蓝藻爆发应该从两方面来治理:一方面是治标,另一方面是治本。治标是治理水体本身的污染问题,即除藻、除磷、消除富营养化等。治本是加强湖泊流域管理,防止污染物、防止过剩营养物质进入水体。治标是短期应急措施,治本是长期解决之道。标本兼治,双管齐下,才能从根本上杜绝湖泊污染和蓝藻爆发。
美国西海岸加利福尼亚州和华盛顿州等有不同程度的水体污染及蓝藻爆发问题。各州在治理藻类污染的同时,非常重视湖泊流域和水源水质的长期性管理,并有高度权威的法律,相对庞大的机构和人员,全面的管理规划,详尽的工作方案,认真的实施执行,较高的公众意识和社会参与,有效的监测和惩处机制等。
一、加利福尼亚州流域管理
(一)管理机构
加州负责水资源管理的机构是附属于加州环保厅的加州水源管理委员会,其职责是保护、改善、修复加州水质,确保为了现在和后代的利益,合理分配和有效使用加州水源。委员会由5个全职支薪委员组成,每人负责一方面的工作,任期4年,由州长提名,州参议院批准。委员会共有约700名工作人员,负责水质、水权、行政运作以及支持地区水质管理委员会等方面的工作。
根据加州主要流域分布情况,加州还设立了9个地区性水质管理委员会,负责各地区的相关工作:即北部海岸地区;旧金山海湾地区;中部海岸地区;洛杉矶地区;中央山谷地区;拉洪坦地区;科罗拉多河谷地区;圣安娜地区;圣地亚哥地区。每个地区委员会由9个兼职委员组成,由州长任命,州参议院批准。9个地区委员会共有1000多名工作人员。
对加州水源管理委员会而言,各地区委员会属于半自治性机构,可以根据本地区的气候、地形地貌、地理和水文等实际情况,就地区内相关水质问题做出决策,包括:制定水质管理规划、制定政策、制定水质标准、发放排污许可、监测水质、对违规者采取强制行动等。
(二)流域管理规划
在加州发展战略中,水资源一直是重要的一环。为配合发展战略,加州水源管理委员会要求各地区水质管理委员会制定本地区的流域管理规划。规划目的是查清各流域水资源水质状况以及要优先解决的问题,并与各利益攸关方合作,共同提出解决方案;妥善协调点源污染与非点源污染之间的规章制度的管理关系;在委员会分管不同工作的人员之间建立良好的工作关系;妥善协调地方、州及联邦政府之间的各类计划和行动,特别是涉及到规章制度和经费资助的计划或行动,以及协助地方的各种流域组织。
根据此要求,加州9个地区水质管理委员会都制定了本地区流域管理规划。该规划今后可由地区委员会进行修订,加州水源管理委员会也可提出修订要求。这9个地区的流域管理规划综合起来,就形成了加州流域管理规划。
从各地区规划中可以看出,加州水体的污染主要是非点源污染问题。非点源污染具有扩散性、零散性和难于追踪源头的特点。因此,不可能通过许可制度来管理,造成治理的难度非常大。而且去除非点源污染物的成本很高,可以说,是一项永无止境的工作。因此,非点源污染最根本的治理办法就是防止污染物进入水中。
(三)旧金山海湾地区流域管理规划
根据加州水源管理委员会的要求,2004年10月旧金山海湾地区水质管理委员会制定了地区流域管理规划。总体目标是保护水源、改善水质和整治污染,并协调经济与环境的影响。该规划重点确定水源保护与修复的优先任务以及实施规划的工作内容。
旧金山海湾地区水质管理委员会由9人组成,属于兼职工作性质。委员会设有专职办公室,办公室下设毒物清理、地下水保护、流域管理、国家污染排放治理系统许可、日负荷最大总量控制、规划与政策等管理处室,共约60多人。
1. 优先任务
旧金山海湾地区水质管理委员负责的流域范围大约有4550平方英里,其中陆地为4100平方英里,占90%。许多海湾、深水河道、江河口、潮汐滩涂、沼泽地、河流、湖泊、溪流等在流域内形成了非常活跃和复杂的环境,造就了植物、动物、鸟类和水生生物等丰富多姿的生态系统,并成为市政、农业、工业、娱乐以及航运等用水的来源。造成旧金山海湾地区水质问题的因素很多,最主要的是市政废水、工业排放、工业化学品、碳氢化合物、杀虫剂、水银污染,以及筑堤与填埋引起湿地消失和防洪工程及城市发展,改变了溪流等问题。
委员会在确定优先任务中,充分考虑流域中点源及非点源污染、地下水与地表水互动、水质与水量相互关系等各种因素。并汇集流域内各利益攸关方的意见,促使各方共同合作努力,控制点源及非点源污染。规划确定的优先任务包括:市政及城区暴雨径流排放、日负荷最大总量、湿地及溪流保护、乡间非点源污染、流域管理、流域监测及评估、地下水保护及毒物清除、国家污染排放治理系统地表水保护、政策规划及信息更新应用等。
2. 工作内容
旧金山海湾地区流域管理规划优先任务的工作主要在地区流域层面和县流域层面展开。旧金山海湾地区共有9个县。旧金山海湾地区流域又按照这9个县的行政区划分为9个县流域区。地区委员会认为,按各县行政区而不按各流域的真正边界划分流域区的好处,在于能够更好地组织、调动和寻求地方政府和机构参与及合作。
(1)地区流域层面工作
(2)县流域区层面工作
二、华盛顿州水资源管理
华盛顿州许多湖泊,甚至一些河流都有污染问题以及藻类过度繁殖问题。因此,华盛顿州制定了全面的水治理规划,以期改善水质,为华盛顿州的生活、经济、社会发展提供可靠的保障。
(一)水治理规划
1972年,美国联邦清洁水法案要求各州列出水质不符合要求的水体的名单。凡名单上的水体必须在合理的时间内,通过水治理规划或污染控制达到联邦水质标准要求。美国环保局负责每两年对该名单进行评估和批准。通过普查,华盛顿州共有643个受污染的水体。根据要求必须在2013年前制定和实施相应的治理规划。自1992—2002年,美国环保局已经批准了华盛顿州生态厅提交的280多个水治理规划。
华盛顿州将州内整个水系划分为若干水质管理区,每个区包括一个或多个流域或水源,共有62个管理区。在当地政府、部落、产业界和公众参与及合作下,每年华盛顿州生态厅都会选择一部分水源管理区制定水治理规划。根据管理区流域水体的有关数据,分析和建立数据模型,拿出如何从源头减少或消除污染的结论和建议报告。从这些结论和建议中,再提出战略实施概要,确定降低污染的具体行动,并将该战略实施概要报美国环保局审批。通过审批后,生态厅再据此制定水治理实施方案,确定具体措施、时间进度表、措施责任人、经费来源及其他所需资源等。整个水治理工作以实施战略概要为基础、以实施方案为细则进行,并通过相关监测对治理效果进行评估。对于点源污染,规划中规定了相关许可排放量。但华盛顿州的问题主要是非点源污染。因此,生态厅与流域管理区内其他机构、当地政府、土地拥有者、公众等广泛合作,共同制定和实施污染控制方案,又称最优管理方案。在实际执行中,最优管理方案主要在自愿的基础上结合教育、技术及经费支持、设定排污限量等方式实施。强制执行只是最后不得已的方式。
根据华盛顿州的经验,湖泊最优管理方案实质上是一种社区和公众参与方案,重点在于调整和规范居住在湖泊周边的公众日常生活的行为方式,达到减少对环境影响的目的。
(二)纽曼湖流域规划
纽曼湖流域大约9英里长,3~4英里宽,由纽曼湖1200英亩水面和18 500英亩流域土地构成。纽曼湖流域处于森林地区,林业采伐是当地最主要的产业活动。流域地区山坡多,因此,农业很少,只有在靠近坡底处有少数农场和牧场。纽曼湖边大约65%的地段都是居民住宅和夏季度假屋,常住人口500多人。沿湖周围没有公共给排水系统等市政服务设施。流域内部分地区由于陡峭的岩石地形以及缺乏可靠的供水,使得建设市政服务设施的成本非常高。因此,紧靠湖边的居民大都以各种方式使用湖水,例如:用于厕所、洗手池、淋浴、过滤后饮用等。
纽曼湖流域规划委员会由纽曼湖区内的单位、居民和政府机构代表组成。规划目的是评估纽曼湖水质以及影响水质的相关流域活动,提出治理方案,最终减少纽曼湖的污染和营养负荷。委员会对纽曼湖的水质、流域内的农业、林业和生活居住状况进行了广泛详细的调查。为使规划能反映实际具体情况并切实可行,该规划广泛征集了湖区流域内农民、牧民、林业公司高管、当地政府机构代表以及住家居民等的意见。通过研究分析调查数据,委员会得出结论,认为造成流域水质问题的主要因素是私人道路土壤侵蚀,废物处理不足,暴雨径流管理不够,林业公司未经授权使用道路,农业化肥使用不当以及牧场载畜量过大等。
为此,规划委员会就流域内排污系统、农业用地、林业采伐及其道路土壤侵蚀造成的影响等方面提出相关治理建议。例如:在整个纽曼湖建立公共排污系统或在物业相对集中的地区建设社区排污系统;在农用地周围种植灌木丛,用石头堆压有问题的地方,搬迁有关水泥建筑。在林业道路方面,在采伐结束后立刻关闭采伐用道路,并在第一次暴雨季节来临之前在道路上和原木压出的滑道上种养植被;对不关闭的道路要尽快铺敷路面;在30%~35%以下的坡度上用拖拉机运送原木,坡度大的地方用缆绳运送。
另外,纽曼湖流域规划委员会还制定了行动计划,拟定了具体工作内容。
(三)藻类控制计划
华盛顿州湖泊生长藻类比较普遍。在情况比较严重的时候,几天之内,原本干净清洁的湖内就会长满了藻类。2005年华盛顿州议会决定,每年拨款25万美元,用于州内湖泊及河流的藻类治理,并要求华盛顿州生态厅具体负责制定和实施藻类控制计划。该项经费主要用于开展藻类问题宣传教育、藻类控制、减少藻类爆发新技术实验示范等工作。华盛顿州政府各有关机构、地方政府、部落、有关特别区域等都可申请该项经费,但申请机构必须自行筹措25%的配套经费。该计划所拟定治理的藻类,特指蓝藻。因为华盛顿州议会认为,蓝藻对人类、宠物和畜牧构成比较大的健康威胁。
华盛顿州生态厅负责每两年检测并评估一次州内各水体水质状况,以获取总体最新资料。从根本上考虑,减少营养物质进入湖泊是唯一能长期有效防止藻类爆发现象的解决方案。但因为州议会拨给的经费有限,州政府觉得不可能在全州湖泊流域范围开展综合性的整治行动。因此,华盛顿州的藻类控制计划主要是向各地方政府提供其治理藻类所需要的有关知识和技术支持,如进行藻类鉴定和毒性检测、建立实验室检测结果在线数据库、提供藻类或营养物治理项目小额经费资助(2.5万~5万美元)等。另外,在生态厅的资助下,华盛顿州卫生厅负责制定华盛顿州有毒藻类爆发指南,帮助地方政府决定何时应该发布健康通告,以及何时应该关闭娱乐水体等,并负责制作藻类爆发宣传画页和宣传资料。
三、湖泊修复和蓝藻治理
湖泊修复和藻类治理是湖泊管理的两种类型,其着眼点在于解决水体本身现有的问题,如改善水体环境,或使用除藻剂杀除多余的藻类等。这些措施可以处理湖泊的生物症状问题,但不能从根本上解决问题。因此,属于快速短期解决方案。要想从根本解决水体的污染和水质问题,必须注重长期管理。长期管理关注的是影响湖泊的环境、文化和生物等因素,着眼于长期战略和长期投入,并致力于寻求长期解决方案。湖泊管理是一项复杂的工作,它要求社区、个人、土地拥有者以及政府的共同努力。
(一)湖泊修复
在湖泊管理方面,快速修复是必要的措施,使水体质量能够尽快地得到改善。湖泊修复的主要措施如下:
冷水层曝气。
冷水层抽取。
人工曝气。
稀释。
营养物质转移。
疏浚。
(二)蓝藻治理
1. 蓝藻管理和研究
加州在许多水库、河流、湖泊以及地表水中都检测到过蓝藻,有些地方也有过蓝藻爆发。加州常见的蓝藻有6~7种。有些蓝藻还会产生毒素。据研究,至少有46种蓝藻对脊椎动物显现毒性。2007年6月加州水资源管理委员会蓝藻工作组制定了加州娱乐水体蓝藻监测指南草案,向加州地方、州和部落管理人员提供工作手册,保护人、畜、宠物免受有毒蓝藻的影响。指南内容包括:蓝藻介绍及对健康影响;蓝藻及毒性的环境取样信息;公众注意事项;当地卫生人员发布蓝藻状况通知及公告程序等。该指南制定了有关蓝藻监测内容、指标及方式,如:水体本底数据、周围人、畜、宠物健康事件,水温变化、水流状况、磷、氮等营养物质浓度、微生物数据、蓝藻生长情况、水体中蓝藻毒素含量等。并规定在一定情况下,当地卫生部门要向公众发布蓝藻警告通知及注意事项。
俄勒冈州也有类似的娱乐水体蓝藻监测指南以及公共饮用水源蓝藻管理计划。如1997年11月俄勒冈州的十里湖蓝藻数量增多,但还在可接受的范围内。水体中微囊藻毒素的浓度低于1克/升,也还未超过饮用水健康标准。俄勒冈州虽然对蓝藻未采取任何处理措施,但为谨慎起见,还是根据有关计划发布健康通告。建议十里湖附近将该湖水作为饮用水的居民,采取一定的处理措施,先用沙质或袋式过滤器去除微生物,再进行氯化或臭氧消毒,最后用颗粒活性碳渗滤。经过3道工序过滤后,然后再饮用该水。
2005年9月美国环保局牵头,联合海洋大气局、食品及药物管理局、美国地调局、国立卫生研究院、疾控中心以及美国农业部等机构,在北卡研究三角园召开有害蓝藻爆发国际研讨会。会议围绕6个主题,即爆发及毒素、毒素动力学及动力学与组学、健康及生态影响、原因、预防及缓解、接触评估方法以及风险评估等,展开5天的研讨,并讨论通过国家蓝藻研究计划大纲。
2. 藻类治理技术和措施
藻类数量取决于湖泊中供其摄取的营养物质数量,主要是磷负荷量。磷在一般状况下是抑制淡水中藻类生长的。但同时磷也是藻类生长的一种关键营养物质。湖泊中磷负荷量与藻类生长的数量有直接的关系。如果磷负荷量增加,藻类数量也会增加。像暴雨径流、腐烂污物、化肥残留、宠物排泄物、水禽、农业、甚至雨水等都能够把磷带到湖泊水体中。藻类的长期治理主要是去除水体中的源磷以及防止外部源磷进入水体,减少水中的营养物质。这样做虽然成本较高,也需要很多年的时间,但改善水质的效果很好。
还有一些短期治理技术和措施可以控制藻类的生长。但这些大多是临时性、应急性措施,不能发挥长效作用。根据有关规定,美国所有在公共水域使用的除草剂等,事先都要经过严格彻底地实验,看其对非设定杀除品种、人类健康、环境等潜在的负面影响,并经过美国环保局审批备案后才能使用。现介绍几种有关藻类短期治理技术和措施如下:
碳酸钠过氧水化合物产品。
茵多杀胺盐产品。
敌草快产品。
饲养草鱼。
捕捞。
遮光产品(水体染料)。
微生物产品。
大麦杆。
源磷限制产品(硫酸铝、铝酸钠、氢化钙/二氧化碳等)。
水循环机。美国水泵系统公司开发出一种称作太阳能蜜蜂的悬浮型太阳能水循环机。