武漢東湖水資源環(huán)境質(zhì)量研究進(jìn)展

羅雨夕

摘要：在文獻(xiàn)資料分析研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)武漢東湖生態(tài)質(zhì)量下降、水污染嚴(yán)重等問題，詳細(xì)論述了國內(nèi)對(duì)東湖湖泊水資源環(huán)境進(jìn)行的水質(zhì)污染成因調(diào)查、富營養(yǎng)化狀況分析、沉積物重金屬分布特性、濕地生物多樣性現(xiàn)狀以及治理方略與措施等應(yīng)用研究狀況?；谇叭思艾F(xiàn)有的研究成果，提出了東湖水資源環(huán)境質(zhì)量的改善在于整個(gè)東湖區(qū)域生態(tài)環(huán)境優(yōu)化的治理對(duì)策。

關(guān)鍵詞：東湖湖泊;水資源環(huán)境;水污染與富營養(yǎng)化;沉積物重金屬分布;濕地生物多樣性;治理方略與措施

中圖分類號(hào)：X52

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-9941（2018）8-0008-03

1 引言

東湖位于武漢市武昌區(qū)的東北部，整體面積32.5km2，是長(zhǎng)江中游一個(gè)淺水型內(nèi)陸湖泊。作為國內(nèi)水域面積最大的城中湖，東湖發(fā)揮著調(diào)蓄雨水、生態(tài)調(diào)節(jié)、景觀娛樂、水產(chǎn)養(yǎng)殖、生活供水等多種功能，對(duì)武漢城市環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展有著重要影響。近年來，由于東湖區(qū)域內(nèi)三大產(chǎn)業(yè)的加速發(fā)展和城鎮(zhèn)化建設(shè)的進(jìn)程加快，東湖湖泊資源消耗頻率增大，使東湖生態(tài)環(huán)境質(zhì)量嚴(yán)重下降，對(duì)社會(huì)造成了不良影響，國務(wù)院、地方政府以及社會(huì)機(jī)構(gòu)都十分重視。國內(nèi)專家學(xué)者對(duì)東湖生態(tài)環(huán)境資源污染特征進(jìn)行了定性定量分析研究，豐富和發(fā)展了東湖水資源環(huán)境整治的方法和對(duì)策，對(duì)實(shí)現(xiàn)東湖生態(tài)環(huán)境的綜合治理和湖泊資源可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。

2 東湖水質(zhì)與富營養(yǎng)化研究

東湖作為武漢市第二大內(nèi)陸湖泊，出現(xiàn)的水質(zhì)污染和富營養(yǎng)化成為了東湖水資源環(huán)境研究的主要問題。找到東湖水質(zhì)污染原因以及治理水環(huán)境污染的有效辦法，對(duì)更好地控制東湖水體富營養(yǎng)化與改善東湖水質(zhì)具有重要意義。

2.1 東湖水質(zhì)污染成因研究

湖區(qū)水質(zhì)污染來源主要有兩方面，一是點(diǎn)源污染，二是面源污染。點(diǎn)源污染就是城市居民當(dāng)中產(chǎn)生的生活污水和周邊工業(yè)區(qū)排放出的污染物;面源污染就是城市地表徑流、降雨和底泥污染等污染源[1]。點(diǎn)源污染產(chǎn)牛的污水，未經(jīng)處理就直接排放到湖里，污水中所含大量營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入湖泊，使湖區(qū)水體的富營養(yǎng)化程度加劇。面源污染即湖區(qū)周邊地區(qū)因降雨形成地表徑流，將地表的大量污染物帶人湖中.污染物不僅量大且濃度非常高。

周新萌等的研究，表明了點(diǎn)源污染和面源污染直接導(dǎo)致了東湖水質(zhì)污染超標(biāo)惡化以及水質(zhì)的富營養(yǎng)化[2]。而陳威等也提出，東湖富營養(yǎng)化的形成主要是水體中磷元素過量，主要原因是點(diǎn)源污染。并指出在控制點(diǎn)源污染的同時(shí)，控制面源污染也十分重要[3]。

2.2 東湖水質(zhì)與富營養(yǎng)化關(guān)系研究

水體富營養(yǎng)化已成為當(dāng)前嚴(yán)重影響生態(tài)安全、制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、降低居民生活質(zhì)量的一大因素。湖泊水質(zhì)的富營養(yǎng)化主要是由于N/P等營養(yǎng)元素的過量排放，在湖泊生態(tài)系統(tǒng)中積累并超過其負(fù)荷能力造成的。一般來說，湖區(qū)水體質(zhì)量與富營養(yǎng)化呈正比例關(guān)系。水體污染程度愈重，富營養(yǎng)化程序愈高。

陶新園等通過定點(diǎn)定時(shí)采樣、水質(zhì)分析等方法，對(duì)東湖不同區(qū)域不同月份水體水質(zhì)和富營養(yǎng)化進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，東湖4個(gè)區(qū)域湖水細(xì)菌總數(shù)與湖水富營養(yǎng)化程度呈現(xiàn)正相關(guān)[4]。甘義群等對(duì)東湖富營養(yǎng)化做出了分析，采用營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法對(duì)東湖富營養(yǎng)化進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：富營養(yǎng)化的水體占到整個(gè)面積的六成以上[5]。

從以上研究成果町以看出，隨著城市化建設(shè)的腳步加快，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展大幅增加了武漢城市水資源的消耗與利用。污水排放力度的增大帶來的是污染負(fù)荷加劇，使得城市水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和水體功能的遭到嚴(yán)重破壞。東湖污染主要由湖區(qū)周圍生活污水、工業(yè)廢水、漁業(yè)餌料、地表徑流匯入造成。而湖岸曲折、湖堤分隔，導(dǎo)致湖水流速慢，水質(zhì)更新緩慢，湖泊自身對(duì)污染物的稀釋自凈能力弱。這些都直接導(dǎo)致了東湖水質(zhì)污染超標(biāo)，水質(zhì)惡化，進(jìn)而導(dǎo)致水質(zhì)富營養(yǎng)化。

3 東湖沉積物重金屬分布特性研究

重金屬是一類難降解、易積累、毒性大的環(huán)境污染物。重金屬污染具有移動(dòng)性大和中毒濃度低的特點(diǎn)，不僅會(huì)對(duì)水體生態(tài)環(huán)境造成影響，還會(huì)通過食物鏈積累而損害水生生物和人類健康。因此，了解水體重金屬污染現(xiàn)狀，調(diào)查重金屬污染問題，顯得尤為重要。

喻勁松等探討了重金屬污染元素在武漢主要類型湖泊環(huán)境體系各要素（水體、底泥、生物）間的地球化學(xué)行為、重金屬污染元素在湖泊水體、底泥中的分布特點(diǎn)，指出重金屬污染元素在湖泊底泥中，主要以鐵錳氧化物的形式存在[6]。劉振東等應(yīng)用主成份分析方法，對(duì)武漢市東湖主體湖區(qū)的沉積物30個(gè)代表性樣品12種元素進(jìn)行分析，確定沉積物的重金屬污染源的主要類型，分析評(píng)價(jià)了東湖主體湖區(qū)的沉積物的污染程度[7]。李曉明等用BCR連續(xù)提取法研究了武漢東湖沉積物中重金屬元素的分布特征，并評(píng)價(jià)了武漢東湖沉積物中重金屬的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[8]。孫宇婷等分析了9種重金屬在東湖水域植物體內(nèi)的分布現(xiàn)狀及各部位對(duì)重金屬的富集能力。結(jié)果表明：水生植物金魚藻、青萍和水葫蘆對(duì)重金屬富集系數(shù)較大，可作為水體修復(fù)植物，凈化被重金屬復(fù)合污染的水體[9]。張婷等使用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP - MS）測(cè)定了東湖不同湖域沉積物柱狀樣中9種重金屬含量，對(duì)重金屬元素的垂向分布特征進(jìn)行了研究，并采用地累積指數(shù)法對(duì)重金屬的污染程度進(jìn)行評(píng)價(jià)[10]。周帆琦等采用七步連續(xù)提取法，探討了東湖子湖（郭鄭湖、廟湖）及南湖柱狀沉積物中的水環(huán)境特征、不同賦存形態(tài)磷的垂向分布特征及所占的百分比，并分析了各形態(tài)磷之間的相關(guān)性[11]。

水生植物大都對(duì)重金屬有很強(qiáng)的吸收富集能力，且植物組織中重金屬的含量與水環(huán)境中重金屬的含量呈正相關(guān)[12～14]。因此利用水生植物修復(fù)重金屬污染水體的應(yīng)用前景十分廣闊。傳統(tǒng)的物理和化學(xué)處理方法修復(fù)重金屬污染的水體，存在著成本高、耗能大、操作困難、二次污染的風(fēng)險(xiǎn)等缺點(diǎn)。而利用水生植物、水生動(dòng)物或微生物等生態(tài)修復(fù)技術(shù)對(duì)重金屬離子進(jìn)行吸收、容納、轉(zhuǎn)移，具有經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一項(xiàng)使水體得到凈化的綠色修復(fù)技術(shù)，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值和前景[15～16]。

目前，一種生態(tài)浮島修復(fù)技術(shù)，即通過浮島中的水生植物吸收并凈化水中污染物的技術(shù)，可望成為未來湖泊生態(tài)修復(fù)的研究重點(diǎn)[19]。

4 東湖濕地生物多樣性研究

據(jù)統(tǒng)計(jì)，近70年來，東湖水生植物的多樣性指數(shù)降低，大部分水生植物群落結(jié)構(gòu)趨于單優(yōu)化。其主要原因是由于湖泊的富營養(yǎng)化、草食性魚類的過度放養(yǎng)和生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重破壞造成的。水體的富營養(yǎng)化使得東湖水生植物的多樣性、群落結(jié)構(gòu)以及分布等都發(fā)生了巨大的變化。因此，調(diào)查和分析東湖水生植物的多樣性和分布情況，一方面了解水生植物對(duì)富營養(yǎng)環(huán)境的適應(yīng)能力，另一方面掌握湖泊富營養(yǎng)化導(dǎo)致水生植物的變化特征。

鐘愛文等對(duì)武漢東湖的4個(gè)主要湖區(qū)沿岸帶的水生植物進(jìn)行了調(diào)查。結(jié)果表明：東湖現(xiàn)存水生植物共計(jì)16科17屬19種;東湖主要水生植物群落類型有7種，植物群落分布面積為0.13 km2，僅占東湖總面積的0.48%[20]。戴歡等采用典型抽樣法，對(duì)東湖落雁景區(qū)南部木本植物的樹種組成、多樣性指數(shù)等進(jìn)行了調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明：東湖落雁景區(qū)南部木本植物種類共有116種;整體植物群落的Shannon - Wienner指數(shù)為0.8142，Simpson指數(shù)為0.8195，Pielou均勻度指數(shù)為0. 1712[zl。吳振斌等對(duì)東湖水生植物進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果表明，東湖現(xiàn)存水生維管束植物共計(jì)20科25屬33種，分布面積僅占東湖總面積的0.7%。與1957年、1962～1963年和1988～1994年相比，東湖水生植物的種類、分布面積和生物量進(jìn)一步減少[22]。嚴(yán)國安等根據(jù)1992～1993年調(diào)查結(jié)果并結(jié)合前人研究資料，討論了東湖水生植物群落30多年來的動(dòng)態(tài)及其與富營養(yǎng)化和漁業(yè)養(yǎng)殖等因素的關(guān)系，從物種生理、生活史、生殖對(duì)策、種間關(guān)系等方面探討了水生植物群落演替的物種替代機(jī)制及其演替模式[23]。

東湖的水生植物種類繁多，其數(shù)量在20世紀(jì)70年代后急劇變化，造成東湖水生植被衰退的主要原因包括寓營養(yǎng)化作用加劇、過度放養(yǎng)草食性魚類和人類活動(dòng)的影響。水生植物群落結(jié)構(gòu)變得趨于簡(jiǎn)單·中小型浮游生物極具增加，導(dǎo)致東湖湖泊的生物多樣性指數(shù)驟降。水生植物優(yōu)勢(shì)種有金魚藻、狐尾藻、大茨藻、青萍、水鱉、水葫蘆、荇菜、荷花、菱等水生植物，由于受到環(huán)境因素的影響，常常難以大面積成活，或者難以形成穩(wěn)定的種群或群落[24]。目前，東湖水生植物多分布在水深較淺、風(fēng)浪較小的沿岸或湖灣水域。

5 東湖治理方略與措施研究

東湖的水污染嚴(yán)重影響了武漢城市建設(shè)，阻礙了社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。武漢市政府為了提高東湖的水質(zhì)，改善東湖的水環(huán)境，動(dòng)用了近二十億資金，花費(fèi)了大量的人力物力及財(cái)力，通過近幾年的全力整治，水質(zhì)情況有明顯的好轉(zhuǎn)，雖然沒有徹底解決水環(huán)境污染問題，但東湖的水質(zhì)趨于穩(wěn)定，沒有惡化。因此，探求有效的東湖水環(huán)境污染綜合防治方略和措施，實(shí)現(xiàn)武漢市社會(huì)、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。

王權(quán)根據(jù)東湖嚴(yán)重的水環(huán)境污染問題，提出汲取發(fā)達(dá)國家成功經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)對(duì)解決東湖水體富營養(yǎng)化污染問題。同時(shí)，加強(qiáng)建立法治，通過相關(guān)的治污法規(guī)來嚴(yán)格管控污染源，規(guī)范水資源的管理[25]。陳語哲等闡述了東湖水污染的控制措施，包括綜合治理、加強(qiáng)政府環(huán)保意識(shí)、提高公民環(huán)保意識(shí)、實(shí)施TMDL計(jì)劃等[26]。李桂娥提出借鑒云南洱海在水污染治理和保護(hù)方面取得的成功經(jīng)驗(yàn)，采取控制污染源與生態(tài)修復(fù)相結(jié)合，工程措施與管理措施相結(jié)合的綜合辦法，對(duì)東湖湖泊進(jìn)行“鐵腕治污”[27]。嚴(yán)國安等根據(jù)東部湖水環(huán)境污染的來源、水環(huán)境污染狀況，結(jié)合國內(nèi)有關(guān)湖泊治理，水生生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)及再發(fā)展研究和應(yīng)用的方法、技術(shù)及其進(jìn)展，提出了東湖水環(huán)境污染控制和恢復(fù)的措施及對(duì)策[28]。汪常青等結(jié)合武漢市湖泊水環(huán)境現(xiàn)狀分析，提出了加強(qiáng)管理組織模式與政策法規(guī);提高工程的科技含量，重點(diǎn)實(shí)施湖泊生態(tài)修復(fù)工程;發(fā)展水經(jīng)濟(jì)，形成新的產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)點(diǎn);加強(qiáng)水文化建設(shè)，提高市民的環(huán)保意識(shí)等一整套適合武漢湖泊整治的綜合途徑[29]。張朝提出，東湖必須從傳統(tǒng)風(fēng)景名勝區(qū)的角色轉(zhuǎn)型為具有明顯游憩性、生態(tài)性的城市公園，主要途徑為：構(gòu)建以公共服務(wù)為日的的政府服務(wù)管理與財(cái)政體系;構(gòu)筑外嗣景觀保護(hù)帶;進(jìn)行以游憩和生態(tài)功能為基礎(chǔ)的空問布局;構(gòu)建區(qū)外公共交通與區(qū)內(nèi)綠色交通系統(tǒng);完善生態(tài)保護(hù)措施并加強(qiáng)環(huán)境控制力度[30]。

從以上研究可以看出，東湖污染治理是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)，也是一項(xiàng)艱苦而復(fù)雜的系統(tǒng)工程。近幾年來，武漢市政府通過不斷治理的同時(shí)，建立的東湖生態(tài)旅游風(fēng)景區(qū)，不僅保護(hù)了東湖濕地，而且通過生態(tài)修復(fù)使東湖的水質(zhì)逐步得到提升。目前，東湖景區(qū)內(nèi)的水質(zhì)為Ⅳ類水質(zhì)。

6 對(duì)策及建議

東湖湖泊水環(huán)境資源保護(hù)與建設(shè)，時(shí)空尺度大、涉及因素多，受到各方面因素的制約，有許多問題尚處于探索之中。十九大報(bào)告指出：“建設(shè)生態(tài)文明，樹立和餞行綠水青山就是金山銀山的理念;建設(shè)美麗中國，為人民創(chuàng)造良好生產(chǎn)生活環(huán)境?！鄙鷳B(tài)文明建設(shè)就是要打贏污染防治的攻堅(jiān)戰(zhàn)，還給人民一個(gè)山清水秀的優(yōu)美牛態(tài)環(huán)境。因此，武漢東湖水資源環(huán)境質(zhì)量的改善在于整個(gè)東湖區(qū)域的生態(tài)環(huán)境優(yōu)化，包括保護(hù)濕地生物多樣性，對(duì)破壞的濕地生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修改和重建，對(duì)內(nèi)外源污染進(jìn)行截流與治理，統(tǒng)籌規(guī)劃和劃分水體功能區(qū)等內(nèi)容。

（1）堅(jiān)持以自然的方式治理，重建和恢復(fù)東湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)平衡。配制不同類型和層次的陸生植物群落，及時(shí)涵養(yǎng)雨水，有效過濾污水;重建湖泊中水生植物群落，吸收湖水和底泥中的營養(yǎng)物質(zhì)，削減東湖湖泊中的營養(yǎng)負(fù)荷;發(fā)展優(yōu)質(zhì)魚類為主的漁業(yè)生產(chǎn)模式，放養(yǎng)浮游動(dòng)物和底棲動(dòng)物，完善東湖湖泊食物鏈。

（2）加強(qiáng)外源污染的截流處理和內(nèi)源污染的治理，遏制東潮湖泊的富營養(yǎng)化，緩解東湖的污染壓力。東湖的外源污染包括點(diǎn)源污染的治理和面源污染的防治。點(diǎn)源污染除了加強(qiáng)污水收集、處理及外排等工作，還應(yīng)從源頭人手，徹底截?cái)辔廴緡?yán)重的源頭。東湖的面源污染，應(yīng)增加防治，建立湖岸濕地緩沖區(qū)，減少直接排入東湖的污染物，起到一定的緩沖作用。