濟南市大明湖治理前后水環(huán)境變化分析及治理對策

劉洪林 曲 玲

一、前言

大明湖歷史悠久，湖名見諸文字已有一千四百多年，至清代已形成“四面荷花三面柳，一城山色半城湖”的秀麗景色，是全國著名的風(fēng)景游覽區(qū)。由于歷史遺留原因，大明湖南岸每天約有7000m3未經(jīng)任何處理的生活污水排入湖內(nèi)，造成了大明湖水質(zhì)惡化。2007年10月濟南市政府決定對大明湖進行擴建和整治，歷時兩年，擴建后總面積由74 hm2擴大到103.4 hm2，新增水面 11.7 hm2、陸地 17.7 hm2，挖湖65.1 萬 m3，清淤 21.53 萬 m3，大明湖水生態(tài)環(huán)境有了初步好轉(zhuǎn)。但由于進入大明湖的污水尚未徹底截留，大明湖整體環(huán)境還沒有達到預(yù)期效果。

本文收集整理了2004～2015年期間逐月的水環(huán)境監(jiān)測資料，經(jīng)過水環(huán)境質(zhì)量和營養(yǎng)狀態(tài)評價，分析了大明湖擴建治理前后的水質(zhì)和水生態(tài)變化，并根據(jù)目前大明湖水環(huán)境質(zhì)量狀況，提出了維護大明湖水生態(tài)環(huán)境的治理措施。

二、水環(huán)境質(zhì)量評價

1.水質(zhì)類別評價

大明湖水功能區(qū)劃為景觀娛樂用水區(qū)，水質(zhì)目標(biāo)為水環(huán)境質(zhì)量Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，對2004～2015年水質(zhì)進行逐月和年均值類別評價，見表1。

表1 大明湖2004～2015年水質(zhì)類別評價結(jié)果表

由表1可見，大明湖擴建治理前（2004～2008年）水環(huán)境質(zhì)量較差，超出水功能區(qū)目標(biāo)占監(jiān)測頻次的46.7%，其中Ⅴ類水質(zhì)占30.0%，劣Ⅴ類水質(zhì)占16.7%，劣Ⅴ類主要集中在汛期（7～9月）。治理后 2009～2015年水環(huán)境質(zhì)量有明顯好轉(zhuǎn)，水環(huán)境質(zhì)量符合Ⅳ類以上標(biāo)準(zhǔn)的頻次已由治理前的53.7%上升到76.2%。超出Ⅳ類水質(zhì)主要出現(xiàn)在2011年和2013年的非汛期（3～5月）。

大明湖主要超標(biāo)項目有總磷、五日生化需氧量（BOD5）和化學(xué)需氧量（COD）。說明大明湖水環(huán)境的特征，即湖體水質(zhì)含磷、氮量較高，且具有一定的可生化性（即生化需氧量略高）。而工業(yè)和有機污染指標(biāo)（氨氮、化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)）基本符合相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

2.富營養(yǎng)化評價

按照《地表水資源質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)程》（SL395-2007）中技術(shù)要求，選取總磷、總氮、葉綠素a和高錳酸鹽指數(shù)，采用指數(shù)法，對大明湖2004～2015年監(jiān)測資料進行營養(yǎng)狀態(tài)評價，評價結(jié)果見表2。

由表2可見，大明湖擴建治理前后水體營養(yǎng)狀態(tài)評價基本為中度富營養(yǎng)，擴建治理前營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)在65～70之間，擴建治理后營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)略有下降，在60左右。

表2 大明湖2004～2015年營養(yǎng)狀態(tài)評價結(jié)果表

三、變化趨勢分析

1.主要污染物質(zhì)超標(biāo)倍數(shù)分析

由水質(zhì)評價結(jié)果得出，大明湖主要超標(biāo)污染物總磷和五日生化需氧量，統(tǒng)計2004～2015年均值的超標(biāo)倍數(shù)變化，見圖1和圖2。

由污染物質(zhì)超標(biāo)倍數(shù)變化圖來看，大明湖擴建治理前五日生化需氧量和總磷超標(biāo)倍數(shù)在0.7左右；擴建治理后除2013年枯水年份之外，超標(biāo)倍數(shù)降至0.3以下，超標(biāo)倍數(shù)整體下降。

2.季節(jié)性Kendall趨勢分析

季節(jié)性Kendall檢驗法是將歷年相同月份的水質(zhì)資料進行比較，如果后面的值（時間上）高于前面的值記為“+”號，否則記作“-”號。如果加號的個數(shù)比減號的多，則可能為上升趨勢，類似地，如果減號的個數(shù)比加號的多，則可能為下降趨勢。分析結(jié)果可分為三類五級。三類為上升、下降和無趨勢；五級為高度顯著上升、顯著上升、無趨勢、顯著下降和高度顯著下降。

圖1 大明湖五日生化需氧量超標(biāo)倍數(shù)變化圖

圖2 大明湖總磷超標(biāo)倍數(shù)變化圖

圖3 大明湖營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)變化圖

表3 大明湖2004～2015年趨勢分析Kendall檢驗結(jié)果表

選取溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總磷、總氮、銅、鋅、氟化物、硒、砷、汞、鎘、鉻（六價）、鉛、氰化物、揮發(fā)酚、陰離子表面活性劑、硫化物、硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽氮、鐵、錳（25項），采用季節(jié)性Kendall檢驗方法對大明湖擴建治理前2004～2008年和治理后2009～2015年監(jiān)測資料主要監(jiān)測參數(shù)分別進行分析評價，評價結(jié)果見表3。

評價結(jié)果顯示大明湖擴建治理前五年2004～2008年，氨氮、氯化物和陰離子表面活性劑是高度顯著上升，總氮和硫酸鹽是顯著上升，溶解氧顯著下降，說明治理前大明湖水質(zhì)有繼續(xù)惡化的趨勢。治理后2009～2015年，只有氯化物高度顯著上升，揮發(fā)酚顯著下降，其他參數(shù)沒有明顯升降趨勢。說明大明湖擴建治理后水質(zhì)趨于穩(wěn)定，惡化趨勢受到有效控制。

3.富營養(yǎng)化變化分析

統(tǒng)計2004～2015年大明湖水體營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)，見圖3。

由圖3可見，大明湖擴建治理前和擴建治理后富營養(yǎng)狀態(tài)均各保持一個較為平穩(wěn)狀態(tài)，但從營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)上來看，擴建治理前營養(yǎng)指數(shù)在65～70之間，擴建治理后基本維持在60左右，擴建治理后比擴建治理前降低了約10%。

四、污染成因及對策建議

1.污染成因

通過對大明湖擴建擴建治理前后水環(huán)境和水生態(tài)評價和變化分析得出，大明湖擴建治理后水環(huán)境和水生態(tài)發(fā)生了初步好轉(zhuǎn)，但尚不能完全達到景觀娛樂用水區(qū)Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，分析其原因如下：

（1）據(jù)調(diào)查，大明湖擴建治理前每天約有7000 m3未經(jīng)任何處理的生活污水排入湖內(nèi)，擴建治理后，實施污水截流4000 m3，但仍有3000m3進入湖區(qū)。

（2）大明湖是由城內(nèi)眾泉匯流而成的天然湖泊，清潔水源主要來自市區(qū)諸泉的匯聚。據(jù)分析，大明湖每天需要清潔水源3.83萬m3，市區(qū)諸泉的水量滿足不了大明湖所需的清潔水源需求。

（3）大明湖經(jīng)過擴建后，總面積由74hm2擴大到 103.4hm2，新增水面 11.7hm2，湖內(nèi)環(huán)境容量有所提高，但由于湖區(qū)內(nèi)水體流動較慢，水體自凈能力需要進一步提高。

2.對策建議

大明湖擴建治理后，人為排污和缺少清潔水源補充是影響大明湖水體進一步好轉(zhuǎn)的主要原因，為此提出以下建議：

（1）加大大明湖的治污力度，收集和攔截全部排向大明湖的廢水，匯集到污水處理廠處理后達標(biāo)排放，實現(xiàn)公園以外工業(yè)和生活污水的“零入湖”。

（2）引入清潔水源，在清潔泉水進入湖區(qū)同時，將污水處理廠處理達標(biāo)的水重新引入湖區(qū)，保證湖區(qū)對清潔水源的要求，提高湖區(qū)水體的環(huán)境容量。

（3）增加湖區(qū)噴水設(shè)施，加強水體與空氣的交換，提高水體的自凈能力■