浅谈中国湖泊水污染

浅谈中国湖泊水污染

一、中国主要湖泊

中国湖泊众多，统计显示，面积在1平方公里以上的天然湖泊有2800多个；面积在100平方公里以上的大湖有130多个；此外，还有大大小小的人工湖（水库）。这些湖泊由于含盐量不同可分为咸水湖和淡水湖。中国的大湖主要集中在长江中下游地区和青藏高原上。江西省北部、长江南面的鄱阳湖是最大的淡水湖，青藏高原上的青海湖是最大的咸水湖。

二、中国湖泊底泥的重金属污染

湖泊是重要的可多功能利用的地表水资源，大湖泊还具有较高的灌溉、防洪、航运、养殖等功能，对调节气候有重要作用。可见，湖泊与人类生存和社会发展有密切的关系，台理利用湖泊资源，保护湖泊生态环境是社会经济发展的重大课题。

湖泊与人类生活息息相关，受到了人类活动的影响，特别是在东部人口稠密地区，湖泊所受的污染越来越严重。中国湖泊的生态环境状况普遍存在着七大问题：泥沙淤积、水面退缩、沼泽化、盐化、富营养化、酸化和由此引起的生态环境恶化和资源退缩。其中泥沙淤积、水面退缩、沼泽化属于生态的范畴，而盐化(重金属化)、富营养化和酸化则为环境污染。其中湖泊的重金属污染问题较为严重。

底泥作为湖泊生态环境的重要组成部分，在湖泊水体环境中具有特殊的重要性。一方面，底泥可以吸附水体中的污染物，降低水质污染程度，一旦条件发生变化，污染物会重新释放出来，影响上覆水体的水质；另一方面，底泥又是底栖生物的主要生活场所和食物来源，其中的污染物质可直接或间接地对水生生物产生致毒致害作用，并通过生物富集、食物链放大等过程进一步影响陆地生物和人类。底泥的重金属污染问题是我国水环境研究人员最早关注的重要问题之一。

1、湖泊底泥重金属含量

主要湖泊底泥中重金属元素含量平均值

这些湖泊主要分布在东部和南部沿海地区，从平均值分析，可以看出，滇池中Cu、Zn、Pb、Cd和Ni的浓度在这些湖泊中是最高的，分别为：920，2208，647，164．8和466mg/kg，底泥中Cr的最高浓度出现在洱海，为130mg/kg，Hg的最高浓度出现在松花江，为2．10mg/kg，As的最高浓度出现在太湖，为21．4mg/kg。Cu、Zn、Cr、Pb、Cd、Hg、Ni和As的最低浓度分别出现在北京未名湖12．0mg/kg、山东月湖l7．3mg/kg、吉林长白湖35．7mg/kg、山东月湖6．7mg/kg、山东月湖0．15mg/kg、江西鄱阳湖0．03mg/kg、吉林长白湖20．0mg/kg、黑龙江镜泊湖7_3mg/kg。由此可以看出，滇池、太湖、松花湖底泥重金属含量较高，污染

较严重，而月湖、长白湖、镜泊湖和鄱阳湖底泥某种重金属含量较低，尤其是月湖，3种重金属元素浓度均为最低值。

中国湖泊底泥中重金属含量变化较大，一方面是不同重金属元素的浓度有很大差异，底泥中浓度最大值为重金属Zn，其最高浓度2208mg/kg；浓度最低的Hg，其最小浓度为0．01mg/kg，两者差值高达2000mg/kg之多。另一方面，同一种重金属在不同湖泊底泥中的差值也很大：差值最大的重金属为Zn，其浓度最大值与最小值相差2206．4mg/kg；相差倍数最多的是Hg的浓度，最大值是最小值的4609倍。可见，由于湖泊所在区域不同决定了湖泊及其周围的自然生态环境也不相同，因此所受到重金属污染的程度有较大差异。

2、重金属污染的相关事件水俣病事件，发生于1953～1956年日本熊本县水俣市，人们食用被汞污染的鱼、贝等水生生物，造成大量居民中枢神经中毒，60多人死亡。

富山骨痛病事件，发生于1955～1972年日本富山县，人们食用含镉废水污染的河水和稻米而中毒，死亡100多人。

爱知米糠油事件，发生于1968年九州爱知县一带，人们食用含多氯联苯的米糠油后造成中毒，患者超过1万人，16人死亡。

以上的事件都是重金属污染是资源造成的，可见防止水资源被重金属污染是至关重要的。

三、水污染治理国内现有工作基础

自20世纪80年代以来，我国在流域、湖泊、河流、城市水污染控制与饮用水安全保障技术等方面开展了广泛的研究并取得了一定的研究成果，为进一步开展相关的研究打下了一定的基础。

1、在流域水污染控制方面具备一定的基础 我国自上世纪七十年代后期引入环境容量概念，并开展了环境容量科技攻关研究，在环境容量基础理论和应用方面取得研究成果，实行了目标总量控制制度，COD和氨氮先后于“九五”和“十五”期间被列入目标总量控制考核目标；“九五”和“十五”期间编制了“三河”、“三湖”水污染防治规划；开展了水环境功能区划等方面的研究工作；在此基础上，在全国范围内开展了水污染物总量控制，试行了水污染物排放许可证制度，为流域水污染控制提供了技术支持。

目前全国已有2289个环境监测站，国家、省级环境监测站和部分发达城市环境监测站具备了常规监测、有机物监测及应对一般突发性污染事故监测的能力，初步形成了水环境监测网络，为水环境管理与决策提供了基础数据。

近二十年来，我国在“三河三湖”以及相关重点流域开展了流域水污染控制综合管理和水环境监控方面的研究与示范工作并积累了一定的经验。在流域水环境质量模拟、水环境容量计算、污染负荷总量分配、水环境承载力定量评价和行业污染治理技术等方面形成了大量的研究成果，积累了丰富的经验，为第一阶段项目实施打下了良好的基础。

2、湖泊富营养化控制与生态修复已经具备了一定的研究基础

我国已在太湖、巢湖、滇池、武汉东湖、洱海开展了湖泊富营养化研究，在富营养化调查、面源污染控制、湖滨带生态修复和水华控制等方面并取得了一定的研究成果。“十五”期间，在太湖与滇池开展了重污染水域的生态重建与环保疏浚技术、水源地水质改善与生态修复技术、水网地区湖泊面源污染控制技术以及水体控藻技术与工程示范研究，并在国内产生了广泛影响。“湖泊富营养化过程与蓝藻水华暴发机理研究”，深入研究长江流域独特的浅水湖群背景下入湖生源要素受地球表层特征、气象因子、生物过程及人类经济活动的四方

面动力的驱动，在流域、湖盆和水生生物三个层次的循环及其失衡机理，研究蓝藻水华的生消动力学、水生植被的生态系统功能和稳态转换作用和湖泊－流域复合生态系统特征与管理。

3、在河流水环境综合整治方面具备了一定研究基础 “七五”开始，河流水环境综合整治被列入国家科技攻关计划，开展了河流水污染物总量控制和河流水环境综合整治研究，指导地方政府实施了多条河流水环境综合整治。“十五”期间，全国许多单位开展了河流生态修复研究和示范工程。但是，实施的工程规模较小，没有开展综合整治，水质改善不明显。只有以河流为载体，统筹流域内各行政区的水污染治理，做到上、下游，左、右岸协调，才能实现河流水环境质量的整体改善，促使流域整体水生态环境向良性循环方向发展。

4、在水污染治理技术与城市水环境综合整治方面具备了较好的研究基础

针对我国水污染的严峻现实，国家在“十五”期间就水污染控制技术开展了系统研究。针对湖泊污染控制，研究了湖泊污染控制与水体修复技术，进行了工程示范；针对我国污水处理设备落后、技术含量低和市场竞争力差的问题，开展了污水处理设备成套化技术研究。这些研究方向对本专项的顺利实施奠定了良好的基础，使得本专项的开展具有更明显的针对性。该重大专项围绕突出的湖泊、城市水污染等问题，强调技术的系统集成、工程规模的应用示范和管理机制的创新，开发了一系列适合我国国情的水污染治理集成技术系统和成套设备，探索了以科技为先导、符合市场经济规律的水污染治理新机制，建立了一批高水平研究与产业化基地，初步形成了我国水污染控制与治理的自主创新体系。

“十五”期间，国家自然科学基金重点项目、面上项目和重大国际合作项目对污水处理新工艺，脱氮除磷新理论、新方法，污泥处理资源化等方面进行了有针对性的资助研究，对城市水污染控制和水环境治理提供了理论基础和新的突破。许多城市在水环境质量改善方面积累了一批技术和一定的经验，在高效率、低能耗污水处理技术方面也取得了不少进展，也开发出了一些实用的污水处理技术、设备。

四、湖泊污染治理市场大小和目标市场

1、市场大小

自20世纪50年代以来，全国大于10平方公里湖泊中，干涸面积4326平方公里，萎缩减少面积9570平方公里，减少蓄水量516亿立方米。在2007年调查统计的43个湖泊中，有27个湖泊处于富营养化状态，其中太湖、巢湖、滇池等12个湖泊处于重度富营养化状态。

环境保护部部长周生贤表示，中国将全面防治污染，加大工业污染源治理力度，加快推进城镇污水处理设施建设，积极开展农业面源污染防治，统筹水资源开发利用，让江河湖泊休养生息，恢复生机。首届中国国际湖泊流域治理与工程技术设备展览会暨湖泊保护成果展是第13届世界湖泊大会的一项重要内容。因为有来自全球湖泊科学研究领域的千余名权威科学家、多部委湖泊治理政策制定者和来自太湖、滇池、鄱阳湖等国内主要滨湖城市的环保局官员与会，国内外环保企业纷至沓来，利用这次大会作为推广产品、洽谈合作的良机。

美国哈希公司是设计和制造水文、水质监测仪器的专业厂家。自从2003年在北京设立第一家代表处以来，相继在上海、广州、重庆、福州等地设立了办事处，业务也拓展到全国。哈希公司北京办事处的梅东说：“中国市场现在已经成为哈希公司最重要的市场之一。这两天已经有湖北、云南等地的环保部门和大型化工企业前来洽谈。”

2、 目标市场

黑臭河道生物修复：

（1）水体有机污染负荷过大，主要优点污染源河面污染源，如工业废水，生活污水、暴雨径流。

（2）底层污泥以及河流底质的再悬浮作用：城市河流污染的特点就是不仅其水质受到严重污染，启迪你的污染也非常严重。水体中的大量污染物承典并积累在河流底泥中，可以说，底泥是排入河流中各种污染物的主要归属之一。但污染了的地你还会对河流造成二次污染。在物理、化学和生物等一次列作用下，吸附在底泥颗粒上的污染物与孔隙水发生交换，从而向河中释放污染物质，是河流发生二次污染。引起水体中的有机物含量增加，导致河流黑臭。在合适环境条件下，底泥中放线菌的大量繁殖是引起河流黑臭的一大因素。

（3）水体热污染：城市河流热污染是指河流两岸工厂向水体排放的高温废水，在25℃左右时放线菌的繁殖达到最高，河流的黑臭也达到最大。

（4）重金属污染：重金属污染也是城市河流污染类型的一种，它对河流黑臭的贡献主要在于水体中锰铁的含量，如前所述，悬浮物质中的铁錳是重要的执黑因子之一。

河湖富营养化水质改善生物治理：

（1）基本过程：初始阶段——水体中营养盐比较少，溶解氧丰富，生物生产力水平低，水体呈现贫营养性特征。随着时间的推移，自外部进入水体中的营养盐逐渐积累，水体中营养物质增多，河湖生物生产能力提高，生物量增加，水中溶解氧含量下降，水色发暗，透明度降低，水生生物种群组成逐步由适合富营养状态下的种群所代替，河湖相应由贫养性发展为中营养型，进而演变为富营养型。

（2）主要表现：富营养化现象大战到一定阶段，表现为浮游藻类的异常增殖。以蓝绿藻类为主的水藻泛浮水面，严重时形成“水华”或“湖靛”。在迎风湖岸或湖湾处，糜集水面的藻类可成糊状薄膜，水体呈暗绿色，透明度极低，可餐发出腥臭味。而且还会分泌出大量藻类毒素，一直鱼类和其他生物的生长，对人畜造成危害，并严重污染环境。

水环境生态修复：

人工浮岛：经过人工设计、建构、设置漂浮于水面上的人工生态系统，该技术在水体污染治理中的作用越来越受到人们的关注。特别是近些年来城市环境景观建设步伐的加快，人工浮岛的水景景观功能得以开发利用，使人工生物浮岛技术真正成为了一项多功能的实用技术。人工生物浮岛在水体净化中起到的显著作用与生动和谐的环境景观效果，随着应用的普及也得到了与来越多的证明。

绿色护岸、生态边坡：

利用高强度、耐腐蚀、抗UV、反绿、透水不透土等优异性能的聚丙烯土合成材料作为护岸，不但可以美化环境，而且有利于生态环境的恢复和小气候调节，同时对雨污水有着很好的预处理。

五、整治湖泊污染的技术内容和缺点 湖泊污染源可分为外源和内源。从一开始，湖泊外源污染的控制和治理就引起人们的重 视。经过多年的研究和实践，外源控制技术已取得了一定实效。但外源控制并没有实质性改 变湖泊受污染的状况，很多研究表明，这是由于湖泊沉积物中污染物的释放造成的，特别是 内源磷释放造成的湖泊富营养化问题。因此，内源控制技术逐渐引起人们的重视。不同污染物内源释放机制不同，如沉积物中氮释放主要与沉积物中有机氮化合物的分解程度、速率以及随后细菌参与的无机形态氮的相互转化有关；沉积物中磷、重金属元素与沉积环境的氧化——还原条件有关； 生产力高的富营养化湖泊表层有机质分解的磷释放可能是沉积磷活化更新的主要机制； 而沉积物中的持久性有毒有机污染物则与底栖生物毒性暴露和食物链传递有关。不同类型湖泊中，污染物的影响方式和程度也不同，浅水湖泊中风浪引起的悬浮作

用是沉积物中污染物释放的主要过程，而深水湖泊中污染物的释放主要与物质形态、湖泊季节性分层和理化性质有关。因此，不同类型、主要污染因子不同的湖泊，其内源控制技术及污染恢复技术也不同。根据近年来的研究和实践，主要有以下几种污染整治技术。

（1）湖泊沉积物疏浚

湖泊沉积物疏浚被认为是降低湖泊污染物负荷最有效、直接的措施。瑞典一湖通过疏浚工程降低90%总磷负荷，而美国的Lilly湖疏浚后总磷的消减率达到55%。但是，并不是所有的疏浚都能达到理想的效果，1998年南京玄武湖清淤，采取沿湖污水停止输入、抽干水清淤的方法，清淤后半年内湖水的透明度、COD 和总磷基本不变。疏浚底泥的环境效果与疏浚方法有关，疏浚主要考虑降低沉积物中的污染负荷。因此，要对沉积物中的污染物种类、含量分布、剖面特征、沉积速率、化学及生态效应有详细的调查和分析，确定疏浚的范围和深度。

（2）沉积物覆盖技术

在污染沉积物表面覆盖一层物质，把沉积物和水体隔开，达到控制污染物释放的目的。覆盖物可以是低污染的沉积物、沙砾，或各种材料组成的复合层。起作用的机制主要是颗粒物对污染物的吸附作用，减少水动力或生物扰动，覆盖层造成的无氧环境利于某些厌氧细菌对有机污染物的降解。覆盖技术相比别的控制技术，花费低，适用于有机、无机处理，对环境潜在的危害小；但其工作量大，需要大量的清洁泥沙，来源困难。同时覆盖会增加底泥的量，使湖泊库容变小，因而该技术不太适用于湖泊底泥污染的治理。

（3）湖泊理化性质改善

湖泊的理化性质影响着湖泊中各种物理、化学及生物过程， 进而影响各种污染物的内源释放。通过投加一些化学试剂以改善湖泊的理化性质，如酸碱度和溶解氧含量，以达到控制内源释放的目的。向湖泊投加铁盐、铝盐，可以通过吸附或絮凝作用与水体中的无机磷酸盐共沉淀；但沉淀的铁磷化合物在还原条件下有可能重新活化再次释放。而铝盐与磷酸盐结合相对牢固，可在变化范围较大的水环境中稳定存在，甚至在完全氧化的环境中也较稳定。如果铝的加入量足够大，氢氧化铝可在沉积物表层形成“薄层”，从而阻止磷释放。

（4）污染湖泊的生态恢复

①湖滨带生态恢复。 湖滨带是湖泊水域与流域陆地生态系统间的过渡带，是湖泊重要的天然屏障，不仅可以有效滞留陆源输入的污染物，还有净化湖水水质的功能。湖滨带生态恢复的目的是恢复湖泊的完整性，包括湖滨带物理环境的修复、挺水植被的快速组建和水生群落的优化三大方面。

②水生生态恢复。 湖泊水生植被是由生长在湖泊浅水区和湖周滩地上的沉水植物群 落、浮叶植物群落、漂浮植物群落、挺水植物群落及湿生植物群落共同组成。水生植被的演 化随湖泊环境的变迁而演化，同时也能反作用于湖泊环境，在一定程度上影响湖泊环境的演 化方向和速度。因此，湖泊水生植被恢复是根据湖泊生态环境条件和需要，在生态系统受损 的湖泊环境基础上重构良性的水生生态，包括湖泊环境的工程改造和水生植物恢复两方面内 容。

除了上述的很多种治理湖泊污染的方法外，针对管理上现有的不足，我们还可以结合中国的基本情况，提倡下列几种整治技术。

（1）进行脱氮除磷，完善生态系统。

湖泊污染的主要原因是生活污水和工农业废水导致的水体富营养化。防治的关键在于严格控制工业废水、生活污水及农林业面源污水过量、无序、无处理排放。氮磷污染的主要来源是化肥施用、粮食生产等。从流域控制方面看，氮磷污染防治可分为点源污染防治和非点源污染防治。对现有的城市污水处理厂广泛进行脱氮除磷处理改造，加强对市政污水的脱氮除磷；通过合理施用农药和杀虫剂、加强对畜禽养殖业污水的监测和处理等措施控制农业面

源污染；对排放量较小的点源，如村镇、集中住宅、餐馆、酒店等，普及可高度脱氮除磷的合并式净化槽等分散型污水处理设施；在一些没有污水集中处理设施的农村，向农民推广家庭污水处理措施或安装小型的污水处理装置。

从污染控制方面看，氮磷污染防治可分为动物污染防治和植物污染防治。如在水环境恶化的湖区，进行特殊的湖滨带恢复，包括建造人工湿地、生物操纵、水生植被恢复等。保护湖中的芦苇丛和原生鱼类，在湖的沿岸带和浅水区种植多种本地水生植物，有利于减少湖岸侵蚀和完善生态系统结构。

此外，解决富营养化的问题是系统性的难题，涉及社会生活的多个方面。要以流域为单位进行综合管理和治理，科学测定环境承载能力，适当调整流域内经济结构，确保减排截污和保障治理工程顺利推进；要通过广泛的环保科普教育，提高全民的水环境保护意识。

（2）农村生活污水，需要循环利用。

农村生活污水主要由洗浴、洗衣废水、厨房洗涤以及冲厕废水等几部分组成，可细分为灰水和黑水等类型。灰水主要指厨房用水、沐浴用水和清洗水等，黑水指未经分离的冲厕水，针对污水组成成分中的不同特点可分别对各种污物进行分散处理。

灰水的再利用较黑水容易，经处理后可进行农业灌溉等；而黑水冲厕废水则是更主要的废水源。黑水的处理可采取真空厕所设备。经测算，这一设备较传统冲厕设备节水83％，可极大减少生活污水排放总量和容积，对防止和控制氮磷等面源污染发生均具有积极意义，也对农村地区生活污水分散处理和循环利用体系的建立与完善有推广价值。

（3）建立生态模型，科学管理湖泊。

湖泊污染治理和管理应充分利用生态工程学理论和技术。我们应通过建立科学的生态模型，作为进行日常管理和湖泊生态环境管理与保护的基础和依据。生态模型就像地图一样给我们指明方向。在湖泊治理中，我们可以根据不同湖泊治理和保护目的建立不同的模型，实现对湖泊污染状况、环境质量、治理措施和最终目标的量化。

如何通过人为设计促进湖泊治理目标实现，这就是生态工程学最终要回答的问题。比如，在解决环境问题时需要利用生态工程学方面的模型维护水利工程的稳定、维持生态系统的平衡，或者恢复已经被破坏的生态系统。生态工程学在维护湿地的生态系统方面也非常重要，湿地的管理也是湖泊管理的组成部分，通过生态模型、通过有效管理使污染得到有效治理、控制有毒有害物质排放，进而保持湿地生态系统的完整性。

环境生态的管理需要我们对现有的生态系统理论进行综合，然后建立相关的模型。利用生态系统理论、工程学和建模学方面的技术，结合经济模型和指标，形成一个完整模型，可以更好地从理论上指导湖泊保护工作。应用生态指标能够对生态系统的健康状况进行评估，而这些生态指标也能够应用到环境管理中，我们就可以很容易地利用这些指标来评估湖泊的健康状况，对湖泊的自我平衡功能进行评估，对是否出现严重污染、是否出现了生物多样方面的问题、未来的发展前景如何等进行量化分析。

当前，湖泊富营养化控制和管理也存在着很多的缺点，例如，主要表现在科学性差，对湖泊富营养化的预测、预警、研究、工程示范做得不够；在管理手段上，基于不同湖泊富营养化的标准体系、治理目标以及管理目标缺失；分类指导方案无法体现区域的差异，无法体现分类指导管理的策略；富营养化控制和营养物削减的支撑技术和评估体系有所欠缺等方面。让湖泊休养生息，就要依据湖泊的水环境承载力优化流域经济结构、科学控制规模，从源头控制湖泊富营养化。这需要我国根据湖泊承载力提出适合湖泊流域协调发展的优化模式。