洪湖水体污染成因分析及环境治理建议
摘要:洪湖是位于长江中下游的通江湖泊,为七大淡水湖之一,有“湖北之肾”之称。然而,随着经济的发展,人们开始大范围的造田与养殖,水质不断恶化,造成洪湖水体富营养化现象严重。本文根据洪湖水体以及周边入湖水体的污染监测数据对洪湖水体污染的成因进行了分析,并提出相应的治理建议。
关键词:洪湖;污染成因;治理建议
[中图分类号]X      [文献标识码]A      [文章编号]
Abstract: Honghu Lake is a river-communicating lake located in the middle and lower reaches of the Yangtze River. It is one of the seven freshwater lakes and is known as the "Kidney of Hubei". However, with the development of the economy, people began to build land and aquaculture on a large scale, the water quality continued to deteriorate, resulting in serious eutrophication of the water in Honghu Lake. Based on the pollution monitoring data of the Honghu Lake water body and the surrounding water entering the lake, this pa
per analyzes the causes of Honghu Lake water pollution, and puts forward corresponding treatment suggestions.
Keywords: Honghu Lake; causes of pollution; treatment suggestions
洪湖位于长江中下游,为通江湖泊,现有面积348.33平方公里,汇水区内面积径流主要通过四湖总干渠入湖,并经若干涵闸与长江相通,实现洪湖水量的调蓄,是国家级自然保护区、国际重要湿地,其生态环境在长江中下游大型浅水湖泊中具有代表意义[1],被誉为“湖北之肾”,兼具供水、灌溉、湿地生物栖息、养殖、航运旅游等多种功能。然而,由于长期围湖造田、酷渔滥捕、过度养殖等不合理开发利用以及上游来水污染物汇入,洪湖水体富营养化日渐严重,分析污染成因,做好湖水治理意义重大。
一、污染现状
自上个世纪 50 年代以来,随着流域人口增长和经济社会发展,人地矛盾加剧,为解决湖区的粮食问题和缓解洪湖水患,人们在湖区先后进行了三次大规模的围湖造田活动。大规模的围湖造田、筑堤建垸,改变了洪湖湖区的土地利用和土地覆盖类型,导致湖泊面积变小
、水位下降,这种水文过程的改变促进了水生植被的发育,使得洪湖在 80 年代末出现沼泽化迹象。后为控制洪湖沼泽化进程,人们开始围网养殖,洪湖湿地进入大湖圈养时期, 兴起螃蟹养殖,最高时期养殖面积可达湖泊80%[2],直至2016年洪湖全面拆围前,其围网养殖面积仍达湖泊水面积的53%。这种长时间、大规模的围网养殖,不仅破坏了水生植被,其投饵、投肥等活动,也加速了湖内沉积物(底泥)的污染与富营养化。
2021年在湖区监测结果显示,洪湖水质整体状况欠佳,湖内水中总氮、总磷、高锰酸盐指数分别为2.649 mg/L(劣Ⅴ类)、0.072 mg/L(Ⅳ类)、7.558 mg/L(Ⅳ类);洪湖沉积物总氮(TN)含量在467.8-8454.5 mg/kg之间,平均值2167 mg/kg,为重度污染,其中近一半的采样点(布有29个采样点)表层沉积物总氮(TN)超过5000 mg/kg;总磷(TP)含量在502.7-1252.4 mg/kg之间,平均值693.8 mg/kg,除杨柴湖为重污染外其他大部分地区为中度污染;有机质含量占比在5.0%-24.9%之间,平均值9.6%,为重度污染。
二、污染成因分析
1.入湖水体污染物浓度高
洪湖主要入湖水体其氮磷等污染物浓度依然很高,经监测结果显示,湖外正在入湖水体总氮3.760 mg/L、总磷0.139 mg/L、CODMn8.132 mg/L,其水质整体为劣 V 类,湖内总氮2.649 mg/L、总磷0.072 mg/L、CODMn7.558 mg/L,其水质整体为V 类。而洪湖为调蓄型湖泊,汛期需接纳大量水体,这些入湖水体本身污染物浓度高,大量的劣Ⅴ类水体入湖,势必加重洪湖的水体污染,是洪湖内污染物质的主要来源。为改善洪湖水质,促进洪湖水生态修复,还必须加强入湖污染控制。要加强源头控制、河道以及岸带的治理力度,确保入湖水质达到区域水质规划要求。 
2.沉水植物严重退化
沉水植物在生长过程中能够有效吸附氮磷等富营养化物质,促进悬浮物( SS) 沉积,改善水体的化学需氧量(COD) 和溶解氧(DO) ,抑制浮游植物生长,降低藻类疯长,提高水体透明度 (SD)和水体观感[3]。在洪湖内以菹草为主的沉水植物,于2020 年尚有约 50 km2,而2021年春季,由于退垸还湿工程施工的需要,水位调高0.5 m,且由于工程扰动,水体透明度降低为28 cm,透明度与水深之比均值为 0.17,不能满足沉水植被的发育需要。因此,受到高水位、低透明度和水质的复合影响,2021年洪湖内以菹草为优势的沉水植被消失。这也是今年同期水质差的主要原因之一。
3.水生植被退化后,底泥营养盐释放成为重要的内源污染源
菹草石芽密度小于水,漂浮于水面,由于湖面波动,石芽在随水面波动中会吸附湖水中的悬浮颗粒,使自身重量增加沉入水底,并生根于底泥中,利用底泥中丰富的营养物质生长,石芽的锯齿边缘、松果形状结构也间接证明了它有足够的空间附着悬浮物,并能粘附底泥,而沉水植被退化后,沉积在底泥中的污染物质将被大量的释放出来。(1)沉积物污染程度高。经2020年监测结果显示洪湖沉积物总氮含量为 1205-7160 mg/kg,均值为2167 mg/kg; 总磷含量为 202-2475 mg/kg,均值为 693.8mg/kg;其表层沉积物有机质含量(烧失重)为 7.88%-32.69%,均值为 9.6%。均达到了富营养化程度。(2)表层沉积物静态释放较强。洪湖沉积物总氮释放速率平均值为133.9 mg·( m 2·d) -1,总磷释放速率的平均值为3.2 mg·( m 2·d) -1。基于实验结果进行估算,洪湖沉积物氮的释放潜力为3500~14000吨/年,磷的释放潜力为350~400 吨/年。而在植被衰退后,由于风浪,导致底泥扰动,造成的沉积物营养盐释放将会是上述静态释放的数倍。
三、治理洪湖水体污染主要措施
1.内部治理、外源减排
(1)全面清理打捞洪湖水体和周边河流有害沉积物。明确洪湖和周边汇水区河流养殖围网残片、断桩、地笼、沉船、建筑垃圾和其他沉积物清理打捞工作责任,全面开展清理打捞。洪湖市、监利市负责洪湖水体退垸还湖区域、围网养殖退出区域和周边河流的清理打捞,洪湖国家级自然保护区管理局负责洪湖水体其他水域的清理打捞。对清理打捞物进行妥善清运和处理,避免造成二次污染。
(2)实施洪湖水体和入湖河流清淤疏浚工程。2021年8月编制完成《洪湖和入湖河流水体清淤治理实施方案》,充分研究清淤疏浚对洪湖河湖生态系统水质的影响,科学合理的确定洪湖水体以及相关汇入河流的清淤疏浚区域,优化清淤疏浚工程技术、作业方式与流程,制定水生生态系统、水质影响减缓和回避对策措施,科学测算工程投资,编制资金使用方案,重点考虑对洪湖水体淤塞和沼泽化严重区域、富集总磷污染物底泥区域、高密度围网养殖退出区域、退渔(垸、田)还湖(湿)区域、主要河流汇入口区域和入湖河道进行清淤疏浚。洪湖市、监利市分别对管辖范围的退渔(垸、田)还湖(湿)区域、主要河流汇入口区域和入湖河道进行清淤疏浚,洪湖国家级自然保护区管理局负责对对洪湖水体淤塞和沼泽化严重区域、高密度围网养殖退出区和其他区域进行清淤。优化清淤疏浚工程技术和操作流程,避免对水体底泥扰动,对水生生物造成破坏,完善清淤工程对水环境的
污染防治措施,尽量减轻对洪湖水质的不利影响。对清除的淤泥妥善处理,避免造成二次污染。在清淤疏浚后,及时对清淤疏浚区域进行生态修复。water pollution
(3)实施洪湖内外水体生态修复工程。通过增氧、建造人工湿地、人工生态浮岛、水生植物种植等方法改善洪湖水体环境。在洪湖水体实行鱼类增殖放流,禁止投肥养殖,优化鱼类种结构和水生动物链结构。种养岸线、湖区水生植物带,恢复沉水植物和挺水植物落。秉持山水林田生命共同体可持续理念,通过“四生”策略对洪湖湿地保护区进行规划设计,保护生态,维护生物多样性,促进湿地资源可持续开发利用[4]。同样对洪湖相通河流湖泊实行主要河流湖泊水系连通,鱼类增殖放流,禁止投肥养殖,种养水生植物带,恢复沉水植物和挺水植物落,提升生态系统功能和水质净化能力。
(4)制定洪湖水体总磷污染控制方案。在划定洪湖管理范围的基础上,研究洪湖和周边主要汇水区域磷污染源来源和迁移消纳规律,制定洪湖水体总磷控制方案,按程序报批后实施。重点突出洪湖周边区域禁止含磷洗涤剂和其他日用品、减少磷肥和含磷农药使用量、清理投饵投肥水产养殖、控制总磷内源污染、河湖清淤淤泥无害化处理、畜禽粪便无害处理、集中式污水处理厂深度脱磷、提升河湖水体中总磷污染物自然净化能力等内容。
(5)全面清除洪湖流域河湖外来物种及有关固体废物。定期对河湖水体及岸边水葫芦、水花生、其他外来物种和有关固体废物进行打捞,防止外来物种和有关固体废物过度泛滥。对清除的外来物种、垃圾和产生的渗滤液按规范进行无害化处理,严禁渗滤液未经处理和处理不达标直接排放。市水利和湖泊局负责组织开展洪湖水体以外的河流湖泊的有关清除工作,洪湖国家级自然保护区管理局负责组织洪湖水体的有关清除工作。
(6)推进洪湖流域绿发展。对洪湖流域各类工业园区资源节约集约利用、生态环境保护情况定期进行评估,根据评估结果对工业园区产品产能结构、节能减排措施进行优化调整,大力组织实施绿种植和绿养殖工程。推动钢铁、石油、化工、有金属、建材、船舶等产业升级改造,推动造纸、制革、电镀、印染、有金属、农药、化肥、原料药等企业实施清洁化改造工程,减少污染物产生排放量,推进流域绿发展。
(7)优化洪湖流域水量分配方案、年度水量分配和调度计划。结合《四湖总干渠沿线涵闸水资源调度运用方案》、《荆州市中心城区及四湖总干渠水资源调度应急方案》和《洪湖流域生态调水方案》,对接《中华人民共和国长江保护法》的有关要求,进一步科学分析和确定洪湖流域主要河流和洪湖水体的生态水位、生态水基量需求,完善洪湖流域生态调
水技术方案,明确调水途径、管理制度、保障工程措施和协调机制,在充分保证洪湖水体及相关河流的生态水基量需求的前提下,优化洪湖流域尤其是洪湖水体水量分配方案、年度水量分配和调度计划。