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摘要 介绍了长潭水库概况，调查了长潭水库环境及锰含量状况，包括水库沿岸植被及土壤锰含量，水库沿岸入库支流水质锰含量以及上郑乡铅锌尾矿库溪水锰含量。结果表明，该研究区域的锰含量超标。从合理设置库区水源涵养林植被结构，加强铅锌矿尾矿生态修复，改善入库支流生态环境，加强铅锌矿尾矿支流水质几个方面提出了长潭水库环境保护对策。
关键词 环境治理；锰超标；对策
中图分类号 S181.3 文獻标识码 A 文章编号 0517-6611（2017）02-0066-04
Abstract The general situation of Changtan Reservoir was introduced， environment and manganese content was investigated， including riparian vegetation and soil manganese content， manganese content in tributaries， manganese content in the stream of lead and zinc tailings in Shangzheng Village. The results showed that manganese content in the study area is excessive. Countermeasures for protecting environment of Changtan Reservoir were proposed： rationally setting up the vegetation structure of water conservation forest in the reservoir area， strengthening the ecological restoration of lead and zinc tailings， improving ecoenvironment of the tributaries， strengthening tributaries water quality of lead and zinc tailings.
Key words Environmental governance；Excessive manganese；Countermeasure
长潭水库沿库土壤主要为红壤和黄壤，主要特征是缺乏碱金属和碱土金属，富含铁、锰、铝氧化物。台风是该地的灾害性气候，有时会引起较大的风灾和涝灾。台风季节，一方面，超强暴雨使库区周边水土流失严重，大量含有铁、锰成分的泥沙、黄土被雨水冲刷流入库区。另一方面，由于山上的枯枝落叶被冲入库底，库底的有机物逐渐腐烂，消耗氧气，排出有机酸，破坏了库底铁、锰的平衡，从而使铁、锰浓度上升。再者，台风引发的山洪冲入库区，强烈扰动库区水体平衡，使水体由于机械性的外力引发上下交换，底泥高浓度的铁、锰进入水体。另外，水库上游铅锌矿尾矿对入库水质锰超标影响尤为严重。
水体中锰含量超过饮用水标准的现象在世界各地都很普遍[1-3]，锰含量超标对于人体健康及工农业生产都存在着很大影响，因此水体除锰技术是一个世界性问题[4-8]。笔者基于长潭水库的地理位置和地质地貌，土壤与植被及气候的特点，对长潭水库水质锰含量进行了调查分析，并提出了环境保护对策，旨在为台州市长潭水库生态环境可持续发展提供决策依据。
1 研究区概况
长潭水库位于浙江省台州市黄岩区西部（图1），集雨区面积443.1 km2，最大库容7.32亿m3，是一座以供水和灌溉为主，集发电、防洪和养殖为一体的多功能水库，担负着台州市黄岩区、椒江区、路桥区、温岭市和玉环县300余万城镇居民生活、生产用水及6.67余万hm2农田的灌溉用水。长潭水库水质的好坏直接关系到台州经济和社会的可持续发展。
2 长潭水库环境及锰含量现状
2.1 水库沿岸植被及土壤锰含量
目前，长潭水库库区林分结构存在“纯林多，混交林少；针叶林多，阔叶林少；中幼林多，成熟林少”的缺陷及水源涵养能力差等特点。其中，人工针叶林林分结构简单，水土保持能力差，单位面积蓄积量低。长潭水库集雨区及库区四周植被以马尾松林为主，主要分布于屿头、宁溪、上垟、平田等乡镇，在马尾松林内夹杂有针阔混交林；毛竹林主要分布于宁溪、平田、上垟等乡镇；经济林主要包括橘子、桃、杨梅和枇杷等，分布于库区四周；地带型植被类型常绿阔叶林面积较小，库区四周主要为针叶林和经济林。水库流域原生植被全部消失，代之以人工植被和次生植被，植被总体质量较差。水库上游铅锌矿目前尚无较好的植被生长，尤其是矿渣堆放区几乎寸草不生，这也可以从各个主要支流入库水质及锰含量得到佐证。
对库区支流附近有代表性的地段以及铅锌矿尾矿库坝下溪流边等土壤进行采样，分析其锰含量，结果见表1。由表1可知，长潭水库主要支流附近土壤锰含量高，锰污染情况严重。所调查的铅锌矿1号尾矿库坝下的10个采样点中，锰含量为39.37～52.69 mg/kg。屿头乡白石洋村枇杷园等10个采样点锰含量为12.26～24.29 mg/kg。受铅锌矿尾矿库及微生物固锰的影响，尾矿库附近的锰含量明显高于其他10个调查点。
2.2 水库沿岸入库支流水锰含量
长潭水库集雨区包括平田乡、上郑乡、上垟乡、屿头乡、富山乡、宁溪镇和北洋镇的一部分，其中，屿头乡的面积最大，宁溪镇次之，平田乡最小。主要入库溪流有瑞岩溪、柔极溪、永宁溪、上垟溪、象岙溪、桐外岙溪、小坑溪等。笔者选择主要支流的上游、中游、下游及各个乡镇不同植被附近作为采样点采集水样，同时选择多雨季节连续下雨的天气采集样品，测定植被下土壤被雨水冲刷后的水体锰含量。在相同采样点采集旱季和雨季的溪流水锰含量，通过对比二者变化来分析植被保持水土能力，结果见表2。由表2可知，调查的8个主要入库支流15个采样点中，雨季连续下雨后采集的水样中锰含量明显高于旱季晴天时采集的水样。铅锌矿尾矿库坝下溪流显著高于其他支流的锰含量。说明尾矿库坝下水质受铅锌矿的影响较大。雨季支流水锰含量超过国家生活饮用水卫生标准对原水的要求。水库支流水锰超标主要由雨水对土壤的冲刷造成，加强水土流失的治理是治本之举。 2.3 上郑乡铅锌矿尾矿库溪水锰含量
长潭水库库区共有铅锌矿尾矿库3座，其中1号尾矿库位于上郑乡蒋东岙村上游，坝高约57 m，库容约22万m3；2号尾矿库紧邻1号尾矿库，处于1号库下游，库容约18万m3；3号尾矿库位于上郑乡下郑村，与1号尾矿库相距较远（图2）。目前，尾矿库区的排水系统建设工程、草皮覆盖工程均已完成，但矿区废矿渣堆积，汛期渗出水锰含量严重超标。该项目主要调查1号尾矿库渗水下游溪水錳含量超标情况及针对锰超标采取微生物处理并拦截的措施。
笔者从1号尾矿库坝下开始，沿着溪流往下调查2 km的溪水锰含量、色度、细菌总数，每间隔200 m设1个采样点，共10个采样点，根据GB/T 5750—2006《生活饮用水标准检验方法》，分别测定水样中初始锰含量及放置10和20 d的锰含量，结果见表3。
3 长潭水库环境保护对策
3.1 合理设置库区水源涵养林植被结构
有针对性地实施林分改造，加强阔叶林的培育保护，提高混交林、阔叶林面积比重，不断提升库区水土保持和水源涵养能力。积极推进库区退耕还湖还湿和湿地恢复和修复工程，水库38 m线以下全部退耕还湖还湿，在水库主要入口——瑞岩溪、宁溪沿岸、屿头乡联一村、上垟乡西洋村逐步开展小流域综合整治和水源涵养林建设工程。对大寺基林场、长潭林场等区域造林育林。在宁溪镇沿溪、道路、山体等区域，建成与自然生态景观密切结合的带状景观走廊。
3.2 加强铅锌矿尾矿的生态修复
对铅锌矿尾矿库进行生态修复，在库区建设1条主引水渠和两侧若干排水沟进行引流，消除矿区地表径流污染。加强对整个矿区的排水系统建设，对矿区表面进行草皮覆盖，转移矿区的废矿渣，消除泥石流等地质灾害隐患。对废弃建筑及设备设施进行环保拆除，并对废渣及建筑垃圾就地填埋后在其表面覆土恢复植被，消除遗留厂房坍塌危险和矿区表面水径流污染。在蒋东岙村和下郑村对铅锌矿污染的农田进行退耕还林。
3.3 改善入库支流生态环境
大力推进上游自然保护区、农业生态示范区的建设。以小流域综合治理为基础，全面改善生态环境；重点建设天然林保护工程、宜林荒山造林和退耕造林工程。调整农业结构，加强农业基础设施建设，改善农业生产条件，因地制宜地大力发展生态农业、高效农业和特色农业，鼓励村民开发环保农产品，种植无公害农作物。
3.4 加强铅锌矿尾矿库支流水质治理
3.4.1 利用微生物除锰。
利用微生物去除水库支流的锰含量是一项利用自身的氧化酶，不需要外加氧化剂，且对水体中的氨氮、高锰酸盐指数等指标具有显著去除效果的技术[6-8]。该技术对水库支流锰含量的波动具有很强的适应性，通过载体后的水质锰含量均有明显降低，故微生物去除水库支流锰超标技术应用前景广阔[9]。由于地表径流的作用，雨水冲刷地表经过尾矿，1号尾矿库坝下溪流10个采样点水质锰含量比其他支流高2倍以上。尾矿支流从上至下锰含量逐渐降低，但不明显。采集当地的植物藤扎成小束，拦截在1号尾矿库坝下，固定植物藤，让流过的溪水尽可能通过植物藤。加入微生物着床的植物藤束后，每个采样点的出水锰浓度明显低于进水锰浓度（表4），下一个采样点的锰含量明显小于上一个采样点的锰含量，支流溪水最后出水的锰含量低于国家生活饮用水卫生标准。
3.4.2
利用人工湿地系统去除尾矿支流的有机物和病原体。人工湿地是一种为处理受污染水质而利用工程手段模拟自然湿地系统建造的构筑物，可去除尾矿支流中的有机物和病原体。在底部按1∶1填冲碎石和鹅卵石，在填料表层土壤中种植处理性能良好、成活率高、生长周期长、美观及具有经济价值的芦苇、风车草等水生植物。人工湿地工艺系统对受污染水质的处理主要是通过物理沉淀、过滤、化学沉淀、吸附、微生物降解和植物吸附等过程去除水中有机物、悬浮物和病原体等，人工湿地流出的含锰水体再经过微生物除锰技术去除[10]。
4 展望
通过调查分析，台州市长潭水库大部分支流锰含量超标，而受铅锌矿尾矿库污染的支流尤为严重，这是由沿库的土壤与植被特点、地理位置与地质地貌特征以及水库所处的气候所造成。天然常绿阔叶林可有效地防止水土流失，涵养水源，而次生和人工植被结构简单、枯枝落叶层较薄，对水源涵养和水土保持的作用较小。水库周围的次生植被必须按演替规律采取封山育林和林分改造措施，而距库区较近的果林和毛竹林则要放弃经营使之自然演替，或者进行林分改造，栽培常绿阔叶树种，适当夹杂落叶树种。微生物去除水库支流锰含量超标的工艺，凭借微生物菌种可以从当地水样的土著菌种中分离培养，菌种来源方便；菌种着床的材料也可从当地植物材料中获取，载体价格低廉，着床情况良好。该方法实施容易，操作、管理、维护方便，具有很高的经济效益和社会效益，今后可大力推广。
参考文献
[1] 张杰，李冬，杨宏，等.生物固锰除锰机理与工程技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.
[2] 林秋奇，韩博平.水库生态系统特征研究及其在水库水质管理中的应用[J].生态学报，2001，21（6）：1034-1040.
[3] 李圭白，刘超.地下水除铁除锰[M].2版.北京：中国建筑工业出版社，1989.
[4] 杜桂森，王建厅，张为华，等.官厅水库水体营养状况分析[J].湖泊科学，2004，16（3）：277-281.
[5] 崔力拓，李志伟.洋河水库“水华”形成的关键因子[J].农业环境科学学报，2004，24（S1）：141-143.
[6] 金丹越，黄艳菊.天津于桥水库主要环境问题及其防治对策[J].环境科学研究，2004，17（S1）：77-79，85.
[7] 沈银武，刘永定，吴国樵，等.富营养湖泊滇池水华蓝藻的机械清除[J].水生生物学报，2004，28（2）：131-136.
[8] 李荫玺，刘红，陆娅，等.抚仙湖富营养化初探[J].湖泊科学，2003，15（3）：285-288.
[9] 张运林，秦伯强，陈伟民，等.太湖水体透明度的分析、变化及相关分析[J].海洋湖沼通报，2003（2）：30-36.
[10] 赵孟绪，韩博平.汤溪水库蓝藻水华发生的影响因子分析[J].生态学报，2005，25（7）：1554-1561.
关键词 环境治理；锰超标；对策
中图分类号 S181.3 文獻标识码 A 文章编号 0517-6611（2017）02-0066-04
Abstract The general situation of Changtan Reservoir was introduced， environment and manganese content was investigated， including riparian vegetation and soil manganese content， manganese content in tributaries， manganese content in the stream of lead and zinc tailings in Shangzheng Village. The results showed that manganese content in the study area is excessive. Countermeasures for protecting environment of Changtan Reservoir were proposed： rationally setting up the vegetation structure of water conservation forest in the reservoir area， strengthening the ecological restoration of lead and zinc tailings， improving ecoenvironment of the tributaries， strengthening tributaries water quality of lead and zinc tailings.
Key words Environmental governance；Excessive manganese；Countermeasure
长潭水库沿库土壤主要为红壤和黄壤，主要特征是缺乏碱金属和碱土金属，富含铁、锰、铝氧化物。台风是该地的灾害性气候，有时会引起较大的风灾和涝灾。台风季节，一方面，超强暴雨使库区周边水土流失严重，大量含有铁、锰成分的泥沙、黄土被雨水冲刷流入库区。另一方面，由于山上的枯枝落叶被冲入库底，库底的有机物逐渐腐烂，消耗氧气，排出有机酸，破坏了库底铁、锰的平衡，从而使铁、锰浓度上升。再者，台风引发的山洪冲入库区，强烈扰动库区水体平衡，使水体由于机械性的外力引发上下交换，底泥高浓度的铁、锰进入水体。另外，水库上游铅锌矿尾矿对入库水质锰超标影响尤为严重。
水体中锰含量超过饮用水标准的现象在世界各地都很普遍[1-3]，锰含量超标对于人体健康及工农业生产都存在着很大影响，因此水体除锰技术是一个世界性问题[4-8]。笔者基于长潭水库的地理位置和地质地貌，土壤与植被及气候的特点，对长潭水库水质锰含量进行了调查分析，并提出了环境保护对策，旨在为台州市长潭水库生态环境可持续发展提供决策依据。
1 研究区概况
长潭水库位于浙江省台州市黄岩区西部（图1），集雨区面积443.1 km2，最大库容7.32亿m3，是一座以供水和灌溉为主，集发电、防洪和养殖为一体的多功能水库，担负着台州市黄岩区、椒江区、路桥区、温岭市和玉环县300余万城镇居民生活、生产用水及6.67余万hm2农田的灌溉用水。长潭水库水质的好坏直接关系到台州经济和社会的可持续发展。
2 长潭水库环境及锰含量现状
2.1 水库沿岸植被及土壤锰含量
目前，长潭水库库区林分结构存在“纯林多，混交林少；针叶林多，阔叶林少；中幼林多，成熟林少”的缺陷及水源涵养能力差等特点。其中，人工针叶林林分结构简单，水土保持能力差，单位面积蓄积量低。长潭水库集雨区及库区四周植被以马尾松林为主，主要分布于屿头、宁溪、上垟、平田等乡镇，在马尾松林内夹杂有针阔混交林；毛竹林主要分布于宁溪、平田、上垟等乡镇；经济林主要包括橘子、桃、杨梅和枇杷等，分布于库区四周；地带型植被类型常绿阔叶林面积较小，库区四周主要为针叶林和经济林。水库流域原生植被全部消失，代之以人工植被和次生植被，植被总体质量较差。水库上游铅锌矿目前尚无较好的植被生长，尤其是矿渣堆放区几乎寸草不生，这也可以从各个主要支流入库水质及锰含量得到佐证。
对库区支流附近有代表性的地段以及铅锌矿尾矿库坝下溪流边等土壤进行采样，分析其锰含量，结果见表1。由表1可知，长潭水库主要支流附近土壤锰含量高，锰污染情况严重。所调查的铅锌矿1号尾矿库坝下的10个采样点中，锰含量为39.37～52.69 mg/kg。屿头乡白石洋村枇杷园等10个采样点锰含量为12.26～24.29 mg/kg。受铅锌矿尾矿库及微生物固锰的影响，尾矿库附近的锰含量明显高于其他10个调查点。
2.2 水库沿岸入库支流水锰含量
长潭水库集雨区包括平田乡、上郑乡、上垟乡、屿头乡、富山乡、宁溪镇和北洋镇的一部分，其中，屿头乡的面积最大，宁溪镇次之，平田乡最小。主要入库溪流有瑞岩溪、柔极溪、永宁溪、上垟溪、象岙溪、桐外岙溪、小坑溪等。笔者选择主要支流的上游、中游、下游及各个乡镇不同植被附近作为采样点采集水样，同时选择多雨季节连续下雨的天气采集样品，测定植被下土壤被雨水冲刷后的水体锰含量。在相同采样点采集旱季和雨季的溪流水锰含量，通过对比二者变化来分析植被保持水土能力，结果见表2。由表2可知，调查的8个主要入库支流15个采样点中，雨季连续下雨后采集的水样中锰含量明显高于旱季晴天时采集的水样。铅锌矿尾矿库坝下溪流显著高于其他支流的锰含量。说明尾矿库坝下水质受铅锌矿的影响较大。雨季支流水锰含量超过国家生活饮用水卫生标准对原水的要求。水库支流水锰超标主要由雨水对土壤的冲刷造成，加强水土流失的治理是治本之举。 2.3 上郑乡铅锌矿尾矿库溪水锰含量
长潭水库库区共有铅锌矿尾矿库3座，其中1号尾矿库位于上郑乡蒋东岙村上游，坝高约57 m，库容约22万m3；2号尾矿库紧邻1号尾矿库，处于1号库下游，库容约18万m3；3号尾矿库位于上郑乡下郑村，与1号尾矿库相距较远（图2）。目前，尾矿库区的排水系统建设工程、草皮覆盖工程均已完成，但矿区废矿渣堆积，汛期渗出水锰含量严重超标。该项目主要调查1号尾矿库渗水下游溪水錳含量超标情况及针对锰超标采取微生物处理并拦截的措施。
笔者从1号尾矿库坝下开始，沿着溪流往下调查2 km的溪水锰含量、色度、细菌总数，每间隔200 m设1个采样点，共10个采样点，根据GB/T 5750—2006《生活饮用水标准检验方法》，分别测定水样中初始锰含量及放置10和20 d的锰含量，结果见表3。
3 长潭水库环境保护对策
3.1 合理设置库区水源涵养林植被结构
有针对性地实施林分改造，加强阔叶林的培育保护，提高混交林、阔叶林面积比重，不断提升库区水土保持和水源涵养能力。积极推进库区退耕还湖还湿和湿地恢复和修复工程，水库38 m线以下全部退耕还湖还湿，在水库主要入口——瑞岩溪、宁溪沿岸、屿头乡联一村、上垟乡西洋村逐步开展小流域综合整治和水源涵养林建设工程。对大寺基林场、长潭林场等区域造林育林。在宁溪镇沿溪、道路、山体等区域，建成与自然生态景观密切结合的带状景观走廊。
3.2 加强铅锌矿尾矿的生态修复
对铅锌矿尾矿库进行生态修复，在库区建设1条主引水渠和两侧若干排水沟进行引流，消除矿区地表径流污染。加强对整个矿区的排水系统建设，对矿区表面进行草皮覆盖，转移矿区的废矿渣，消除泥石流等地质灾害隐患。对废弃建筑及设备设施进行环保拆除，并对废渣及建筑垃圾就地填埋后在其表面覆土恢复植被，消除遗留厂房坍塌危险和矿区表面水径流污染。在蒋东岙村和下郑村对铅锌矿污染的农田进行退耕还林。
3.3 改善入库支流生态环境
大力推进上游自然保护区、农业生态示范区的建设。以小流域综合治理为基础，全面改善生态环境；重点建设天然林保护工程、宜林荒山造林和退耕造林工程。调整农业结构，加强农业基础设施建设，改善农业生产条件，因地制宜地大力发展生态农业、高效农业和特色农业，鼓励村民开发环保农产品，种植无公害农作物。
3.4 加强铅锌矿尾矿库支流水质治理
3.4.1 利用微生物除锰。
利用微生物去除水库支流的锰含量是一项利用自身的氧化酶，不需要外加氧化剂，且对水体中的氨氮、高锰酸盐指数等指标具有显著去除效果的技术[6-8]。该技术对水库支流锰含量的波动具有很强的适应性，通过载体后的水质锰含量均有明显降低，故微生物去除水库支流锰超标技术应用前景广阔[9]。由于地表径流的作用，雨水冲刷地表经过尾矿，1号尾矿库坝下溪流10个采样点水质锰含量比其他支流高2倍以上。尾矿支流从上至下锰含量逐渐降低，但不明显。采集当地的植物藤扎成小束，拦截在1号尾矿库坝下，固定植物藤，让流过的溪水尽可能通过植物藤。加入微生物着床的植物藤束后，每个采样点的出水锰浓度明显低于进水锰浓度（表4），下一个采样点的锰含量明显小于上一个采样点的锰含量，支流溪水最后出水的锰含量低于国家生活饮用水卫生标准。
3.4.2
利用人工湿地系统去除尾矿支流的有机物和病原体。人工湿地是一种为处理受污染水质而利用工程手段模拟自然湿地系统建造的构筑物，可去除尾矿支流中的有机物和病原体。在底部按1∶1填冲碎石和鹅卵石，在填料表层土壤中种植处理性能良好、成活率高、生长周期长、美观及具有经济价值的芦苇、风车草等水生植物。人工湿地工艺系统对受污染水质的处理主要是通过物理沉淀、过滤、化学沉淀、吸附、微生物降解和植物吸附等过程去除水中有机物、悬浮物和病原体等，人工湿地流出的含锰水体再经过微生物除锰技术去除[10]。
4 展望
通过调查分析，台州市长潭水库大部分支流锰含量超标，而受铅锌矿尾矿库污染的支流尤为严重，这是由沿库的土壤与植被特点、地理位置与地质地貌特征以及水库所处的气候所造成。天然常绿阔叶林可有效地防止水土流失，涵养水源，而次生和人工植被结构简单、枯枝落叶层较薄，对水源涵养和水土保持的作用较小。水库周围的次生植被必须按演替规律采取封山育林和林分改造措施，而距库区较近的果林和毛竹林则要放弃经营使之自然演替，或者进行林分改造，栽培常绿阔叶树种，适当夹杂落叶树种。微生物去除水库支流锰含量超标的工艺，凭借微生物菌种可以从当地水样的土著菌种中分离培养，菌种来源方便；菌种着床的材料也可从当地植物材料中获取，载体价格低廉，着床情况良好。该方法实施容易，操作、管理、维护方便，具有很高的经济效益和社会效益，今后可大力推广。
参考文献
[1] 张杰，李冬，杨宏，等.生物固锰除锰机理与工程技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.
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[8] 李荫玺，刘红，陆娅，等.抚仙湖富营养化初探[J].湖泊科学，2003，15（3）：285-288.
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[10] 赵孟绪，韩博平.汤溪水库蓝藻水华发生的影响因子分析[J].生态学报，2005，25（7）：1554-1561.