類比二類水稍差一點,但可以作為進入水廠的生活飲用水的水源;四類是景觀水;五類則是海水等;五類之外的水便是超五類。
如今,官廳水庫的水實現了由幾年前的超五類、五類變為三類的突破,成為北京市的一個備用水源。混濁的污水如何變成可進自來水廠處理的飲用水?北京市水務局副總工程師劉培斌為我們描述了一道治理河道的天然與人工合成的景觀。
污水變成甘甜飲用水
“黑土洼濕地治理和保護,是我們在治理水源污染上最具有典型意義的經驗。”劉培斌説。
官廳水庫流域水質改善總體工程的第一項,就是在永定河入庫口建設黑土洼濕地和生態護岸工程,把永定河的水引入黑土洼溝這個2.5公里長,200多米寬的庫灣進行初步凈化。
黑土洼濕地系統分成三個部分,最初的一部分叫做“氧化塘”,利用生態自然的凈化,這個部分的河道周邊被種上了蘆葦、蒲草、水草等具有凈化功能的植物,此外還投放了一些人工填料,河卵石等。通過這個環節,水體得到了初步的凈化。
第二部分,即人工構造的濕地,經初步凈化的水被引入到這裡。人工濕地是由眾多的人工建築碎石床組成,碎石對污染物有很強的吸附作用,就好比用紗布來濾水,水中的污物也會附著在碎石表面上,使水體去除掉相當一部分的污染物。同時,濕地中還種上蘆葦、蒲草等水生植物,除了吸收營養物質和為其他微生物提供附著條件外,還可以通過光合作用,經管莖把氧氣輸送到根的底部,從而向水裏補充氧氣。
還有一個部分,叫做自然表流式濕地,在這個濕地裏有四分之三採用了中國的模式,即充分利用地理條件,建造沉水植物塘、浮水植物塘和碎石濕地,進行水的凈化和充氧;另外四分之一的濕地引進了德國技術,進行水凈化處理。
通過三個部分一道道的“洗滌”,官廳的水由此流出來,再經過106公里的官廳山峽,水得到進一步自然凈化,已經達到了三類水質標準,基本能成為飲用水源地。
水因流動才顯生機
“雖然水體具有自動凈化功能,但是如果水流速降到5厘米每秒以下,就容易發生水污染,此時藍藻便可能暴發。因此確保水體的循環流動,是防治水污染的一項重要舉措。”劉培斌説:“對於水的循環流動,有三種模式,即微循環、小循環和大循環。”
微循環——指在一個小的生態系統裏面,比如公園的假山,在水底鋪設一些管道,通過一些儀器把水打入管子中,通過人為的動力,又使水在管子中逆向流動,從另一頭打到假山上,在水從假山上流下來的途中,讓水在流動中充氧,這樣就形成一個微循環;
小循環——一般指在一個河湖,利用推流器的攪動,使水體運動,達到一定的流速,形成河湖自身水體的自然循環;
大循環——一般是在幾個河湖中進行各個河道的水體循環,比如現在北京市正在建設的筒子河和中南海之間的水循環:利用水位差,在南海設一個泵站,在筒子河設一個泵站,將南海的水提上來輸到筒子河,筒子河的水自然流到北海,然後進入中海,再到南海,最後又流到筒子河。這樣,通過人工技術實現了水的循環。
通過水循環,水體實現了自凈。因為流動,水有了靈性。河水漣漪,垂柳拂面,水鳥低鳴,這是北京一些河道現有的景觀效果。按照北京市政府向國際奧組委作出的承諾,北京水務排就的治理水環境、改善河湖水質的時間表,正在逐一實現。
“技術畢竟是技術,工程畢竟是工程,真正的治水之道是要建立一套長效機制,以此作為保障。”劉培斌説:“最近我們正在修訂城市河湖排水管理辦法,對沿岸的垃圾、污水的亂排亂放進行約束,建設生態自然型河道。除了滿足排水防洪的要求以外,還需建立一套完善的生態系統。用生態型材料治理河道,減少混凝土。河道宜彎則彎,宜寬則寬;讓河道自由呼吸,透水透氣;保證水清、岸綠、流暢的自然景觀。” (記者 蔣秀娟)