長(zhǎng)湖納污能力及水產(chǎn)養(yǎng)殖污染負(fù)荷估算

通信作者：張翔，教授。E-mail:zhangxiang@whu.edu.cn

長(zhǎng)湖納污能力及水產(chǎn)養(yǎng)殖污染負(fù)荷估算

梁秀1,2,張翔1,2,劉建峰1,2,朱志龍3

(1.武漢大學(xué)水資源與水電工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢430072;

2.武漢大學(xué) 水資源安全保障湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心,湖北 武漢430072;

3.湖北省水文水資源局,湖北 武漢430070)

摘要：以CODMn、NH3-N、TN、TP作為污染指標(biāo),采用湖庫(kù)均勻混合模型、狄龍模型和合田健模型對(duì)長(zhǎng)湖納污能力進(jìn)行計(jì)算,并針對(duì)目前長(zhǎng)湖水產(chǎn)養(yǎng)殖污染較重的特點(diǎn),采用排污系數(shù)法、污染負(fù)荷率法對(duì)長(zhǎng)湖水產(chǎn)養(yǎng)殖污染負(fù)荷進(jìn)行估算。結(jié)果表明:長(zhǎng)湖CODMn、NH3-N、TN、TP的納污能力分別為8523.15t/a、1495.57t/a、1932.70t/a、96.64t/a,長(zhǎng)湖水產(chǎn)養(yǎng)殖所產(chǎn)生的COD、NH3-N、TN、TP污染負(fù)荷量分別為3724.10t/a、51.98t/a、279.96t/a、26.42t/a。水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)于長(zhǎng)湖COD、TP的污染貢獻(xiàn)較大是導(dǎo)致長(zhǎng)湖有機(jī)污染和富營(yíng)養(yǎng)化的一個(gè)重要污染源。

關(guān)鍵詞：納污能力;均勻混合模型;狄龍模型;水產(chǎn)養(yǎng)殖；污染負(fù)荷;長(zhǎng)湖

基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金(51279143);國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金(12&ZD215);湖北省水利專(zhuān)項(xiàng)科研課題(HBSLKJZX201302)

作者簡(jiǎn)介:梁秀(1991—),女,碩士研究生,研究方向?yàn)樗h(huán)境及生態(tài)水文。E-mail:1445750654@qq.com

中圖分類(lèi)號(hào)：X32文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

收稿日期：(2014-12-09編輯：徐娟)

Estimation of permissible pollution bearing capacity and

aquaculture pollution load of Changhu Lake

LIANG Xiu1, 2, ZHANG Xiang1, 2, LIU Jianfeng1, 2, ZHU Zhilong3

(1.StateKeyLaboratoryofWaterResourcesandHydropowerEngineeringScience,

WuhanUniversity,Wuhan430072,China;

2.HubeiProvincialCollaborativeInnovationCenterforWaterResourcesSecurity,

WuhanUniversity,Wuhan430072,China;

3.HydrologyandWaterResourcesBureauofHubeiProvince,Wuhan430070,China)

Abstract：Choosing CODMn, NH3-N, TN and TP as the pollution indicators, we calculated the permissible pollution bearing capacity of Changhu Lake by using uniform mixture model, Dillion model and Hetianjian model. And in view of the current characteristics of the serious aquaculture pollution in Changhu Lake, we evaluated the aquaculture pollution load by the method of pollution discharge coefficient and pollution load ratio. The results indicated that the permissible pollution bearing capacity of CODMn, NH3-N, TN and TP were 8523.15 t·a-1,1495.57t·a-1,1932.70t·a-1 and 96.64t·a-1, respectively; The aquaculture pollution load of COD, NH3-N, TN and TP were 3724.10t·a-1, 279.96t·a-1, 26.42t·a-1 and 51.98t·a-1, respectively. Aquaculture produce significant amount of COD and TP pollution to Changhu Lake and is an important pollution source of organic pollution and eutrophication.

Key words： permissible pollution bearing capacity; uniform mixture model; Dillion model; aquaculture; pollution load; Changhu Lake

中國(guó)是一個(gè)多湖泊的國(guó)家,湖泊分布廣泛、類(lèi)型多樣、成因復(fù)雜。作為一種寶貴的自然資源,湖泊具有供水、調(diào)節(jié)徑流、涵養(yǎng)水源、維持生物多樣性、凈化水質(zhì)、調(diào)節(jié)區(qū)域氣候、養(yǎng)殖水產(chǎn)、休閑娛樂(lè)等多方面功能與價(jià)值,在經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展中發(fā)揮了不可替代的重要作用,因此,湖泊的生態(tài)健康與安全是我國(guó)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保障。但近年來(lái),隨著人類(lèi)活動(dòng)的加劇,湖泊水環(huán)境污染問(wèn)題日益突出。目前湖泊所面臨的環(huán)境問(wèn)題主要有:富營(yíng)養(yǎng)化、水質(zhì)惡化、淤積或萎縮、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能退化、干旱地區(qū)湖泊咸化等[1-3]。面對(duì)日益嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題,2011年中央1號(hào)文件要求實(shí)施最嚴(yán)格水資源管理制度,提出了“三條紅線”的管理目標(biāo),水功能區(qū)限制納污便是其中之一,限制納污必須要計(jì)算出水域納污能力。水域納污能力(permissible pollution bearing capacity of water bodies)是指在設(shè)計(jì)水文條件下,滿足計(jì)算水域的水質(zhì)目標(biāo)要求時(shí),該水域所能容納的某種污染物的最大數(shù)量[4]?？茖W(xué)合理地計(jì)算湖泊的納污能力,是制定湖泊水污染總量控制方案的科學(xué)依據(jù)和實(shí)現(xiàn)湖泊水環(huán)境污染防治的重要基礎(chǔ),對(duì)湖泊水資源管理和湖泊所在流域的經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。本文所選研究區(qū)為湖北省第三大淡水湖——長(zhǎng)湖,據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì),長(zhǎng)湖目前水產(chǎn)養(yǎng)殖面積超過(guò)水域面積50%,以圍網(wǎng)養(yǎng)殖為主,圍網(wǎng)養(yǎng)殖的副產(chǎn)物會(huì)導(dǎo)致水體有機(jī)污染,使水色變差,并產(chǎn)生惡臭,近幾年長(zhǎng)湖水體質(zhì)量下降與湖泊養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展密切相關(guān)[5-6]。因此,本文在計(jì)算長(zhǎng)湖CODMn、NH3-N、TN、TP等指標(biāo)的納污能力的同時(shí),還對(duì)由長(zhǎng)湖水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)生的COD、NH3-N、TN、TP污染負(fù)荷進(jìn)行了估算。其中CODMn和COD均為表示水體中有機(jī)物相對(duì)含量的指標(biāo),指在一定條件下,分別以高錳酸鉀和重鉻酸鉀為氧化劑氧化1L水樣中還原性物質(zhì)(一般為有機(jī)物)所消耗的氧量,本文中采用CODMn來(lái)表示水體中有機(jī)污染物的納污能力,而由于大部分關(guān)于水產(chǎn)養(yǎng)殖污染負(fù)荷的研究中都采用COD來(lái)表示有機(jī)物污染負(fù)荷,因此本文中水產(chǎn)養(yǎng)殖污染負(fù)荷估算也采用COD來(lái)定量表示有機(jī)物污染負(fù)荷。

1研究區(qū)域與研究方法

1.1研究區(qū)域

長(zhǎng)湖位于荊州市東北郊,為跨市湖泊,跨荊州、荊門(mén)、潛江三市,地處長(zhǎng)江、漢江之間的江漢平原腹地,為一個(gè)四周全是堤渠的獨(dú)特湖泊,是四湖水系(長(zhǎng)湖、三湖、白露湖和洪湖,其中三湖和白湖已基本消亡)上、中區(qū)交匯處的主要調(diào)蓄湖泊。長(zhǎng)湖由廟湖、海子湖及長(zhǎng)湖本體組成,主要承納太湖港、龍會(huì)橋河、夏橋河、拾橋河、唐林河、龍垱河等主要支流的來(lái)水,水面面積為122～150km2,平均湖容積2.71億m3,平均水深2.1m,屬大型淺水湖泊,東西最大湖長(zhǎng)為42.8km,南北最大湖寬8.9km,岸線長(zhǎng)237km。長(zhǎng)湖流域地處中緯度南部,屬于亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候,具有雨熱同季,四季分明,雨量豐沛,光照充足,氣候溫和,無(wú)霜期長(zhǎng)的特點(diǎn),流域承雨面積為2265.4km2。特定的地理位置及水文氣象特點(diǎn)使長(zhǎng)湖具有重要的蓄洪、灌溉、養(yǎng)殖、航運(yùn)、旅游、濕地保護(hù)等綜合功能,是江漢地區(qū)著名的平原水庫(kù),在湖北省國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中起著十分重要的作用。

1.2研究方法

1.2.1CODMn、NH3-N納污能力計(jì)算模型

長(zhǎng)湖為大型淺水湖泊,寬深比很大,且湖汊眾多,進(jìn)入湖泊的污染物質(zhì)很難在短時(shí)間內(nèi)均勻混合,水質(zhì)在空間分布上差異較大,不同區(qū)域的污染物綜合降解系數(shù)等參數(shù)也不同,因此在進(jìn)行長(zhǎng)湖納污能力計(jì)算時(shí),需對(duì)長(zhǎng)湖進(jìn)行分區(qū),本文根據(jù)長(zhǎng)湖自然形態(tài)特征和污染源分布特征,將長(zhǎng)湖劃分為7個(gè)計(jì)算分區(qū),假設(shè)每個(gè)分區(qū)湖水是均勻混合的,采用式(1)[7-8]所示模型計(jì)算各個(gè)分區(qū)的CODMn、NH3-N納污能力,各個(gè)分區(qū)的納污能力之和就是整個(gè)湖泊的納污能力。由于實(shí)際上各區(qū)水質(zhì)不能完全達(dá)到均勻混合，因而納污能力計(jì)算結(jié)果值將偏大，擬采用不均勻系數(shù)對(duì)結(jié)果進(jìn)行訂正。

(1)

式中:W為湖泊中污染物的最高允許排放量,即納污能力,t/a;Δt為湖泊維持其設(shè)計(jì)安全水量的天數(shù),可按30d計(jì);ρs為湖泊水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),mg/L;ρ0為湖泊背景質(zhì)量濃度值或起始時(shí)期實(shí)測(cè)污染物質(zhì)量濃度值,mg/L;V為設(shè)計(jì)水文條件下的湖庫(kù)容積,m3;Qa為年出湖水量,m3/a;k為污染物降解系數(shù),d-1。

1.2.2TP、TN納污能力計(jì)算模型

a. Dillon模型。長(zhǎng)湖現(xiàn)狀的營(yíng)養(yǎng)程度為中度富營(yíng)養(yǎng)化,應(yīng)選擇淺水湖庫(kù)氮磷水質(zhì)模型計(jì)算長(zhǎng)湖總磷(氮)納污能力。因此,長(zhǎng)湖流域水體總磷(氮)納污能力可以采用Dillon模型計(jì)算,該模型計(jì)算公式為

(2)

(3)

b. 合田健模型。長(zhǎng)湖流域水體總磷(氮)環(huán)境容量也可以采用合田健模型計(jì)算,該模型計(jì)算式為

(4)

1.2.3水產(chǎn)養(yǎng)殖污染負(fù)荷計(jì)算方法

估算水產(chǎn)養(yǎng)殖污染物排放量的方法很多,目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者采用的方法主要有化學(xué)分析法、竹內(nèi)俊郎法及其同類(lèi)方法、物料平衡法、湖泊水庫(kù)箱式模型法、污染負(fù)荷率法和排污系數(shù)法等,大部分估算方法都是針對(duì)氮磷污染。由于各種方法的計(jì)算思路不同、所考慮的因素存在差異,且估算方法本身也因參數(shù)等的選擇而具有一定的誤差,所以各種方法估算出的污染物負(fù)荷量也會(huì)有所偏差。在進(jìn)行長(zhǎng)湖水產(chǎn)養(yǎng)殖污染物負(fù)荷量的計(jì)算時(shí),綜合考慮所獲資料的有限性和盡可能真實(shí)地反映長(zhǎng)湖水產(chǎn)養(yǎng)殖的污染狀況,本研究采用排污系數(shù)法和污染負(fù)荷率法對(duì)長(zhǎng)湖水產(chǎn)養(yǎng)殖各項(xiàng)污染物指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。

a. 污染負(fù)荷率法。水產(chǎn)養(yǎng)殖污染負(fù)荷率是指生產(chǎn)1kg(或t)魚(yú)產(chǎn)生的某元素的污染負(fù)荷。其理論計(jì)算值等于餌料中含有的某元素量減去魚(yú)體中該元素含量。梁蔭等[9]運(yùn)用此法計(jì)算了黑龍灘水庫(kù)網(wǎng)箱養(yǎng)魚(yú)污染負(fù)荷量。以P為例,網(wǎng)箱養(yǎng)魚(yú)TP負(fù)荷量WTP等于污染負(fù)荷率fP乘以水庫(kù)網(wǎng)箱養(yǎng)魚(yú)凈產(chǎn)量Y,包括固體態(tài)和溶解態(tài)的磷污染物。其具體計(jì)算公式為

(5)

(6)

式中:Cf為餌料系數(shù),即投餌量與產(chǎn)魚(yú)量之比,無(wú)量綱;Pfood為餌料的磷質(zhì)量比,kg/t;Pfish為凈產(chǎn)魚(yú)的磷質(zhì)量比,kg/t。

b. 排污系數(shù)法。污染源排污系數(shù)指單位水產(chǎn)養(yǎng)殖面積上所產(chǎn)生的污染物負(fù)荷量,水產(chǎn)養(yǎng)殖污染物年排放量為排污系數(shù)與養(yǎng)殖面積的乘積。張偉[10]在計(jì)算昆山市養(yǎng)殖業(yè)污染物排放量時(shí),考慮到目前對(duì)湖泊高密度圍養(yǎng)的排污系數(shù)尚未找到參考資料,將湖泊養(yǎng)殖排污情況參照內(nèi)塘精養(yǎng)排污系數(shù)進(jìn)行計(jì)算,根據(jù)一般水產(chǎn)養(yǎng)殖排污系數(shù)及養(yǎng)殖面積,求得一般水產(chǎn)養(yǎng)殖污染物年排放量。熊?chē)?guó)中等[11]在對(duì)洱海湖濱區(qū)魚(yú)塘污染狀況的研究中,通過(guò)取樣調(diào)查分析得各污染指標(biāo)的排污系數(shù)及污染物負(fù)荷量。

2結(jié)果與分析

2.1納污能力計(jì)算結(jié)果

長(zhǎng)湖分區(qū)和水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布如圖1所示,各分區(qū)CODMn、NH3-N納污能力計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表1,其中水深、各污染物濃度數(shù)據(jù)來(lái)源于荊州市水文水資源勘測(cè)局提供的2012年12月長(zhǎng)湖水體水質(zhì)枯季調(diào)查與監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù),采用GIS進(jìn)行長(zhǎng)湖區(qū)域劃分,得各分區(qū)水域面積,進(jìn)而由面積和水深推求各分區(qū)水體體積,各分區(qū)污染物降解系數(shù)k(CODMn)和k(NH3-N)依據(jù)《全國(guó)地表水水環(huán)境容量核定技術(shù)復(fù)核要點(diǎn)》取值,水質(zhì)控制目標(biāo)按地表水Ⅲ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)取值,即CODMn、NH3-N水質(zhì)控制目標(biāo)濃度分別為6mg/L、1.0mg/L,湖泊出湖水量Qa為6.2億m3/a。長(zhǎng)湖CODMn、NH3-N納污能力計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表2、表3。

圖1　長(zhǎng)湖水域分區(qū)及水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布

水域面積/km2水深/m體積/萬(wàn)m3ρ(CODMn)/(mg·L-1)ρ(NH3-N)/(mg·L-1)k(CODMn)k(NH3-N)廟湖5.152.11081.56.30.630.050.08海子湖9.892.22175.82.850.390.10.1拾橋河口27.492.46597.63.70.330.10.1長(zhǎng)湖中部18.712.85238.83.20.670.10.08湖心40.722.811401.63.50.460.10.1后港13.983.04194.04.30.280.080.1毛李11.193.13468.93.70.400.10.1

表2　長(zhǎng)湖COD Mn納污能力計(jì)算過(guò)程　t/a

表3　NH 3- N納污能力計(jì)算過(guò)程　t/a

由表2、表3計(jì)算可得長(zhǎng)湖CODMn、NH3-N納污能力分別為85231.45t/a、14955.71t/a,事實(shí)上,采用均勻混合方法計(jì)算出的納污能力結(jié)果值偏大,一般偏不保守,故為了符合實(shí)際,需引入不均勻系數(shù)進(jìn)行訂正,《全國(guó)地表水水環(huán)境容量核定技術(shù)復(fù)核要點(diǎn)》中給出了明確的不均勻系數(shù)取值方法,本文中長(zhǎng)湖不均勻系數(shù)取0.1,因此長(zhǎng)湖CODMn納污能力計(jì)算結(jié)果值為8523.15t/a、NH3-N納污能力計(jì)算結(jié)果值為1495.57t/a。

由表2、表3可知,納污能力計(jì)算過(guò)程中的第二項(xiàng),即自凈容量所占比重最大,分別占CODMn、NH3-N納污能力的84.22%和80.28%。在空間分布上,長(zhǎng)湖不同分區(qū)的納污能力相差較大,其中大湖湖心的納污能力最大,其次為拾橋河口水域,廟湖水域最小。

長(zhǎng)湖TN、TP納污能力計(jì)算采用的設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表4,TN、TP水質(zhì)控制目標(biāo)按地表水Ⅲ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)取值,即TN、TP水質(zhì)控制目標(biāo)質(zhì)量濃度分別為1.0mg/L、0.05mg/L,分別采用狄龍(Dillon)模型和合田健模型,由式(2)~(4)計(jì)算得出長(zhǎng)湖不同水位條件下年允許入湖TN、TP容量(表5)。從表5可知,由Dillon模型和合田健模型兩種水質(zhì)模型計(jì)算出來(lái)的TN、TP納污能力相差不大,可以認(rèn)為計(jì)算結(jié)果較為可靠。正常水位與最高水位條件下TN、TP納污能力比較接近,僅相差2.1%～2.6%,最低水位下TN、TP納污能力與正常水位相差較大,差幅約為27.0%～37.6%,說(shuō)明低水位時(shí)隨著水量增大,納污能力明顯增加,高水位時(shí)隨著水量增大,納污能力增加幅度相對(duì)較小。

表4　設(shè)計(jì)參數(shù)

表5　TN、TP納污能力　t/a

2.2水產(chǎn)養(yǎng)殖污染負(fù)荷計(jì)算結(jié)果

長(zhǎng)湖水產(chǎn)養(yǎng)殖可分為周邊精養(yǎng)魚(yú)塘、子湖圍欄養(yǎng)殖，大湖圍網(wǎng)(欄)養(yǎng)殖兩部分。其中,長(zhǎng)湖周邊精養(yǎng)魚(yú)塘、子湖圍欄養(yǎng)殖面積為8.67km2,湖周邊養(yǎng)魚(yú)水深約2 m,魚(yú)種以四大家魚(yú)為主,河蟹占一定比例,湖邊魚(yú)塘和子湖養(yǎng)魚(yú)投肥投餌很普遍,故精養(yǎng)魚(yú)塘養(yǎng)殖產(chǎn)量很高,平均產(chǎn)鮮魚(yú)量為1100kg/hm2;長(zhǎng)湖大湖圍網(wǎng)(欄)養(yǎng)殖面積達(dá)56.67km2,占長(zhǎng)湖水面面積的46.3%,主要采取人工投種、以自然餌料資源為主的增殖方式,基本上不投餌、不投化肥。在養(yǎng)殖過(guò)程中,魚(yú)蝦所排泄的糞便、死魚(yú)死蝦等直接排入水體,產(chǎn)生大量的營(yíng)養(yǎng)元素和有機(jī)物,成為長(zhǎng)湖有機(jī)污染的主要污染源之一。同時(shí),長(zhǎng)湖湖內(nèi)密布的網(wǎng)欄、圍網(wǎng),也阻礙了水體的自然流動(dòng),嚴(yán)重影響水體正常的稀釋自凈功能。

a. 周邊精養(yǎng)魚(yú)塘及子湖養(yǎng)魚(yú)污染負(fù)荷量。長(zhǎng)湖周邊精養(yǎng)魚(yú)塘和子湖養(yǎng)魚(yú)所產(chǎn)生的COD、TN、TP污染負(fù)荷計(jì)算采用排污系數(shù)法,各項(xiàng)污染指標(biāo)的排污系數(shù)參照文獻(xiàn)[11]中的排污系數(shù),即COD、TN、TP的排污系數(shù)分別為281714kg/km2、22276kg/km2、2565kg/km2;由于魚(yú)種以四大家魚(yú)為主,NH3-N污染負(fù)荷量的計(jì)算參考文獻(xiàn)[12]中四大家魚(yú)的污染物排放系數(shù),即2.63kg/t。長(zhǎng)湖周邊精養(yǎng)魚(yú)塘和子湖養(yǎng)魚(yú)所產(chǎn)生的各項(xiàng)污染指標(biāo)的負(fù)荷量計(jì)算結(jié)果如表6所示。

表6　周邊精養(yǎng)魚(yú)塘和子湖養(yǎng)魚(yú)污染負(fù)荷量

注:表中養(yǎng)殖水面面積與年產(chǎn)量數(shù)據(jù)參考《湖北省長(zhǎng)湖水利綜合治理規(guī)劃報(bào)告》,下同。

b. 大湖圍網(wǎng)(欄)養(yǎng)殖污染負(fù)荷量。關(guān)于采用污染負(fù)荷率法計(jì)算水產(chǎn)養(yǎng)殖氮、磷污染物排放量的研究中,各研究中所采用的餌料系數(shù)、餌料中氮、磷含量和魚(yú)體中氮、磷含量等參數(shù)略有差別,但總體相差不大。黃德祥等[13]取魚(yú)類(lèi)氮、磷含量分別為3%、0.6%,飼料氮、磷含量分別為5%、1%,當(dāng)飼料系數(shù)為2時(shí),每生產(chǎn)1kg魚(yú),要消耗2kg飼料,其中氮約100g,磷約20g,而1kg魚(yú)體沉積的氮約為30g,磷為6g,因此,每生產(chǎn)1kg魚(yú),將有約70g氮和14g磷通過(guò)各種形式進(jìn)入水體。黃文鈺等[14-16]也都在各自的研究中采用了不同的污染負(fù)荷率。劉靜靜[17]依據(jù)2011年2—11月洪湖水產(chǎn)養(yǎng)殖的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),采用排污系數(shù)和化學(xué)分析法估算了洪湖水產(chǎn)養(yǎng)殖污染負(fù)荷。由于洪湖與長(zhǎng)湖都為四湖地區(qū)的大型天然湖泊,兩湖地理位置相鄰,水文氣候條件相近,且都面臨水產(chǎn)養(yǎng)殖污染嚴(yán)重的問(wèn)題,因此本研究中長(zhǎng)湖大湖圍網(wǎng)(欄)養(yǎng)殖污染負(fù)荷率參考洪湖水產(chǎn)養(yǎng)殖污染負(fù)荷率,通過(guò)洪湖水產(chǎn)養(yǎng)殖各項(xiàng)污染指標(biāo)的排放總量與魚(yú)類(lèi)總產(chǎn)量反推求得長(zhǎng)湖大湖圍網(wǎng)(欄)養(yǎng)殖的COD、NH3-N、TN、TP污染負(fù)荷質(zhì)量比分別為93.979kg/t、1.956kg/t、6.367kg/t、0.307kg/t,并據(jù)此計(jì)算得長(zhǎng)湖大湖圍網(wǎng)(欄)養(yǎng)殖污染負(fù)荷量(表7)。

由計(jì)算所得的長(zhǎng)湖周邊精養(yǎng)魚(yú)塘、子湖養(yǎng)魚(yú)污染負(fù)荷量與長(zhǎng)湖大湖水產(chǎn)養(yǎng)殖污染負(fù)荷量可得長(zhǎng)湖水產(chǎn)養(yǎng)殖污染負(fù)荷總量(表8)。由表8可知,大湖圍網(wǎng)(欄)養(yǎng)殖面積雖遠(yuǎn)大于湖周邊精養(yǎng)魚(yú)塘和子湖圍欄面積,但其產(chǎn)生的污染負(fù)荷卻低于湖周邊精養(yǎng)魚(yú)塘和子湖精養(yǎng)所產(chǎn)生的污染負(fù)荷,這主要是由于湖周邊精養(yǎng)魚(yú)塘及子湖精養(yǎng)養(yǎng)殖密度大,且在養(yǎng)殖過(guò)程中大量投餌,未被利用的餌料以及魚(yú)類(lèi)的排泄物進(jìn)入水體,使得水體中污染物負(fù)荷量大大增加,而大湖圍網(wǎng)(欄)養(yǎng)殖投餌量少,且養(yǎng)殖密度相對(duì)較小,所產(chǎn)生的污染物負(fù)荷量就相對(duì)較小。此外,由表6、表7可以得出,長(zhǎng)湖水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)域主要集中在沙洋縣,其魚(yú)產(chǎn)量占長(zhǎng)湖總量的54.59%,養(yǎng)殖水面面積占長(zhǎng)湖水產(chǎn)養(yǎng)殖總面積的53.03%,其次為沙市區(qū),其魚(yú)產(chǎn)量與養(yǎng)殖水面面積所占比例分別為32.62%、33.55%,荊州區(qū)所占比例最小,僅為12.79%、13.42%。

表7　大湖圍網(wǎng)(欄)養(yǎng)殖污染負(fù)荷量

表8　長(zhǎng)湖水產(chǎn)養(yǎng)殖污染負(fù)荷總量

將長(zhǎng)湖各項(xiàng)污染指標(biāo)的納污能力與水產(chǎn)養(yǎng)殖污染負(fù)荷進(jìn)行對(duì)比(表9)可知,由水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)生的COD、TP污染負(fù)荷量在長(zhǎng)湖納污能力中占據(jù)相當(dāng)大的比重,水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)于長(zhǎng)湖COD、TP污染貢獻(xiàn)較大;由水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)生的TN負(fù)荷占長(zhǎng)湖TN納污能力的14.49%,水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)長(zhǎng)湖TN污染有一定程度的貢獻(xiàn);而由水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)生的NH3-N污染負(fù)荷量?jī)H占長(zhǎng)湖NH3-N納污能力的3.48%,說(shuō)明水產(chǎn)養(yǎng)殖基本不會(huì)造成NH3-N污染。由表8可知,長(zhǎng)湖水產(chǎn)養(yǎng)殖所產(chǎn)生的污染負(fù)荷中65.58%的COD、68.98%的TN、84.18%的TP來(lái)源于湖邊精養(yǎng)魚(yú)塘和子湖養(yǎng)魚(yú),可見(jiàn)投肥投餌對(duì)于COD、TN、TP污染負(fù)荷的增加有很大的影響,因此,在養(yǎng)殖過(guò)程中減少投肥投餌是防止長(zhǎng)湖COD、TN、TP污染的必要且有效的措施,對(duì)于保護(hù)長(zhǎng)湖水環(huán)境具有重要的意義。此外,還需通過(guò)降低湖內(nèi)養(yǎng)殖密度來(lái)減少水產(chǎn)養(yǎng)殖污染負(fù)荷量,以改善長(zhǎng)湖水體環(huán)境。

表9　長(zhǎng)湖納污能力與水產(chǎn)養(yǎng)殖污染負(fù)荷對(duì)比 　t/a

3結(jié)論

a. 長(zhǎng)湖CODMn、NH3-N、TN、TP的納污能力分別為8523.15t/a、1495.57t/a、1932.70t/a、96.64t/a,由水產(chǎn)養(yǎng)殖所產(chǎn)生的COD、NH3-N、TN、TP污染負(fù)荷量分別為3724.10t/a、51.98t/a、279.96t/a、26.42t/a。

b. 水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)長(zhǎng)湖COD、TP污染貢獻(xiàn)較大,且絕大部分的水產(chǎn)養(yǎng)殖COD、TN、TP污染負(fù)荷源于投肥投餌,因此減少投肥投餌是防止長(zhǎng)湖有機(jī)污染和富營(yíng)養(yǎng)化的有效措施。

c. 由于數(shù)據(jù)和計(jì)算方法等的限制,文中計(jì)算所得納污能力無(wú)法體現(xiàn)其在時(shí)間上的動(dòng)態(tài)性,因此在納污能力的動(dòng)態(tài)變化方面仍有待進(jìn)一步研究;由于不均勻系數(shù)的取值對(duì)納污能力計(jì)算結(jié)果影響很大,因此更加精確的不均勻系數(shù)取值對(duì)于準(zhǔn)確計(jì)算納污能力具有重要意義。

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