周振昉

(河北省衡水水文水資源勘測局，河北衡水053000)

衡水湖是衡水市唯一一座大型平原水庫，具有蓄洪、防澇、防旱、科研、供水、景觀、旅游、調(diào)節(jié)當(dāng)?shù)匦夂颉⒔到猸h(huán)境污染等多種功能。2000年7月，河北省人民政府批準(zhǔn)建立衡水湖濕地和鳥類自然保護(hù)區(qū)，2002年被納入聯(lián)合國教科文組織中國人與生物圈保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，2003年被國務(wù)院批準(zhǔn)成為國家級自然保護(hù)區(qū)，2004年被水利部批準(zhǔn)為國家級水利風(fēng)景區(qū)。隨著衡水市社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們加大了對衡水湖的開發(fā)利用。由于衡水湖的水體較淺且交換不暢，植物體腐爛分解等原因，使得衡水湖出現(xiàn)了富營養(yǎng)化加劇、生物多樣性減少等一系列環(huán)境問題。研究表明，氮和磷是浮游植物生長所需的營養(yǎng)元素，對藻類生長起促進(jìn)作用，是造成水體富營養(yǎng)化的主要影響因子[1－2]。本文采用2004－2013年衡水湖水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，調(diào)查分析了衡水湖水體的氮、磷污染特征及其來源、成因，提出了衡水湖水體氮、磷污染的控制對策，以期為衡水湖的合理開發(fā)利用和生態(tài)治理提供一定的理論依據(jù)。

1 衡水湖概況

1.1 衡水湖的自然概況

衡水湖位于華北平原南部河北省衡水市境內(nèi)，地處黑龍港流域中西部，屬于典型的淺水型濕地湖泊，原是冀州、棗強、南宮、新河、廣宗、威縣等地瀝水的一片自然緩洪滯瀝洼地，舊時被稱為千頃洼[3]。衡水湖地理位置在東經(jīng)115°30'－115°40'，北緯 37°33'－ 37°40'之間，南靠冀州市區(qū)，北臨衡水市區(qū)，湖泊總面積75.0km2。中湖大道將整個湖泊分為東、西兩個湖區(qū)。東湖又被一條人工堤分為大庫和冀州小庫兩部分，大庫面積32.4 km2，小庫面積10.1 km2，總設(shè)計庫容1.23億 m3?，F(xiàn)有水域平均水深普遍在3～4m，屬淺水型湖泊。西湖面積32.5 km2，設(shè)計庫容0.65億 m3，除有少量坑池沼澤或魚塘外，其余大部分被雜草覆蓋。衡水湖控制流域面積1 654 km2，分布有5條匯流河(渠)道，這些河(渠)分別是冀呂渠、冀午渠、冀棗渠、冀南渠、西沙河。汛期降雨產(chǎn)生的徑流通過幾條河(渠)匯流至衡水湖[4]。

衡水湖大庫湖水一般于每年12月初期結(jié)冰，直到翌年2月末開始融化，冰封期約為3個月。由于靠跨流域調(diào)水來滿足最基本的生態(tài)、農(nóng)灌及電廠發(fā)電用水需求，隨之而來的還有河道中的大量營養(yǎng)物質(zhì)，加之該區(qū)域年內(nèi)降水多集中于7－8月份的二、三場暴雨，導(dǎo)致周邊沖刷道路的徑流、農(nóng)田退水等流入湖內(nèi)，其含有的各種營養(yǎng)鹽加劇了衡水湖水體的富營養(yǎng)化程度[5]。

1.2 衡水湖面臨的富營養(yǎng)化問題

水體的富營養(yǎng)化是由于受到生活污水、工業(yè)廢水、農(nóng)灌排水、降雨徑流等的污染，使水體中營養(yǎng)鹽(主要是氮和磷)濃度過高，促使藻類異常增殖而造成的。隨著衡水市社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們加大了對衡水湖的開發(fā)利用。人類活動的影響促進(jìn)了衡水湖的富營養(yǎng)化進(jìn)程。衡水湖水體的富營養(yǎng)化問題是衡水湖面臨的一個主要問題，多年來歷次評價結(jié)果營養(yǎng)程度均為富營養(yǎng)[6－9]。每到夏天，隨著水溫的升高，衡水湖水質(zhì)急劇惡化，大量浮游生物迅速繁殖，生長區(qū)占據(jù)近2/3湖面，并逐漸由淺水區(qū)向深水區(qū)發(fā)展。DO降低，COD增加，富營養(yǎng)化程度加劇。尤其遇到悶熱天氣，大量生長香蒲區(qū)域的水變成灰白色，散發(fā)刺鼻臭味，魚類死亡，水體發(fā)生明顯污染，嚴(yán)重威脅著水資源的正常使用[10]。作為南水北調(diào)工程規(guī)劃中的一個調(diào)蓄水水源地，應(yīng)對衡水湖水體的富營養(yǎng)化給予足夠重視。

2 衡水湖水質(zhì)污染特征

2.1 水質(zhì)監(jiān)測

為研究衡水湖水質(zhì)變化情況，選取衡水湖湖內(nèi)(閘上)、小庫(閘上)、冀州(閘下)三個基本水質(zhì)監(jiān)測站2004－2013年的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)作為評價依據(jù)。這3個站點分別位于衡水市彭杜鄉(xiāng)大趙村、冀州市冀州鎮(zhèn)南關(guān)村及冀州市魏屯鄉(xiāng)魏屯村。衡水湖湖內(nèi)(閘上)采樣點2004－2006年每年監(jiān)測6次(雙月監(jiān)測)，2007年監(jiān)測8次(2－6月雙月監(jiān)測、8－12月每月監(jiān)測)，2008－2013年每年監(jiān)測12次(每月監(jiān)測)，小庫(閘上)、冀州(閘下)2004～2013年均每年監(jiān)測6次(雙月監(jiān)測)。該數(shù)據(jù)均由河北省水環(huán)境監(jiān)測中心衡水分中心監(jiān)測，所監(jiān)測的水質(zhì)資料能基本反映衡水湖的水質(zhì)情況。

2.2 氮磷污染特征

2.2.1 氮磷污染年際變化特征分析

《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838－2002)[11]中總磷(TP)、總氮(TN)的標(biāo)準(zhǔn)限值見表1。衡水湖三個基本水質(zhì)監(jiān)測站2004－2013年 TP、TN實測數(shù)據(jù)年均值見表3。以2004－2013年衡水湖各監(jiān)測站實測水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，TP和TN歷年變化趨勢見圖1、圖2。

圖1 歷年衡水湖TP濃度均值變化圖

圖2 歷年衡水湖TN濃度均值變化圖

可以看出，湖內(nèi)站 TP:濃度介于 0.02～0.07 mg/L，2006－2008年和2010年略高于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(湖、庫)Ⅲ類水質(zhì)濃度限值，其余年份低于Ⅲ類水質(zhì)濃度限值，多年來變化趨勢不太明顯。小庫站 TP:濃度介于0.11～0.84 mg/L，2004－2008年均高于Ⅴ類水質(zhì)濃度限值，其中2004年、2007年TP污染嚴(yán)重，分別高達(dá)0.60 mg/L(超Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)2倍)和0.84 mg/L(超Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn) 3.2倍)，2009－2013年高于Ⅳ類但低于Ⅴ類水質(zhì)濃度限值。小庫站TP濃度波動變化較大，2005－2007年呈逐年上升趨勢，之后大體呈下降趨勢，2011年有所反彈。冀州站TP:濃度介于0.07～0.80 mg/L，均高于Ⅲ類水質(zhì)濃度限值，2004、2006年污染嚴(yán)重，高于Ⅴ類水質(zhì)濃度限值，分別高達(dá)0.80 mg/L(超Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)3倍)和0.37 mg/L(超Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)0.9倍)，2004－2006年波動變化較大，之后大體呈下降趨勢。

湖內(nèi)站 TN:濃度介于1.51 ～3.26 mg/L，2006、2007 兩年污染較嚴(yán)重，高于(湖、庫)Ⅴ類水質(zhì)濃度限值，其余年份高于Ⅳ類但低于Ⅴ類水質(zhì)濃度限值。2006年達(dá)3.26 mg/L(超Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)0.6倍)高峰，其余年份波動變化不大。小庫站TN:濃度介于1.80～12.4 mg/L，除2010年低于Ⅴ類水質(zhì)濃度限值外，其余年份均高于Ⅴ類水質(zhì)濃度限值，2007年污染最為嚴(yán)重，高達(dá)12.4 mg/L(超Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)5.2倍)。小庫站TN濃度2004－2007年呈逐年上升趨勢，之后大體呈下降趨勢，2011年又有所反彈。冀州站 TN:濃度介于 1.50～3.92 mg/L，2006、2007年污染較嚴(yán)重，除2004年符合Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其余年份均高于Ⅳ類水質(zhì)濃度限值或Ⅴ類水質(zhì)濃度限值。冀州站TN濃度2004－2006年呈逐年上升趨勢，之后大體呈下降趨勢，2011年又有所反彈。

以上分析表明，多年來衡水湖湖內(nèi)站TP污染較輕，整體維持在Ⅲ類水質(zhì)水平，小庫站和冀州站則污染較重，尤其是2004年和2006、2007年超標(biāo)嚴(yán)重。衡水湖各監(jiān)測站TN污染嚴(yán)重，多年來大致處于Ⅴ類或劣Ⅴ類水質(zhì)，2006、2007年超標(biāo)嚴(yán)重?？傮w而言，衡水湖的水質(zhì)狀況近年得到了一定程度的改善，但氮、磷的污染仍相當(dāng)嚴(yán)重。

表1 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)總磷(TP)、總氮(TN)標(biāo)準(zhǔn)限值mg/L

2.2.2 氮磷污染年內(nèi)變化特征分析

2013年衡水湖各監(jiān)測站總磷(TP)、總氮(TN)監(jiān)測結(jié)果見表2。其年內(nèi)變化趨勢見圖3、圖4。

表2 2013年衡水湖各監(jiān)測站總磷(TP)、總氮(TN)監(jiān)測結(jié)果 mg/L

通過分析可知，2013年湖內(nèi)站的TP濃度6、9月份較高，超Ⅲ類水質(zhì)濃度限值，其余月份均符合Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，年內(nèi)波動變化較大，1～9月總體呈波浪上升的趨勢。小庫站的TP濃度8月份最高，達(dá)0.23 mg/L，超Ⅴ類水質(zhì)濃度限值，2～8月基本呈現(xiàn)升高的趨勢，8～12月則呈降低的趨勢。冀州站TP濃度6月份最高，達(dá)0.11 mg/L，超過Ⅳ類水質(zhì)濃度限值，之后基本呈下降趨勢。

衡水湖各監(jiān)測站2013年年初的TN濃度都非常高，2月份湖內(nèi)、小庫、冀州站分別達(dá) 5.07 mg/L、4.97 mg/L、4.26 mg/L，超Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) 1.5、1.5、1.1 倍，之后除小庫站 4 月份和6月份超過Ⅴ類水質(zhì)濃度限值外，其余均未超過Ⅴ類水質(zhì)濃度限值。湖內(nèi)、小庫站2013年的TN總體呈下降的趨勢，冀州站4月份以后則略呈上升的趨勢。

表3 2004－2013年衡水湖各監(jiān)測站總磷(TP)、總氮(TN)年均值 mg/L

圖3 2013年衡水湖TP濃度變化圖

圖4 2013年衡水湖TN濃度變化圖

3 衡水湖氮磷污染原因分析

3.1 工業(yè)污染

衡水湖嚴(yán)禁一切形式的排污，但在小庫上游的冀碼渠上仍有化肥廠、化工廠的部分排污口。平日進(jìn)水閘關(guān)閉，污水不能進(jìn)入湖區(qū)，一旦上游來水，所有積存在河道內(nèi)的污水會匯入小庫，造成魚類大量死亡，對庫內(nèi)水質(zhì)影響嚴(yán)重。另外，企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的煙塵和工業(yè)廢氣中的顆粒落入湖內(nèi)，也會造成污染。

3.2 生活污染

衡水湖湖中心的順民莊、梅花島等地居民產(chǎn)生的生活污水，都直接排入湖內(nèi)。另外還有生活垃圾，沒有進(jìn)行統(tǒng)一的收集和處理，隨風(fēng)漂遷或水沖刷后進(jìn)入湖內(nèi)。這些都會對湖水造成一定的污染。

3.3 農(nóng)業(yè)面源污染

衡水湖周邊土地利用以農(nóng)業(yè)和林果生產(chǎn)為主?；?主要為磷肥和氮肥)和農(nóng)藥的大量使用，導(dǎo)致湖區(qū)周邊農(nóng)田里的營養(yǎng)鹽隨降雨產(chǎn)流匯入湖中，面源污染日趨嚴(yán)重。

3.4 養(yǎng)殖污染

衡水湖的網(wǎng)箱、攔網(wǎng)養(yǎng)魚曾廣泛分布于東湖大庫中南部及小庫內(nèi)，主要養(yǎng)殖鯉魚、鰱魚等雜食性品種，以人工投餌飼養(yǎng)。這些餌料中含有大量的氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)，這些營養(yǎng)物質(zhì)有的直接被水溶解影響水質(zhì)，有的以排泄物形式進(jìn)入水體，有的形成污泥給二次污染帶來內(nèi)源。湖區(qū)周邊人們的放養(yǎng)等活動也大多數(shù)采用飼料喂養(yǎng)，再加上飼養(yǎng)物本身的排泄物，更加重了對湖水污染的威脅。

3.5 引水污染

衡水湖自然水源補給嚴(yán)重不足，跨流域調(diào)水是衡水湖水源的唯一保障方式?！耙S濟(jì)冀”已開展近二十年，引水路線經(jīng)過幾次調(diào)整優(yōu)化，但沿線上仍存在多點污染源;引水途經(jīng)棗強縣城和“皮毛之鄉(xiāng)”大營鎮(zhèn)，城內(nèi)生活污水及皮毛洗染廢水直接或間接排入引水渠道進(jìn)入衡水湖;引水途經(jīng)廣大農(nóng)村地區(qū)，沿途農(nóng)民利用河床內(nèi)大片植物資源放養(yǎng)牲畜，牲畜排入河床的廢物等含有的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)溶進(jìn)土壤后會隨黃河水的沖刷逐漸進(jìn)入衡水湖。

3.6 旅游污染

隨著旅游業(yè)的升溫，衡水市加大了對衡水湖的開發(fā)力度，衡水湖每年接待各地游客人數(shù)逐年增加，部分游客隨意拋棄雜物到湖中，使得衡水湖旅游污染逐年增加。

4 衡水湖氮磷污染控制對策

為使衡水湖發(fā)揮出最佳的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，面對衡水湖嚴(yán)重的氮、磷污染以及富營養(yǎng)化問題，必須針對水體氮磷污染的主要來源，采取行之有效的措施加以控制與防治。

4.1 提高認(rèn)識，加強輿論宣傳和監(jiān)督

水環(huán)境保護(hù)是關(guān)系到社會發(fā)展與進(jìn)步的事業(yè)，涉及到千家萬戶，必須大力加以宣傳，提高全社會的水環(huán)境保護(hù)意識，呼吁社會關(guān)心水、珍惜水資源、保護(hù)水環(huán)境。同時加強行政監(jiān)督、公共媒體輿論監(jiān)督、群眾監(jiān)督，確保衡水湖水環(huán)境保護(hù)工作持續(xù)發(fā)展。

4.2 健全完善管理機制，層層落實責(zé)任制

盡快健全完善衡水湖各項管理機制，認(rèn)真落實管理措施，嚴(yán)格執(zhí)行《河北省衡水湖濕地和鳥類自然保護(hù)區(qū)管理辦法》及國家水環(huán)境保護(hù)和污染防治規(guī)定，以保障衡水湖最大可能免受人類活動影響。冀州市、桃城區(qū)政府及各有關(guān)部門要與衡水湖自然保護(hù)區(qū)管理處密切配合，層層落實責(zé)任，做好有關(guān)工作。必須按照國家相關(guān)法律和地方相關(guān)法規(guī)，對破壞衡水湖水環(huán)境的行為嚴(yán)肅處理，真正把對濕地的保護(hù)落到實處。

4.3 采取有效措施，防治工業(yè)污染

將衡水湖周圍的工業(yè)企業(yè)和所有污染源，一律限期治理達(dá)到國家和省規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，對其他企業(yè)的工業(yè)廢水嚴(yán)格禁止向湖內(nèi)排放。冀州市、棗強縣污水處理廠要發(fā)揮應(yīng)有的作用，徹底根除其污水對衡水湖及衡水湖引水渠道的污染。

4.4 推廣生態(tài)農(nóng)業(yè)和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，防治農(nóng)業(yè)污染

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過量施用化肥農(nóng)藥是造成氮磷非點源污染的主要原因[12].應(yīng)推廣科學(xué)施肥技術(shù)，多施用農(nóng)家肥，減少化肥施用量，提倡有機農(nóng)業(yè)和生態(tài)農(nóng)業(yè)。推廣精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，提高效率，減輕面源污染程度，即根據(jù)作物的生產(chǎn)過程投放化肥和農(nóng)藥，最大限度發(fā)揮土壤和作物的潛力，做到既滿足作物生長發(fā)育的需要，又減少農(nóng)業(yè)物資的浪費。在農(nóng)業(yè)病蟲害防治方面，提倡綜合防治。應(yīng)充分利用土地和植被的凈化能力，加強氮磷等物質(zhì)在陸地生態(tài)系統(tǒng)中的循環(huán)，達(dá)到控制面源污染的目的。

4.5 加大生活污染防治力度

衡水湖周邊和湖中心居民生活污水和垃圾的處置和管理力度，通過開展環(huán)境綜合整治行動，建立生活污水處置和垃圾收集轉(zhuǎn)運制度，減少垃圾和生活污水的入湖量。此外，由于藻類等水生生物對磷更為敏感，故磷是水體富營養(yǎng)化最主要因子，控制水體中的磷含量，比控制氮含量更有實際意義[13]，因此要禁止湖區(qū)居民使用含磷洗衣粉。

4.6 禁止網(wǎng)箱養(yǎng)魚，實施庫區(qū)清淤

現(xiàn)在東湖大庫雖然已經(jīng)全面拆除了網(wǎng)箱，但養(yǎng)殖期間過剩的餌料和魚類的排泄物都沉積在湖底，成了水體長久的營養(yǎng)源。今后必須嚴(yán)格禁止網(wǎng)箱養(yǎng)魚，防止反彈。另外大量的動植物殘骸沉積在湖底，也為氮磷等營養(yǎng)鹽的釋放創(chuàng)造了條件，必須加以清除。有計劃地清除特定水域的底泥對改善水質(zhì)和防治藻類過度繁殖是一種行之有效的好辦法。

4.7 加強調(diào)水渠道沿線管理，杜絕外源污染

調(diào)水解決了衡水湖自然水源不足的問題，但同時也給水庫帶來了大量的污染物質(zhì)、氮磷等營養(yǎng)鹽。加強調(diào)水前的勘查論證工作，調(diào)整優(yōu)化引水渠道，封堵引水沿線排污口和防止上游工業(yè)廢水和生活污水經(jīng)冀碼渠排入衡水湖顯得尤為重要。

4.8 嚴(yán)格限制旅游業(yè)，取締衡水湖的旅游活動

隨著衡水湖知名度的不斷提升，來旅游的游客也逐年遞增，旅游業(yè)也逐漸成為當(dāng)?shù)鼐用褚粋€固定的經(jīng)濟(jì)來源，但所帶來的污染也逐步顯現(xiàn)。隨意丟棄湖邊的食品、拋入湖中的生活垃圾等都對水質(zhì)構(gòu)成了威脅。應(yīng)嚴(yán)格按照《飲用水水源保護(hù)區(qū)污染防治管理規(guī)定》等法律法規(guī)的規(guī)定，限制旅游業(yè)發(fā)展水域，合理規(guī)范管理旅游業(yè)發(fā)展，逐步取締不利于水環(huán)境保護(hù)的旅游經(jīng)營活動，對防治水體富營養(yǎng)化有重要的指導(dǎo)意義。

4.9 采取生物措施，強化自凈能力

在水體中種植沉水植物是較常見的生物措施，可以有效地抑制藻類爆發(fā)，控制水體富營化的進(jìn)一步發(fā)展[14－15]。針對衡水湖氮磷污染，不僅需要采取治理措施，預(yù)防措施也很有必要的，適當(dāng)在庫中種植沉水植被，以強化水體自凈能力，最終達(dá)到去污目的。此外，進(jìn)一步研究水生植物與放養(yǎng)食草性魚類的合理比例，既可增加經(jīng)濟(jì)效益，又在一定程度上提升了水體自凈功能，減緩了湖泊衰老速度。

4.1 0 加強水質(zhì)監(jiān)測，健全應(yīng)急預(yù)警機制

為了適時掌握衡水湖的水質(zhì)變化，及時發(fā)現(xiàn)富營養(yǎng)化及污染情況，根據(jù)實際情況，加大投入，引進(jìn)先進(jìn)儀器設(shè)備，運用現(xiàn)代化高新科技，加強衡水湖水環(huán)境監(jiān)測能力建設(shè)，進(jìn)一步完善檢測網(wǎng)絡(luò)，提高快速反應(yīng)、自動監(jiān)測和預(yù)報能力，對水體進(jìn)行定期連續(xù)監(jiān)測，定期報告水質(zhì)狀況，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供依據(jù)，這對研究水環(huán)境變化規(guī)律，更好地開展飲用水水源地保護(hù)工作，防治突發(fā)性水污染事故都有舉足輕重的作用。

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