鄂州市25個湖泊水環(huán)境質(zhì)量評價

冀 翔, 葉超然，鐘書華, 顧 雪, 葉新生

鄂州市25個湖泊水環(huán)境質(zhì)量評價

冀 翔1, 葉超然2，鐘書華3, 顧 雪1, 葉新生3

（1.鄂州市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站，湖北 鄂州 436006；2.湖北文理學(xué)院，湖北 襄陽 441053；3.湖北省生態(tài)環(huán)境廳鄂州生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，湖北 鄂州 436099）

本文以納入湖北省第一批湖泊保護名錄的25個湖泊為代表研究鄂州市湖泊水環(huán)境質(zhì)量。分別用單因子評價法、綜合污染指數(shù)法和綜合營養(yǎng)指數(shù)法對鄂州市25個湖泊2017年至2021年的水質(zhì)狀況及營養(yǎng)狀態(tài)進行評價。結(jié)果表明：就單因子評價法，2017-2021年除梁子湖外其余湖泊水質(zhì)均未達標，綜合污染指數(shù)法表明歷年來的主要超標污染物為總磷、化學(xué)需氧量、氨氮、五日生化需氧量和高錳酸鹽指數(shù)。通過分析主要污染物近5年來的變化趨勢，查找影響鄂州市湖泊水環(huán)境質(zhì)量的主要原因，并提出改善與治理措施。

25個湖泊；水環(huán)境；污染因子；富營養(yǎng)化；鄂州市

鄂州市位于湖北省東南部，長江中游南岸。境內(nèi)水系發(fā)達，主要有梁子湖、洋瀾湖、七跡湖及花馬湖四大水系構(gòu)成，湖泊星羅分布，大小湖庫共有百余個，享有“百湖之市”的美譽，其中納入湖北省第一批湖泊保護名錄的有25個[1]。目前，關(guān)于鄂州市湖泊水環(huán)境污染情況的研究較少，主要研究對象是梁子湖和洋瀾湖，如顧自強等通過對歷年監(jiān)測數(shù)據(jù)進行匯總，分析歷年梁子湖水質(zhì)類別及功能區(qū)達標情況，得出污染現(xiàn)狀并提出了相應(yīng)的治理措施[2]。

當(dāng)前隨著航空港大都市建設(shè)的日益推進，鄂州市湖泊水體環(huán)境質(zhì)量已成為影響鄂州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的重要因素。本研究以鄂州市中納入湖北省第一批湖泊保護名錄的25個湖庫為代表，系統(tǒng)分析了鄂州市2017年至2021年25個湖泊水質(zhì)狀況及營養(yǎng)狀態(tài)，明晰主要污染物的5年變化趨勢，為制定環(huán)境保護政策提供科學(xué)的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)來源于鄂州市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站2017年至2021年間的常規(guī)監(jiān)測數(shù)據(jù)及采測分離監(jiān)測數(shù)據(jù)。納入湖北省第一批湖泊保護名錄的25個湖庫分布圖如圖1所示。梁子湖和洋瀾湖監(jiān)測頻次為每月一次，其他湖泊2017年～2019年每年監(jiān)測兩次，2020年～2021年監(jiān)測頻次為每季度監(jiān)測一次。

本文采用各項水質(zhì)指標年平均值作為評價數(shù)據(jù)。監(jiān)測項目包括《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3838- 2002）所規(guī)定的地表水環(huán)境質(zhì)量標準基本項目（表1）以及透明度、葉綠素a、電導(dǎo)率、水深（除去流量），共計28項。采樣及分析方法嚴格參照《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3838-2002）及相關(guān)項目的行業(yè)標準。

圖1 鄂州市25個湖泊分布圖

1.2 水環(huán)境評價方法

為了能夠全面地評價各個湖泊的水環(huán)境質(zhì)量，本文分別選取了單因子評價法、綜合污染指數(shù)法和綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法三種方法對25個湖泊的水質(zhì)狀況進行綜合評價[3]。

表1 鄂州市25個湖泊水質(zhì)狀況評價表

注：2021年走馬湖因花湖機場建設(shè)被填埋，不再參與評價

1.2.1 單因子評價法

單因子評價法，用單因子水質(zhì)評價方法進行水質(zhì)現(xiàn)狀類別評價及水質(zhì)功能區(qū)達標評價，即用各個湖泊的每個監(jiān)測指標與《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3838-2002）所給出的評價指標進行比對，確定每個指標所屬的水質(zhì)類別，以最差的單項指標所屬的類別確定水質(zhì)的綜合類別[4]。

1.2.2 綜合污染指數(shù)法

用多項水質(zhì)平均綜合污染指數(shù)對水質(zhì)污染的程度進行定量評價，計算公式如下：

（3）

式（1）中Pi為單因子污染指數(shù)，Ci為i評價指標實測濃度值，Si為i評價指標標準限值，Si取《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3838-2002）中Ⅲ類標準限值；式（2）中P為綜合污染指數(shù)，n為評價指標的種類；式（3）中Ki為污染負荷率。

綜合污染指數(shù)分級標準如下：水質(zhì)狀況好，P≤0.2；較好，0.2＜P≤0.4；輕度污染0.4＜P≤0.7；中度污染0.7＜P≤1；重污染1＜P≤2；嚴重污染P≥2.0[5]。

1.2.3 綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法

用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法對各個湖泊的水質(zhì)進行富營養(yǎng)化評價，營養(yǎng)狀態(tài)的評價指標為葉綠素a、總磷(TP)、總氮(TN)、透明度 (SD)和高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)共五項。各指標營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計算公式見式4-式8，依據(jù)綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計算公式（式9）結(jié)合權(quán)重計算各湖泊的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)TLI(∑)[6]。

根據(jù)綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的大小確定該湖泊的營養(yǎng)狀況，評價指數(shù)值越高，營養(yǎng)程度越重。湖泊的營養(yǎng)狀態(tài)分級標準參照文獻[7,8]，具體為：貧營養(yǎng)：TLI(∑)＜30；中營養(yǎng)：30≤TLI(∑)≤50；輕度富營養(yǎng)：50＜TLI(∑)≤60；中度富營養(yǎng)：60＜TLI(∑)≤70；重度富營養(yǎng)：TLI(∑)＞70。

TLI（chl）=10(2.5+1.086lnchl) （4）

TLI(TP)=10(9.436+1.624lnTP) （5）

TLI(TN)=10(5.453+1.694lnTN) （6）

TLI(SD)=10(5.118-1.94lnSD) （7）

TLI(CODMn)=10(0.109+2.661lnCODMn) （8）

式（9）中：TLI（∑）為綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；Wj為第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的相關(guān)權(quán)重；TLl(j)為代表第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 水質(zhì)狀況分析

首先，用單因子評價法可以確定25個湖泊的綜合水體達標狀況，25個湖泊水質(zhì)功能區(qū)達標評價執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3838-2002）Ⅲ類標準，通過比對《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3838-2002）中各個監(jiān)測指標的Ⅲ類標準限值，2017年～2021年僅有梁子湖水質(zhì)達標，其余湖泊監(jiān)測指標的年均值均有超標情況，即判定2017年～2021年除梁子湖外其余湖泊水質(zhì)均未達標。

用綜合污染指數(shù)法對25個湖泊水質(zhì)狀況進行分析，從表1中可以看出，2017年～2020年，鄂州市主要湖泊水質(zhì)僅有梁子湖達到優(yōu)良(Ⅲ類標準)；2021年，有梁子湖、紅蓮湖、陳家湖（青天湖）達到Ⅲ類標準，其他水體水質(zhì)常年均處于Ⅳ～Ⅴ類，超過功能區(qū)劃Ⅲ類標準，主要超標項目為總磷、化學(xué)需氧量、氨氮、五日生化需氧量和高錳酸鹽指數(shù)。

2017年～2021年鄂州市25個湖泊的首要污染物為總磷，以總磷為首要污染物的湖泊分別占比100%、96%、92%、91%和100%，25個湖泊總磷的年均超標倍數(shù)在1.5到1.9倍之間。次要污染物是化學(xué)需氧量，年均超標倍數(shù)在0.98至1.2之間。造成污染的主要原因來自于農(nóng)業(yè)種植、水產(chǎn)養(yǎng)殖造成的面源污染。2017年～2021年鄂州市25個湖泊總磷、化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮及總氮年際變化如圖2所示，其中總磷、氨氮、總氮、化學(xué)需氧量年平均濃度波動較小，高錳酸鹽指數(shù)年均濃度呈下降趨勢。

2017年～2021年梁子湖的水質(zhì)狀況較好，連續(xù)5年均達到Ⅲ類水質(zhì)標準。從圖3中可以看出，其他24個中小型湖泊水質(zhì)輕度污染的占比逐年升高，2019年～2021年湖泊總體水質(zhì)狀況為輕度污染，水質(zhì)得到一定程度的改善。

圖2 鄂州市湖泊主要污染物的5年年際變化圖

采用綜合營養(yǎng)指數(shù)法對湖泊的營養(yǎng)狀態(tài)進行評價，由表1可以看出，2021年中營養(yǎng)、輕度富營養(yǎng)及中度富營養(yǎng)的湖泊分別占比8.3%、75%和16.7%，由圖4可以看出，2017年～2021年中營養(yǎng)的湖泊比例在4.0%到12.0%之間波動；輕度富營養(yǎng)的湖泊比例在52.0%到92.0%之間波動；中度富營養(yǎng)的湖泊占比在8.0%到40.0%之間呈波動狀態(tài)變化，5年均無重度富營養(yǎng)的湖泊。

圖3 2017～2021年鄂州市湖泊水質(zhì)狀況變化趨勢圖

圖4 2017年～2021年鄂州市湖泊營養(yǎng)狀態(tài)變化趨勢圖

2.2 污染成因分析

鄂州市25個湖泊除梁子湖水質(zhì)穩(wěn)定達標外，其他湖泊的水質(zhì)狀況不容樂觀，主要原因有以下幾個方面：首先，工業(yè)企業(yè)廢水的排放，經(jīng)濟的發(fā)展離不開工業(yè)的快速發(fā)展，從上世紀60年代開始，鋼鐵業(yè)逐漸成為鄂州市的經(jīng)濟支柱，鄂鋼、球團廠及程潮鐵礦等企業(yè)的發(fā)展不可避免的帶來了水環(huán)境的污染。其次，鄂州水產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展主要依托于發(fā)達的水系，長期的圍湖養(yǎng)殖，大量的投放魚蝦蟹苗，且圍湖養(yǎng)殖造成湖泊的水域面積在不斷的縮小，沿湖濕地也在不斷的被征用破壞，嚴重破壞了水生態(tài)平衡。另外，大部分的水體承接周邊的農(nóng)業(yè)面源污染、居民生活污染，農(nóng)藥化肥的不合理使用造成水體氮磷等相關(guān)指標上升，且大多數(shù)湖泊水庫為封閉水體，湖泊內(nèi)蓄積的營養(yǎng)物質(zhì)需要較長時間自凈，因此部分湖泊的水質(zhì)在短期內(nèi)難以得到改善[9]。最后，從2000年開始，為提高人民的收入水平，紅蓮湖、三山湖、梁子湖等流域掀起了旅游熱潮，但是目前的旅游業(yè)尚處于游生態(tài)吃生態(tài)的最初級階段，也在一定程度上造成了水體的污染。

2.3 湖泊污染的治理措施

第一，深入貫徹落實習(xí)近平總書記的生態(tài)文明思想，深入實施環(huán)湖流域生態(tài)保護與修復(fù)。參考梁子湖永久性退垸還湖及水系連通工程、洋瀾湖生態(tài)補水工程[10]成功案例，加快實施梁子湖、梧桐湖、紅蓮湖水系連通工程以及花馬湖水系綜合治理工程，要繼續(xù)積極探索武城湖、南跡湖等湖泊的生態(tài)補償與修復(fù)機制，提高水體的自循環(huán)能力，讓死水變活水，從而達到改善水質(zhì)的目的。

第二，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展模式，建設(shè)高端航空港經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)體系。目前鄂州市正致力于花湖機場的全面建設(shè)中，這個工程將加速鄂州的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級，未來城市的發(fā)展將依托于物流及綠色產(chǎn)業(yè)鏈，大大減少了水環(huán)境的污染，讓城市發(fā)展更有活力。

第三，加強農(nóng)業(yè)面源污染防治監(jiān)督管理，提升農(nóng)村人居環(huán)境。以三山湖、五四湖為示范區(qū)，對農(nóng)村小微水體截留控污染，清淤疏浚；實施水產(chǎn)養(yǎng)殖主產(chǎn)區(qū)養(yǎng)殖池塘尾水治理工程，使處理后的養(yǎng)殖尾水達到循環(huán)再利用或達標排放要求。調(diào)整優(yōu)化養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)。合理投餌和使用藥物，對重點湖泊流域全面禁止投肥養(yǎng)殖，實施化肥農(nóng)藥減量行動，推廣使用高效低毒低殘留環(huán)保型農(nóng)藥[11]。

第四，嚴格落實“水十條”，落實湖泊水環(huán)境責(zé)任管理機制。對25個湖泊開展排污口整治工作，統(tǒng)一規(guī)范排污口設(shè)置。強化減排措施，截污控污，加大整改力度，建立排污口管理長效機制。

第五，加強湖泊水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，建立水質(zhì)自動監(jiān)測站，同步開展自動監(jiān)測和手工比對，切實提高湖泊水環(huán)境自動監(jiān)測數(shù)據(jù)的質(zhì)量，為環(huán)境監(jiān)管執(zhí)法提供有力支撐。建立湖泊水環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺，環(huán)保各部門互聯(lián)協(xié)作，形成污染源管理、監(jiān)督、監(jiān)測有效合力。

3 結(jié)論

鄂州市25個湖泊2017年至2021年除梁子湖水質(zhì)穩(wěn)定達標外，其他湖泊的水質(zhì)狀況不容樂觀，主要污染物有總磷、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮及總氮。主要成因來自于工業(yè)發(fā)展帶來的污染物，水產(chǎn)養(yǎng)殖引起的面源污染，以及旅游業(yè)造成的水體污染。為進一步改善鄂州市湖泊水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，要深入貫徹落實習(xí)近平總書記的生態(tài)文明思想，積極探索綠色發(fā)展理念，嚴格管控污染物的排放，合理調(diào)整優(yōu)化養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)等。

[1]仇寶瑞,桑學(xué)鋒,周祖昊,等.鄂州市湖泊調(diào)蓄作用淺析[J].中國農(nóng)村水利水電,2018(6):44-48.

[2]顧自強,高飛,汪周園.梁子湖流域水環(huán)境功能區(qū)劃及水質(zhì)現(xiàn)狀分析[J].中國環(huán)境管理,2014(5):32-36.

[3]李子成,鄧義祥,鄭丙輝,中國湖庫營養(yǎng)狀態(tài)現(xiàn)狀調(diào)查分析[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2012,35(61):209-213.

[4]孔志紅,王丹青,蘇以江,等.貴陽市阿哈水庫近十年水環(huán)境質(zhì)量綜合評價[J].科技與創(chuàng)新,2019(15): 12-15.

[5]肖建軍,毛劍英,石來元,等.湖庫水質(zhì)評價污染因子選擇方案探討[J].中國環(huán)境監(jiān)測,2005,21(4): 53-55.

[6]王明翠,劉雪芹,張建輝.湖泊富營養(yǎng)化評價 方法及分級標準[J].中國環(huán)境監(jiān)測,2002,18(5):47-49.

[7]楊梅玲,胡忠軍,劉其根,等.利用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)和修正的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)評價千島湖水質(zhì)變化(2007年-2011年)[J].上海海洋大學(xué)學(xué)報,2013,22(2):240- 244.

[8]張曉梅,孫德生.湖庫水環(huán)境質(zhì)量評價及其變化趨勢分析[J].中國人口資源與環(huán)境,2014,24(5):320- 322.

[9]王玉智.湖庫富營養(yǎng)化形成原因和處理策略[J].山西農(nóng)經(jīng),2020(4):90-92.

[10]吳家樂,甘磊,劉素霞,等.修復(fù)對湖北洋瀾湖富營養(yǎng)化與生態(tài)狀況的影響:基于大型無脊椎底棲物的評價[J].湖泊科學(xué),2019,31(6):1547-1558.

[11]王金南,吳悅穎,李云生.中國重點湖泊水污染防治基本思路[J],環(huán)境保護,2009(21):16-19.

XS24

A

1672-1047（2022）06-0134-04

10.3969/j.issn.1672-1047.2022.06.35

2022-11-02

冀 翔，女，湖北鄂州人，工程師。研究方向：環(huán)境監(jiān)測。

[責(zé)任編輯：王梓林]