洞庭湖水環(huán)境安全分析與調(diào)控措施研究

劉詠梅

（湖南水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 長(zhǎng)沙市 410131）

洞庭湖水環(huán)境安全分析與調(diào)控措施研究

劉詠梅

（湖南水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 長(zhǎng)沙市 410131）

結(jié)合洞庭湖環(huán)保局提供的多年連續(xù)的水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果及結(jié)論，針對(duì)洞庭湖區(qū)水生態(tài)環(huán)境存在的主要問題及成因，從工程措施與非工程措施兩方面探索洞庭湖區(qū)生態(tài)修復(fù)現(xiàn)狀及湖區(qū)水環(huán)境保護(hù)過(guò)程中可能存在的難點(diǎn)重點(diǎn)提出了洞庭湖區(qū)的生態(tài)修復(fù)的對(duì)策，力求切實(shí)有效地恢復(fù)洞庭湖的生態(tài)環(huán)境。

洞庭湖 水生態(tài) 富營(yíng)養(yǎng)化 生態(tài)修復(fù) 措施

洞庭湖是我國(guó)第二大淡水湖泊，位于湖南省北部，荊江河段南岸，其水環(huán)境質(zhì)量狀況對(duì)于我國(guó)中部地區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)以及實(shí)現(xiàn)“中部崛起”戰(zhàn)略具有至關(guān)重要的作用。20世紀(jì)50年代洞庭湖本底水質(zhì)尚好，洞庭湖水質(zhì)多在Ⅱ類至Ⅲ類之間，基本處于清潔和輕度污染狀態(tài)。但進(jìn)入21世紀(jì)后，湖區(qū)多數(shù)水域已受到不同程度的污染，2003年洞庭湖的營(yíng)養(yǎng)鹽狀態(tài)已經(jīng)處于中-富營(yíng)養(yǎng)化水平，2008年洞庭湖藍(lán)藻爆發(fā)面積達(dá)到10 km，2009年洞庭湖全年水質(zhì)類別為劣V類，富營(yíng)養(yǎng)化比較嚴(yán)重，且水質(zhì)呈不斷惡化的態(tài)勢(shì)。

1 洞庭湖各區(qū)域水質(zhì)狀況分析及結(jié)論

根據(jù) 《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002），對(duì)湖南省洞庭湖環(huán)境監(jiān)測(cè)站提供2007~2012年洞庭湖的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行水質(zhì)狀況評(píng)價(jià)（如表1）。

參照 《湖、庫(kù)營(yíng)養(yǎng)化程度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)洞庭湖2007～2012年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以得到，西洞庭湖區(qū)的營(yíng)養(yǎng)指數(shù)在 35～55之間，達(dá)到中-富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。西洞庭湖區(qū)水中的氮磷含量相對(duì)過(guò)高，已經(jīng)達(dá)到了富營(yíng)養(yǎng)化的潛在的風(fēng)險(xiǎn)，但因?yàn)楝F(xiàn)在西洞庭湖區(qū)獨(dú)特的水沙狀況，避免了富營(yíng)養(yǎng)化的危機(jī)，所以表現(xiàn)不是十分顯著，不至于發(fā)生水華。南洞庭湖區(qū)的營(yíng)養(yǎng)指數(shù)在 42～57之間，達(dá)到中-富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。湖區(qū)水體中的氮磷濃度較高。所以，氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽超標(biāo)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的潛在危險(xiǎn)不容忽視。東洞庭湖區(qū)的營(yíng)養(yǎng)指數(shù)在 37～60之間，達(dá)到中-富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。東洞庭湖區(qū)曾出現(xiàn)過(guò)大規(guī)模水華爆發(fā)現(xiàn)象，且統(tǒng)計(jì)資料顯示，影響洞庭湖水質(zhì)的主要污染指標(biāo)為氮、磷元素，而且兩項(xiàng)污染指標(biāo)歷年來(lái)一直維持在較高的濃度水平，且近年來(lái)呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)，成為東洞庭湖水質(zhì)惡化的重要因子。

2 水污染成因分析

西洞庭湖水質(zhì)污染的主要原因有兩個(gè)方面：一是因?yàn)槲鞫赐ズ饕牒饔蛏嫌蔚母鞔蠊I(yè)城市工業(yè)污水的大量排放；二是入湖流域所經(jīng)過(guò)的城鎮(zhèn)的生活廢水未經(jīng)處理就匯入湖體。據(jù)調(diào)查，西洞庭湖周圍工業(yè)廢水年排放量近億噸，且未經(jīng)任何處理，湖區(qū)周圍居民的生活廢水的排放量也不容忽視，工業(yè)廢水主要是造紙和化肥行業(yè)的排放量較大。

南洞庭湖水質(zhì)污染主要是農(nóng)業(yè)面源污染，南洞庭湖區(qū)域的地勢(shì)平坦，土地肥沃，擁有大面積的農(nóng)業(yè)種植和養(yǎng)殖區(qū)，大量農(nóng)藥化肥及畜禽糞便，不僅僅造成了流域內(nèi)土壤污染嚴(yán)重，也間接地增加了湖區(qū)內(nèi)各河流的氮、磷含量。在南洞庭湖區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)種植過(guò)程中化肥的使用巨大，同時(shí)畜禽養(yǎng)殖業(yè)具有量多、面廣的特點(diǎn)，每年都有近萬(wàn)噸的畜禽糞便排出。所以，南洞庭湖的農(nóng)業(yè)面源污染解決起來(lái)相對(duì)難度較大。

表1 洞庭湖各區(qū)域2012年水質(zhì)評(píng)價(jià)與營(yíng)養(yǎng)化程度統(tǒng)計(jì)表

東洞庭水質(zhì)污染的主要因素是生活污染，東洞庭湖是洞庭湖湖系中最大的湖泊，著名的岳陽(yáng)樓就坐落在湖邊，所以東洞庭湖是著名的旅游勝地，是整個(gè)洞庭湖區(qū)人口最為稠密的地區(qū)。

大量的人口導(dǎo)致生活污染帶來(lái)的麻煩也越發(fā)顯著。來(lái)自居民廚房、廁所、洗衣機(jī)用水及生活垃圾所產(chǎn)生的生活污水最終都排入湖中。其中，城市生活污水直接排入河流濕地，污染嚴(yán)重，而農(nóng)村生活污水隨水漫流，經(jīng)過(guò)多處濕地系統(tǒng)的降解后，污染相對(duì)較輕。據(jù)計(jì)算，每日流入洞庭湖的生活污水量數(shù)字龐大，相當(dāng)于每日排入洞庭湖純氮10余噸，純磷1 t，構(gòu)成了東洞庭湖的主要污染源。同時(shí)，東洞庭湖區(qū)還有造紙業(yè)和紡織業(yè)等相關(guān)工業(yè)污染產(chǎn)業(yè),這些產(chǎn)污嚴(yán)重的企業(yè)只有少數(shù)的規(guī)模較大的工廠配備污水處理設(shè)備，其余工廠企業(yè)不具備污水處理能力，這也是東洞庭湖區(qū)污染的原因。

3 洞庭湖區(qū)富營(yíng)養(yǎng)化的危害

湖泊水庫(kù)在人類生產(chǎn)生活中起不可或缺的作用。它為城市生活提日常用水、水生動(dòng)植物生存所必須的水和綠化美觀所用的水及重要的水利防洪用水等，然而水體富營(yíng)養(yǎng)化所帶來(lái)的危害已經(jīng)嚴(yán)重影響了我國(guó)眾多湖泊水源的利用。湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的所帶來(lái)的危害眾多，主要?dú)w納為以下幾點(diǎn)：

（1）降低水體的透明度。

這次演出他老婆沒像往常一樣因擔(dān)心他而相跟上來(lái)。老太太把一只蚊子打死在廚房窗戶上，看著臟，就上灶臺(tái)擦，結(jié)果下不來(lái)了，喊王爺，王爺在另一端屋子做木偶，太專心，沒聽到，老太太只好自己跳下來(lái)，就崴了腳。這些天被他大兒子在城里的樓房里照顧著。每天，王爺打電話過(guò)去問問情況。

高程度營(yíng)養(yǎng)水平的水里生長(zhǎng)著各種藻類，主要以藍(lán)藻、綠藻為主。其中，有些藻類會(huì)大量的平鋪在水面上，像綠色的床鋪一樣，這樣導(dǎo)致水體的透明度降低了，高度富營(yíng)養(yǎng)的地方的透明度只有零點(diǎn)幾米，非常影響水體中的動(dòng)植物的呼吸，導(dǎo)致水中生物的肆意繁殖，需要大量的氧氣，最終導(dǎo)致水中缺氧，然后，水中的含氧量過(guò)多或者過(guò)少都會(huì)對(duì)水生動(dòng)物有影響，影響水生生物的生命安全。

（2）長(zhǎng)期堆積產(chǎn)生有毒氣體。

高程度富營(yíng)養(yǎng)的水體所產(chǎn)生的有機(jī)物質(zhì)長(zhǎng)時(shí)間的聚集在水底，在缺氧甚至厭氧的環(huán)境下產(chǎn)生的有毒的氣體，和多數(shù)浮游生物所產(chǎn)生的生物所產(chǎn)生的毒素都會(huì)對(duì)水生動(dòng)物的生長(zhǎng)帶來(lái)不同程度的影響。

（3）長(zhǎng)期飲用誘發(fā)疾病。

高程度營(yíng)養(yǎng)化所產(chǎn)生的一些藻類所排泄出類似有毒的東西，有毒有害的物質(zhì)混入水中后,如果被牛馬等飲入口中,會(huì)導(dǎo)致牛馬等的腸胃道的各類病害。且高營(yíng)養(yǎng)化的水中含有一定量的亞硝酸鹽和硝酸鹽，人類和動(dòng)物若長(zhǎng)期飲用這種含量超標(biāo)的水，會(huì)引起中毒或者導(dǎo)致疾病等等。

（4）影響生態(tài)系統(tǒng)平衡性。

在一般條件下，水體中的多種多樣動(dòng)植物都應(yīng)該處于均衡的態(tài)勢(shì)。而且，如果水體被某種污染破壞了，出現(xiàn)高營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)時(shí)，該種一般狀況的生態(tài)平穩(wěn)就被打破了，這其中某些種類的動(dòng)植物將被取代，而另外一批動(dòng)植物種類則飛速生長(zhǎng)，這樣的生物種類異常演替會(huì)導(dǎo)致水生動(dòng)植物的穩(wěn)定性和多樣性遭到前所未有的破壞，使得生態(tài)系統(tǒng)失衡。

湖泊水體如果出現(xiàn)高度營(yíng)養(yǎng)的狀況，就會(huì)出現(xiàn)藻類大范圍的肆意生長(zhǎng)，水體的透明度明顯降低，水質(zhì)變差，臭味很濃，非常影響湖庫(kù)的觀光旅游業(yè)，間接地導(dǎo)致該湖區(qū)旅游價(jià)值的失去。而且富營(yíng)養(yǎng)水域過(guò)多的浮游動(dòng)植物的爆發(fā)，還容易使得水上通道擁堵，嚴(yán)重阻礙水運(yùn)交通。

4 洞庭湖區(qū)水環(huán)境安全調(diào)控措施

4.1 水利工程措施

（1）三峽調(diào)度。2003年三峽水庫(kù)全面蓄水以來(lái)，造成豐水期進(jìn)入洞庭湖水量減少，枯水期清水下泄，沖刷荊江河道，進(jìn)一步減少進(jìn)入洞庭湖水量，造成洞庭湖區(qū)水量逐漸減少，納污能力減弱，水環(huán)境狀況不斷惡化。三峽工程的建設(shè)與運(yùn)行一定程度上改變了長(zhǎng)江中下游江湖關(guān)系，進(jìn)而對(duì)洞庭湖水環(huán)境產(chǎn)生顯著影響。因此，需要通過(guò)三峽工程合理調(diào)度，配套相應(yīng)管道泵站工程，增加枯水期入洞庭湖水量，增加敏感地區(qū)關(guān)鍵時(shí)段湖泊水環(huán)境容量減緩其對(duì)洞庭湖水環(huán)境質(zhì)量的影響。

（2）松滋口建閘及三口河道清淤治理。建設(shè)松滋口閘控工程，通過(guò)江湖統(tǒng)一調(diào)度，保障枯水期三口及洞庭湖水系環(huán)境容量。多年來(lái)，三口洪道逐年淤積，分流分沙呈不斷減少趨勢(shì)，其中藕池口衰退較嚴(yán)重。因此，三口地區(qū)建閘結(jié)合泵站建設(shè)，將水質(zhì)總體為III類水的長(zhǎng)江水引入三口水系，可有效增加三口水系水環(huán)境容量，促進(jìn)枯水季節(jié)三口河系地區(qū)水體交換，改善三口水系水質(zhì)。

（3）四水流域大中型控制性樞紐工程的聯(lián)合調(diào)度。湘、資、沅、澧四水流域已在或在建大中型水庫(kù)眾多，以往單一水庫(kù)的調(diào)用水不足以改善進(jìn)入洞庭湖流量與水體質(zhì)量，加大四水進(jìn)入洞庭湖水量，尤其保證在枯水期水量的增加，需要對(duì)四水各流域大中型水庫(kù)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度，保證較好水環(huán)境質(zhì)量的同時(shí)，加大進(jìn)入洞庭湖的流量。

4.2 非工程措施

（1）提高城鎮(zhèn)生活廢水處理率，減少城鎮(zhèn)生活廢水污染。洞庭湖區(qū)城市化進(jìn)程不斷加速進(jìn)行，城市生活廢水污染負(fù)荷將進(jìn)一步加重。通過(guò)新建、改建、擴(kuò)建污水處理廠，建設(shè)污水收集管網(wǎng)，提升污水處理廠技術(shù)水平，提高區(qū)域生活廢水處理率，減少點(diǎn)源污染直接入河。尤其對(duì)居民生活排污所包含的氮元素和磷元素則更需要加強(qiáng)控制。對(duì)排放設(shè)施和排水管網(wǎng)體系進(jìn)行改造提高污水處理能力。

（2）加快農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，削減養(yǎng)殖廢棄物入河量。洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展存在經(jīng)營(yíng)分散、技術(shù)水平低、管理較為落后等特點(diǎn)，通過(guò)產(chǎn)業(yè)補(bǔ)貼、政府配套投入、培育專業(yè)市場(chǎng)等措施，加快本地區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，為產(chǎn)業(yè)升級(jí)和規(guī)?；?jīng)營(yíng)提供有力支持和良好環(huán)境。建設(shè)多種專業(yè)的農(nóng)業(yè)科技支撐體系，著力已有成熟農(nóng)業(yè)科技的推廣應(yīng)用,重點(diǎn)改進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)飼料的配方和施用方式，從源頭上削減養(yǎng)殖廢棄物產(chǎn)生量。

（3）優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，推進(jìn)清潔生產(chǎn)，強(qiáng)化源頭控制和末端治理。洞庭湖區(qū)正處于快速工業(yè)化的進(jìn)程，雖然目前工業(yè)污染負(fù)荷尚未超出本地區(qū)環(huán)境容量，但未來(lái)新增工業(yè)產(chǎn)值所伴隨的污染負(fù)荷極可能造成嚴(yán)重的環(huán)境壓力。因此，本地區(qū)工業(yè)化過(guò)程應(yīng)在規(guī)劃中貫徹環(huán)保理念，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，改善空間布局，推動(dòng)配套產(chǎn)業(yè)發(fā)展，注重規(guī)模效應(yīng)，減少分散、無(wú)序發(fā)展造成的污染。工業(yè)化過(guò)程中應(yīng)積極扶持、激勵(lì)清潔生產(chǎn)工作，強(qiáng)化源頭控制。

（4）逐步開展河道、湖體生態(tài)恢復(fù)工作。通過(guò)建設(shè)生態(tài)河道、生態(tài)駁岸、生態(tài)浮島、河濱帶植被恢復(fù)、湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)重建等工作，減少陸上面源污染入河、入湖量，同時(shí)不斷改善水體自凈能力，提高水體環(huán)境容量。

（5）減少水體內(nèi)污染源。內(nèi)污染是指湖內(nèi)被污染的底層的泥土、湖泊水中的動(dòng)物養(yǎng)殖、湖周邊景觀的生態(tài)旅游以及湖泊上的交通運(yùn)輸?shù)?。在控制?nèi)污染源方面，不同污染均有相應(yīng)技術(shù)可以控制。對(duì)于帶有污染物的底層泥土我們可以采取將污染物封閉到泥土里，禁止其釋放到水體中，還可以采取疏浚的方法將被污染底泥移出水源地；對(duì)于較淺的水域，若其中是氮元素和磷元素過(guò)多的底泥，我們通?？梢圆扇∪斯しN植可吸收利用氮磷元素的沉水或者挺水植物，然后收割植物從而將營(yíng)養(yǎng)鹽從水中提取出來(lái)。湖泊水產(chǎn)養(yǎng)殖的污染物主要源于過(guò)多的投放飼料，水生生物吃不完，導(dǎo)致在水中殘留，以及養(yǎng)殖水生動(dòng)物所排泄的物質(zhì)，針對(duì)這一問題，我們可以運(yùn)用科學(xué)的立體養(yǎng)殖方法，設(shè)計(jì)相對(duì)合適的飼養(yǎng)稀疏度、合理地控制投放餌料的重量等。然而對(duì)于湖泊周邊的旅游觀光和水上交通運(yùn)行所導(dǎo)致的污染應(yīng)通過(guò)相關(guān)部門對(duì)游客數(shù)量和船只的數(shù)量合理控制，合理安排旅游路線等方法予以解決。

5 結(jié)語(yǔ)

本文應(yīng)用洞庭湖區(qū)長(zhǎng)系列的水文水質(zhì)同步監(jiān)測(cè)資料，以及野外考察資料，研究了洞庭湖水質(zhì)變化的影響。主要結(jié)論如下：針對(duì)洞庭湖面臨的嚴(yán)重水環(huán)境問題及產(chǎn)生的原因，從水利工程調(diào)度及非工程控源兩個(gè)方面對(duì)改善洞庭湖水環(huán)境質(zhì)量狀況提出了綜合調(diào)控策略。

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2015-12-06）

劉詠梅（1971-），女，碩士研究生，副教授，高級(jí)工程師，主要從事水利水電工程設(shè)計(jì)及專業(yè)教學(xué)工作。