湖北省湖泊污染现状及原因分析

湖北省湖泊污染现状及原因分析

熊昱;廖炜;李璐;杨伟;马丽梅;王晖

【摘 要】湖北是千湖之省,近年随着经济社会的不断发展,湖泊生态健康日益恶化.分析了当前湖北省湖泊健康的总体情况.当前湖北省湖泊健康呈现出部分改善、总体恶化,反复治理、反复污染的特点,富营养化是湖泊健康恶化的主要表现形式.农业面源污染是湖泊污染的主因,工业生产的不达标排放加快了湖泊的富营养化,加上湖泊水体交换受阻,减弱湖泊自净能力,最终导致湖泊生态健康的恶化.湖泊与流域是一个密不可分的完整生态系统,对于湖泊生态系统的保护和管理必须要考虑生态系统的完整性和紧密联系.对湖泊及其源头发生过程及程度进行有效监测,及时掌握湖泊和流域状况及变化趋势,是湖泊水环境治理最为迫切的关键工作.

【期刊名称】《中国水利》

【年(卷),期】2016(000)018

【总页数】4页(P54-57)

【关键词】湖泊;流域;面源污染;生态健康;监测

【作 者】熊昱;廖炜;李璐;杨伟;马丽梅;王晖

【作者单位】华中农业大学资源与环境学院,430070,武汉;湖北省水土保持监测中心,430071,武汉;湖北省水利水电科学研究院,430070,武汉;湖北省水土保持工程技术研究中心,430070,武汉;湖北省水利水电科学研究院,430070,武汉;湖北省水土保持工程技术研究中心,430070,武汉;湖北省水利水电科学研究院,430070,武汉;湖北省水土保持工程技术研究中心,430070,武汉;湖北省电力勘测设计院,430070,武汉 【正文语种】中 文

【中图分类】X83;TV

近年随着经济社会的不断发展，水环境污染问题日益严重，作为“千湖之省”的湖北，湖泊水质及富营养化状况一直是各级政府部门和社会关注的焦点。《湖北省2014年水资源公报》全年期共评价29个湖泊，面积1 633 km2。其中Ⅱ类水湖泊1个，Ⅲ类水湖泊5个，Ⅳ类水湖泊12个，Ⅴ类水湖泊7个，劣Ⅴ类水湖泊4个，Ⅳ类及以下水湖泊占 79.3%；Ⅱ类水湖泊面积占15.7%，Ⅲ类水占27.8%，Ⅳ类水占44.1%，Ⅴ类水占8.5%，劣Ⅴ类水占3.9%，Ⅳ类及以下水湖泊占56.5%。

从湖泊富营养化的角度评价，中营养湖泊3个，轻度富营养湖泊14个，中度富营养湖泊12个，富营养化湖泊数量占89.7%；轻营养湖泊面积占60.9%，中营养湖泊面积占17.0%，富营养湖泊面积占22.1%。龙感湖、后湖、涨渡湖、保安湖、大冶湖等重要湖泊水质均出现了明显下降。湖泊主要超标项目为氨氮、总磷和高锰酸盐指数。

1.部分改善，总体恶化

选择洪湖、长湖、黄盖湖、斧头湖、梁子湖、大冶湖、武山湖和龙感湖8个重要湖泊为典型对象，分析其最近10年的水质（表1）和富营养化变化趋势（表2）。

可见水质恶化的湖泊有4个，水质改善的湖泊有3个，水质恶化的湖泊数量大于水质改善的湖泊数量，Ⅲ类水以下湖泊数量有所增加。特别值得注意的是，作为湖北省第一大湖泊，洪湖的水质由Ⅲ类恶化为Ⅳ类，恶化情况严重。从富营养化的角度分析，2006年8个湖泊中，中营养5个，富营养3个，而2014年，中营养湖泊2个，富营养化湖泊达6个，其中3个轻度富营养，3个中度富营养，富营养化湖泊的数量翻了一番。 2.反复治理，反复污染

对洪湖、长湖、黄盖湖、斧头湖、梁子湖、大冶湖、武山湖和龙感湖8个典型湖泊的水质类别和水域面积进行加权，计算其平均水质类别。10年来8个湖泊的加权平均水质类别介于3.1～3.6之间，低于Ⅲ类。而且水质一直处于波动中，并在波动中呈现进一步恶化的趋势。

近10年来，湖北省已经投入巨资开展了大量的湖泊治理和保护工作，洪湖、长湖、黄盖湖、斧头湖、梁子湖、大冶湖、武山湖和龙感湖均是重点治理保护对象。但是水质波动说明，湖北省的湖泊保护工作并未取得长效。经过治理，水质在短期内得到一定改善，但随后又再次恶化，陷入了“反复治理、反复污染”的怪圈。这充分说明目前湖北省湖泊保护工作单纯局限于湖泊水体本身以及岸边部分治理，无法从根本上解决湖泊污染问题，湖泊治理保护亟须转变思路。

3.富营养化是水质恶化的主要表现形式

根据分析，虽然湖北省早已积极开展湖泊保护工作，从水质类别来看，长湖、梁子湖等部分湖泊的水质也确实得到一定改善，但从近10年的整体情况来看，湖北省湖泊健康状况仍在进一步恶化。特别是从富营养化角度来看，洪湖、长湖、梁子湖等原来没有富营养化的湖泊也开始呈现富营养化，湖泊富营养化趋势极为严重，成为湖北省湖泊健康状况恶化的主要表现形式。今后的湖泊健康监测、评价和治理，不仅仅要关注湖泊水质类别的变化，更要关注湖泊富营养化状态的变化。

1.农业面源污染是主因

目前湖北省农业生产正从传统粗放型向商品化阶段发展，省内大部分湖泊处于农村或城市郊区，农药化肥过量施用、畜禽养殖、村镇生活污水、生活垃圾等面源污染已经越来越成为湖泊的主要污染源。根据近10年湖北省湖泊监测结果，水体主要呈现为有机污染，超标项目以总氮、总磷、氨氮以及五日生化需氧量为主，而农药化肥、畜禽养殖、生活污水垃圾等农业面源污染物正是湖泊氮磷的主要来源。 湖泊农业面源污染以江汉平原较为突出。江汉平原是湖北省的粮食主产区，根据调查，江汉平原每年农村生活污水排放量高达135 572万t。以洪湖所在的四湖流域为例，2013年四湖流域各类污染源污染物总量分别为COD 380 476 t，氨氮98

010 t，总磷45 484 t，其中包括农村生活污水、畜禽养殖、水产养殖、农业种植面源在内的农业和农村污染源排放的COD、氨氮、总磷，分别占全流域排放总量的77.08%、87.73%、92.04%。

大量的化肥、农药等污染物经降雨径流、渗滤等途径汇入湖泊，刺激藻类及水草过度生长，微生物在分解这些有机物过程中大量消耗水中氧气，造成水中溶解氧缺乏，导致鱼类等大量死亡，破坏水体生态平衡。同时，有机物又通过水中厌氧菌的分解引起腐败现象，产生甲烷、硫化氢、硫醇和氨等恶臭气体，使水体变质发臭，失去正常使用功能。

2.工业生产的不达标排放加快湖泊富营养化程度

工业生产中产生的废污水很多未经处理直接大量排放，导致湖泊水体污染加剧，严重降低了水体的使用价值并导致湖泊生态系统的进一步退化，湖泊富营养化程度加重，同时工业废水中大量的重金属和有毒物质也会对人体健康产生威胁，严重影响了地区工农业生产的用水安全。

工业排放污染以黄石等工业发达地区较为严重，如大冶湖、保安湖、武山湖等。以大冶湖为例，除氮磷等污染物超标外，砷、铅、氟化物等污染物也超标严重。据调查，大冶湖流域工业源排放水污染物种类多，排放量大，其中CODCr排放量较大的企业有19家，占全市CODCr排放量的51.7%；排放砷、铅和镉等重金属的主要企业有12家，其排放总量占全市排放总量的74.3%～98.2%；大冶湖流域工业固体废弃物主要有尾矿、冶炼废渣、炉渣、粉煤灰、煤矸石等5类，占大冶湖流域固体废弃物总量的91.8%，这些废水及固体废弃物大部分随径流进入湖泊河流，进入湖泊水体后会在湖泊环境体系间发生一系列理化和生化反应，对湖泊水体、水生生物产生污染的同时，会在底泥沉积物中积累起来成为次生污染源，对水体环境造成长期影响，对扰动强烈的湖泊，沉积物的再悬浮使重金属回到上覆水体，增加了水体中重金属的生物有效毒性，成为污染内源。

3.湖泊水体交换受阻，减弱湖泊自净能力

湖泊受构造沉降、泥沙淤积、地下水面升降等自然因素的影响，一直处于动态演化之中，存在生长、发展、衰减甚至可能消亡的过程。但由于人类围湖造田、筑坝拦汊、填湖造地以及过度的城市建设与开发，湖泊大量减少和萎缩，湖泊形态特征发生变化，部分江湖阻隔，原本“湖湖相连，江湖相通”的生态环境遭到破坏，湖泊水体交换受阻，生态通廊分割，湖泊的自身调蓄能力与净化能力、污染消解能力、生态修复能力削弱，加之水产品无序化养殖等情况已经大大超出湖泊水体的承载能力，大大降低了湖泊的自净能力和环境容量。

20世纪50年代湖北共有百亩以上的天然湖泊1 332个，目前仅存728个，减少45%，湖泊的数量和面积都在不同程度地减小。部分湖泊因围垦或其他原因已完全消失或转化为人工控制的精养鱼池，一些较大的湖泊也由于人为垦殖而被解体，湖泊环境容量降低，生态系统抵抗外界干扰和胁迫的能力减弱，自净能力降低，更易受污染。较差的水质严重影响了其生态系统结构和功能，造成湖泊河流富营养化。

湖泊与流域是一个密不可分的完整生态系统，流域是湖泊的水“源”和生态屏障。流域内经济活动、土地利用结构、生产生活方式、植被状况等因素影响地表污染物的分布状况，湖泊的流域地面成为湖泊重要的污染来源。湖泊是流域内水资源的主要分布区域和主要存在形式，是流域的重要组成部分。湖泊流域土地利用状况与流域水体水质之间存在着较为显著的相关关系，湖泊流域土地利用方式影响到地表污染物的分布状况，改变了自然水文过程，暴雨径流冲刷地表携带大量固体废弃物，污染物未经处理的排放，直接造成水体的污染，人类活动所造成的土地的异质性改变了湖泊水体的状况。 以8个典型湖泊中水质较好的斧头湖和水质较差的大冶湖为例进行对比，斧头湖多年水质一直稳定在Ⅱ类与Ⅲ类之间，而大冶湖一直在Ⅳ类和Ⅴ类之间。比较其流域土地利用状况，两个湖泊流域内土地利用类型差异较大。斧头湖流域土地利用以林地为主，其次为耕地，林地面积比例远高于耕地比例。而大冶湖流域土地利用则以耕地为主，其次为林地，耕地面积明显高于林地面积。此外，大冶湖流域内住宅用地和工矿仓储用地面积比例也大大高于斧头湖流域。

以斧头湖、大冶湖流域土地利用面积比例为变量，结合对应时期水质特征变化，运用相关软件进行统计分析，结果表明：耕地、住宅用地、工矿仓储用地、交通运输用地与总氮、总磷、铵态氮、CODMn均呈显著正相关，说明耕地、住宅用地、工矿仓储用地及交通运输用地是斧头湖、大冶湖流域入湖水体污染的主要贡献者，并发挥了污染“源”的作用。林地、草地、园地与总氮、总磷、铵态氮、CODMn均呈负相关，说明该类土地利用类型通过截留降解作用降低了水体污染程度，其中林地对水质污染程度降低贡献最大，发挥了“汇”的作用。

由于斧头湖耕地、住宅用地、工矿仓储用地等面源污染“源”的面积比例低于大冶湖流域，而林地、草地、园地等污染“汇”的面积比例高于大冶湖，斧头湖水质必然明显优于大冶湖。但长期以来人们忽视了“湖泊—流域”的生态系统完整性，湖泊的治理往往只关注其水体本身以及岸边部分，通过减少围网养殖、湖水连通、湖水置换、水生动植物恢复等措施，虽然在一定时间内解决了湖泊现有水体污染问题，但是由于忽略了流域和湖泊之间的相互作用，尤其是流域与湖泊生态环境退化之间不可分割的关系没有受到足够重视，一定时间后流域内的污染物通过自然水文循环过程再次汇聚到湖泊内，湖泊水质再次恶化，在一定程度上出现“反复治理，反复污染”的现象。

要从根本上解决湖泊的生态健康问题，必须以湖泊—流域生态系统为整体，系统分析湖泊—流域生态系统的基本特征、生态关系及发展变化规律，综合评价其状态、结构以及功能，从湖泊—流域的整体角度开展监测、评估和预测，分析和寻找湖泊污染的源头和关键影响因素，制定科学可行的湖泊治理保护对策，达到综合效益的最大化和经济社会的可持续发展。