巢湖水污染現(xiàn)狀、原因及生態(tài)治理法探討

孟平 馬濤

（安徽國禎環(huán)保節(jié)能科技股份有限公司 安徽合肥 230088）

巢湖水污染現(xiàn)狀、原因及生態(tài)治理法探討

孟平 馬濤

（安徽國禎環(huán)保節(jié)能科技股份有限公司 安徽合肥 230088）

通過分析巢湖流域水污染現(xiàn)狀及形成原因，借鑒目前國內(nèi)外治理湖泊污染經(jīng)驗(yàn)方法，提出通過人工濕地、生態(tài)溝渠等一系列的生態(tài)治理措施，在巢湖外源及內(nèi)源方面綜合來改善巢湖水環(huán)境。

巢湖；水污染；生態(tài)治理；水環(huán)境改善

我國湖泊總面積約1200×104hm2，占國土面積0.8%，湖泊水質(zhì)直接影響我國整體水質(zhì)狀況[1]。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展、城市化進(jìn)程加快、工業(yè)興起、流域人口增加、工廠、農(nóng)業(yè)以及生活廢水隨意排入河流，致使湖泊水體遭受嚴(yán)重污染[2]。全國水資源綜合規(guī)劃評(píng)價(jià)顯示：全國84個(gè)代表性湖泊中，44個(gè)湖泊呈富營養(yǎng)化狀態(tài)，占湖泊總數(shù)的52.4%，其余湖泊均為中營養(yǎng)狀態(tài)[3]。

巢湖，我國五大淡水湖之一，長期以來，其在城鄉(xiāng)供水、調(diào)蓄洪水、維護(hù)區(qū)域生態(tài)平衡以及促進(jìn)區(qū)域發(fā)展中發(fā)揮了十分重要的作用。但是，近年來伴隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，巢湖流域經(jīng)濟(jì)增長較快，工業(yè)迅速發(fā)展，廢水隨意排放，巢湖水體富營養(yǎng)化加劇，藍(lán)藻、水華頻繁爆發(fā)，成為全國富營養(yǎng)化最為嚴(yán)重的淡水湖泊之一[4]，嚴(yán)重影響沿周邊地區(qū)人民的飲水安全和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。因此，必須實(shí)施巢湖流域水環(huán)境綜合治理，遏制巢湖水質(zhì)惡化趨勢(shì)，改善流域水環(huán)境質(zhì)量，逐步恢復(fù)巢湖流域湖秀水美的自然風(fēng)貌。

1 巢湖概況

巢湖是全國五大淡水湖之一，湖區(qū)面積760km2，岸線長181km，流域面積1.35×104hm2，涉及合肥、巢湖、六安等5市，是長江中下游重要生態(tài)濕地。巢湖流域水網(wǎng)密布，湖區(qū)分東、西兩個(gè)半湖，流域年均水資源總量53.6×108m3，其中年均入湖水量34.9×108m3，出入巢湖河流33條，其中入巢湖河流主要有8條，呈向心狀分布，分別為北部的南淝河、十五里河、派河、柘皋河，西部的豐樂河、杭埠河、白石天河，南部的兆河，東經(jīng)裕溪河流入長江。其中杭埠-豐樂河、派河、南淝河、白石天河4條河流占流域徑流量的90%以上，杭埠-豐樂河是入巢湖水量最大的河流，占總徑流量的65.1%；其次為南淝河、白石天河，分別占總徑流量的10.9%和9.4%[5]。

2 巢湖水污染現(xiàn)狀

近年來，隨著巢湖流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)高速發(fā)展，巢湖水體富營養(yǎng)化日趨嚴(yán)重，巢湖已成為國家水污染重點(diǎn)治理的“三河三湖”之一。規(guī)劃期間合肥市加大對(duì)巢湖水域環(huán)境治理工作?！笆晃濉?、“十二五”期間，于巢湖周邊沿岸帶開工實(shí)施生態(tài)環(huán)境綜合治理工程。河道整治方面，實(shí)施全程截污，埋設(shè)管道，修建污水處理廠15座，城市污水處理率達(dá)到95%；對(duì)流入巢湖的重點(diǎn)河道根據(jù)污染性質(zhì)不同，實(shí)施不同治理措施，如塘西河實(shí)施生態(tài)恢復(fù)方法，南淝河采取點(diǎn)源截污治理方法。同時(shí)，合肥市積極引進(jìn)國外先進(jìn)污水處理技術(shù)，并且加大對(duì)巢湖水域污染治理資金投入[6-7]。

經(jīng)過對(duì)巢湖一系列的綜合治理后，巢湖水體質(zhì)量呈現(xiàn)明顯好轉(zhuǎn)趨勢(shì)，“十一五”期間巢湖水質(zhì)由劣Ⅴ類轉(zhuǎn)為Ⅴ類，湖體富營養(yǎng)化程度由中度富營養(yǎng)化轉(zhuǎn)變?yōu)檩p度富營養(yǎng)化狀態(tài)。2013年中國環(huán)境狀況公報(bào)顯示，“十二五”規(guī)劃至2013年，巢湖流域水體呈現(xiàn)輕度污染狀況。污染較重的西半湖水質(zhì)變?yōu)橹卸任廴?，東半湖呈現(xiàn)輕度污染狀況，水質(zhì)得到明顯改善，巢湖入湖河流也得到不同程度改善。2013年安徽省重點(diǎn)流域水質(zhì)公報(bào)表明，巢湖入湖河流總體為中度污染，在檢測(cè)的19個(gè)斷面中，Ⅰ～Ⅲ類、Ⅳ～Ⅴ類和劣Ⅴ類水質(zhì)斷面比例分別為57.9%、10.5%和31.6%，較2012年水質(zhì)狀況明顯好轉(zhuǎn)，Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)斷面比例增加了15.8個(gè)百分點(diǎn)，劣5類比例下降5.3個(gè)百分點(diǎn)。

3 巢湖水污染原因

巢湖的綜合治理取得了明顯成效，但是巢湖屬人類活動(dòng)頻繁的大型淺水湖泊，其污染源分布廣，造成水體污染的原因復(fù)雜，所以巢湖水環(huán)境問題依舊嚴(yán)重。巢湖水污染原因可以分為以下幾個(gè)方面：（1）巢湖建閘。巢湖建閘導(dǎo)致湖體換水周期變長，水體流動(dòng)性降低，導(dǎo)致污染物沉降，加速巢湖內(nèi)源污染，同時(shí)巢湖建閘導(dǎo)致水位升高，導(dǎo)致周邊生態(tài)濕地面積減少，加劇巢湖入湖污染負(fù)荷[8-9]；（2）污水隨意排放。巢湖周邊工業(yè)化和城市化加快發(fā)展，導(dǎo)致巢湖接納周邊工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)業(yè)廢水量增加，導(dǎo)致巢湖污染負(fù)荷加大[10]；（3）面源污染。巢湖歷來是“魚米之鄉(xiāng)”，為增加產(chǎn)量，施用過多化肥、農(nóng)藥，且利用率低下，導(dǎo)致面源污染負(fù)荷逐年加大，增加巢湖入湖污染負(fù)荷[10-11]；（4）生態(tài)環(huán)境破壞。巢湖流域?yàn)榘l(fā)展農(nóng)業(yè)，開墾荒地，破壞了環(huán)湖周邊生態(tài)環(huán)境，巢湖建閘同時(shí)損毀巢湖環(huán)湖濕地環(huán)境，導(dǎo)致污染沒有有效攔截措施，加大入湖污染負(fù)荷[12-13]；（5）內(nèi)源污染，巢湖入湖污染負(fù)荷積累以及水土流失，導(dǎo)致巢湖內(nèi)源負(fù)荷過高，并且持續(xù)向水體釋放，加劇了巢湖本身污染負(fù)荷[14-15]。

4 巢湖生態(tài)治理

近年來，水體生態(tài)修復(fù)得到廣泛研究和應(yīng)用，應(yīng)用生態(tài)治理方法可以有效降低水體污染負(fù)荷，并能改善河流、湖泊區(qū)域生態(tài)環(huán)境，帶動(dòng)周邊經(jīng)濟(jì)發(fā)展。巢湖水污染原因復(fù)雜，僅僅依靠對(duì)流域內(nèi)點(diǎn)源污染控制并不能實(shí)現(xiàn)巢湖水環(huán)境綜合改善，因此在巢湖水環(huán)境治理應(yīng)采取全面治理、綜合治理的方式。

4.1 主要入湖河流治理方法

據(jù)2013年中國環(huán)境狀況公報(bào)顯示，入巢湖河流中：杭埠河、白石天河、兆河、柘皋河水質(zhì)良好，南淝河、十五里河和派河為重度污染。南淝河自70年代以后，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展、城市化進(jìn)程加快，污水排放量迅速增加，水質(zhì)日趨惡化。目前，南淝河已有朱磚井污水處理廠、望塘污水處理廠等設(shè)施。十五里河流域呈現(xiàn)不同污染狀況，上游以工業(yè)、生活污染為主，下游以面源污染為主，目前，關(guān)于十五里河流域綜合治理正在實(shí)施中[16]。派河流域水體總氮含量是污染主要原因，其中派河上游河道受農(nóng)業(yè)面源污染嚴(yán)重，中下游受支流污染。近年來加強(qiáng)對(duì)派河流域治理，進(jìn)行清淤、截污、管網(wǎng)建設(shè)、污水處理廠建設(shè)等工程設(shè)施，派河部分水質(zhì)好轉(zhuǎn)，但總體污染程度并沒有降低[17]。

目前我國污水排放標(biāo)準(zhǔn)較低，污水處理廠執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中二級(jí)或一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，盡管排放水質(zhì)要求達(dá)到最高一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)，但是出水水質(zhì)也只相當(dāng)于地表水劣五類標(biāo)準(zhǔn)。在目前條件下，如果要提高污水排放標(biāo)準(zhǔn)，將會(huì)導(dǎo)致污水處理成本大大增加。人工濕地能夠很好的解決這個(gè)問題。

濕地，位于水體與陸地之間的過渡帶，其機(jī)理是利用濕地植物吸附、過濾、氧化、還原以及微生物降解污染物等作用，使原污水得以凈化[18]。濕地在水源調(diào)蓄、氣候調(diào)節(jié)、水質(zhì)凈化、物種保存等方面發(fā)揮著重要作用，而其運(yùn)行費(fèi)用只有常規(guī)污水處理工藝的10%～50%。在美國佛羅里達(dá)州建立的Apopka大型淺水湖，利用濕地去除湖中污染物，取得了很好的效果，其對(duì)水體總懸浮物去除率為89%～99%，總磷去除率為30%～67%，總氮去除率為

30%～52%，濕地有效降低了水體污染物含量[19-20]。南淝河流域建立的濕地系統(tǒng)對(duì)水體中氮含量起到很好的消減作用[21]。通過人工濕地處理污水處理廠尾水，能使出水水質(zhì)大量提高，全國有的地區(qū)通過人工濕地技術(shù)使處理后的水達(dá)到四類水的標(biāo)準(zhǔn)[7]。

因此，對(duì)巢湖流域污染負(fù)荷較重的主要入湖河流可以采取人工濕地生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)方法，通過在污水處理廠尾水入河前建立人工濕地系統(tǒng)，將會(huì)有效提升污水排放標(biāo)準(zhǔn)，減輕河道中的污染負(fù)荷；同時(shí)，在主要入湖河流入湖口修建人工濕地，進(jìn)一步削減污染物，降低巢湖入湖污染負(fù)荷，從而有效治理巢湖水環(huán)境[10]。

4.2 面源污染治理辦法

面源污染主要為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的化肥、農(nóng)藥等污染物在降水等沖刷作用下，通過徑流匯入水體，并引起水體污染的過程[22]。目前對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的面源污染還沒有很好的治理措施，通常使用推廣測(cè)土配方施肥技術(shù)、降低化肥使用量、提高化肥利用率、嚴(yán)格控制農(nóng)藥使用量等方法減輕面源污染[23]。近年來，使用生態(tài)溝渠攔截農(nóng)業(yè)尾水技術(shù)措施得到廣泛研究及試用。生態(tài)溝渠，是以排水和灌溉為主要目的，同時(shí)能夠強(qiáng)化攔截農(nóng)田氮、磷等養(yǎng)分流失，且景觀效果好，是一種人類活動(dòng)影響下的半自然人工濕地水文生態(tài)系統(tǒng)[24-25]。

在種植美人蕉、銅錢草、黑三棱、狐尾藻、燈心草以及梭魚草的生態(tài)溝渠中，對(duì)農(nóng)業(yè)水體總氮、總磷去除率達(dá)到64%和70%，全年帶走水體氮、磷量分別為20.34 g·m-2～109.12 g·m-2，3.41 g· m-2～17.95 g·m-2，同時(shí)生態(tài)溝渠對(duì)泥沙流失能夠起到很好的攔截效果，攔截的流失泥沙中全氮、全磷累計(jì)量分別為66.94 g·m-2～92.78 g·m-2，24.51 g·m-2～47.23 g·m-2[26]。在針對(duì)蔬菜種植業(yè)造成的面源污染使用生態(tài)溝渠攔截方法研究中發(fā)現(xiàn)，生態(tài)溝渠能夠有效控制水體氮、磷徑流損失量，對(duì)水體氮、磷去除率分別達(dá)43%～67%、43%～82%，有效削減了廢水中氮、磷等營養(yǎng)元素的排放[27]。運(yùn)用生態(tài)溝渠攔截太湖流域農(nóng)業(yè)面源污染的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，溝渠系統(tǒng)內(nèi)種植的空心菜、酸模、莎草3種植物都能有效吸收尾水營養(yǎng)物質(zhì)，對(duì)農(nóng)田徑流總氮、總磷去處效果分別達(dá)到48.36%和40.53%，在面源污染方面取得了較好的效果[28]。

因此，可以借鑒這些成功經(jīng)驗(yàn)，在巢湖農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域修建生態(tài)溝渠，攔截農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的面源污染，有效降低進(jìn)入巢湖水體的污染負(fù)荷。

4.3 巢湖環(huán)岸帶治理方法

巢湖環(huán)岸地帶多被開發(fā)利用，其中以農(nóng)業(yè)用地偏多，造成水土流失嚴(yán)重，堤岸帶毀壞加劇，崩岸現(xiàn)象發(fā)生，導(dǎo)致入湖泥沙及污染物增加，加劇了巢湖內(nèi)源污染負(fù)荷[29]。針對(duì)這種情況，可通過兩種方式重建巢湖環(huán)岸生態(tài)環(huán)境。

4.3.1 修建巢湖環(huán)岸生態(tài)護(hù)坡。生態(tài)護(hù)坡的修建能夠有效降低坡體孔隙水壓力、截留降雨、削弱濺蝕、控制土粒的流失，同時(shí)生態(tài)護(hù)坡植被可以改善環(huán)境，促進(jìn)有機(jī)污染降解。在上海市進(jìn)木港生態(tài)河道示范區(qū)，構(gòu)建生態(tài)護(hù)坡有效降低了地表徑流污染和泥沙流失[30]。目前，生態(tài)護(hù)坡種類繁多，技術(shù)成熟，可以根據(jù)巢湖沿岸情況，選取合適的生態(tài)護(hù)坡類型，保護(hù)巢湖堤岸生態(tài)環(huán)境。

4.3.2 修建農(nóng)田區(qū)域生態(tài)緩沖帶。修建生態(tài)緩沖帶可以有效控制水土流失，防止河床沖刷，減少泥沙入湖，緩沖帶植物可以對(duì)入湖污染物進(jìn)行吸附和降解從而減少入湖污染負(fù)荷，以達(dá)到保護(hù)及改善水質(zhì)目的[31]。同時(shí)修建緩沖帶美化河流生態(tài)景觀，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展[32]。關(guān)于生態(tài)緩沖帶構(gòu)建方法、類型有關(guān)報(bào)道頗多，適當(dāng)選取適于巢湖流域建設(shè)，加強(qiáng)巢湖流域生態(tài)環(huán)境修復(fù)。

4.4 內(nèi)源污染治理方法

對(duì)湖泊的富營養(yǎng)化控制主要包括外源污染負(fù)荷控制和內(nèi)源污染負(fù)荷控制。許多研究證明由于湖泊內(nèi)生物和底泥對(duì)氮、磷釋放，僅靠流域外源的污染控制，湖泊富營養(yǎng)化狀況會(huì)出現(xiàn)反復(fù)波動(dòng)[33-34]。

巢湖的內(nèi)源污染控制主要涉及物理和生物方法，常用方法有底泥清淤和生物控藻。底泥清淤是一種快速有效去除湖底沉積物中氮、磷等營養(yǎng)元素的物理方法，但有些研究認(rèn)為內(nèi)源污染負(fù)荷不能有效降低，清淤方法僅能暫時(shí)緩解水體環(huán)境，不久，湖泊就會(huì)恢復(fù)原狀[35]。巢湖底泥清淤工程開始于1998年，實(shí)施之后監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，巢湖富營養(yǎng)化狀況并沒有得到明顯改善，并且巢湖水域面積過大，對(duì)巢湖使用清淤工程措施耗資巨大，且難以取得根本性效果[4]，因此生物治理可做為一個(gè)有效的方法。

研究表明，大型水生植物具有攔截外源污染、吸收營養(yǎng)化湖泊底泥氮、磷的功能，部分植物的根莖可以有效抑制底泥營養(yǎng)物釋放，水生植物生長后期通過人工打撈去除，從而帶走湖泊中過多營養(yǎng)物，降低水體污染負(fù)荷，同時(shí)，一些水生植物的種植對(duì)水體藻類有明顯的抑制作用[36]。研究證明，在種植沉水植物的水域，底泥營養(yǎng)鹽釋放能夠得到有效控制，水質(zhì)得到明顯改善[37]。經(jīng)過大量研究和實(shí)踐，國外許多富營養(yǎng)化湖泊經(jīng)過恢復(fù)沉水植被，湖水水質(zhì)大為改善，如荷蘭、丹麥等國[38-39]。我國也建立了這方面的研究與示范區(qū)，如在滇池、太湖等湖泊，并取得了初步的成效[40]。近年來，在太湖和滇池水域大水面圈養(yǎng)挺水植物同樣取得一定的效果。國家環(huán)保總局于2004年發(fā)布的《湖庫富營養(yǎng)化防治技術(shù)措施》中，將恢復(fù)湖中沉水植被作為防治的推薦技術(shù)措施。

因此，在巢湖周邊淺水域種植沉水植物，恢復(fù)水體生態(tài)環(huán)境，可以有效減輕巢湖水體污染符合。同時(shí)，可以借鑒太湖、滇池中心水域圈養(yǎng)挺水植物成功經(jīng)驗(yàn)，在巢湖水域圈養(yǎng)挺水植物或建造人工浮床。通過這種方法能夠有效控制巢湖水體污染負(fù)荷，同時(shí)可以有效恢復(fù)巢湖生態(tài)環(huán)境，改善巢湖環(huán)境問題。

5 結(jié)語

巢湖水環(huán)境問題解決迫在眉睫，對(duì)巢湖污染現(xiàn)狀及原因分析能科學(xué)合理地為巢湖流域水環(huán)境問題提供解決方案。

生態(tài)修復(fù)方法是湖泊等水體水質(zhì)改善的有效方法之一。在全面控污的前提條件下，以生態(tài)修復(fù)為核心方式，構(gòu)建如人工濕地、生態(tài)溝渠等一系列的生態(tài)治理措施，在巢湖外源及內(nèi)源控制方面綜合來改善巢湖水環(huán)境，恢復(fù)其環(huán)境容量，使巢湖具備開始從藻型湖泊向草型湖泊的轉(zhuǎn)變條件；最終成為具有持續(xù)的自凈能力的、水凈岸美的生態(tài)大湖。

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孟平（1963—），男，學(xué)士，高級(jí)工程師，主要從事水處理工程及技術(shù)研究工作。