洞庭湖污染状况及防治对策

钟振宇,陈 灿,万 斯

(1.湖南省环境保护科学研究院,湖南长沙 410004; 2.湖南有色金属研究院,湖南长沙 410015)

·环 保·

洞庭湖污染状况及防治对策

钟振宇1,陈 灿1,万 斯2

(1.湖南省环境保护科学研究院,湖南长沙 410004; 2.湖南有色金属研究院,湖南长沙 410015)

调查洞庭湖主要污染物来源,分析入湖污染特征,确定湖区重点控制污染源包括规模化畜禽养殖污染源、水产养殖污染源和城镇生活污染源。在此基础上提出污染防治对策,为洞庭湖区进行综合开发和污染治理提供依据和参考。

洞庭湖;污染现状;措施

洞庭湖位于湖南省东北部,长江中游荆江段南岸,地跨湘、鄂两省(28°44′N～29°35′N;111°53′E～113°05′E),是我国第二大淡水湖。湖泊天然水域面积2 720 km2,平均水深6.39 m,总容积174亿m3[1～3]。洞庭湖是长江中游地区调蓄洪水能力最大的通江湖泊,西、南汇湘、资、沅、澧4水,北纳松滋河、虎渡河、藕池河三口河道分泄的长江洪水。江河来水进入洞庭湖调蓄后,由城陵矶注入长江[4,5]。洞庭湖是我国重要的商品粮、淡水鱼、棉、麻生产基地,是国际重要湿地之一,湿地858.9 km2列入国际湿地名录。

近年来随着湖区人口增加和城镇化进程加快,周边地区工业及养殖业的发展造成的污染,湖泊严重萎缩、水质变差、生态环境遭受破坏,生物多样性受到严重威胁。2005年以后,湖泊水体全部超过Ⅲ类水质标准[6],2008年,Ⅳ类、Ⅴ类和劣Ⅴ类分别占到50%、36%、14%。本文根据洞庭湖污染物入湖量,分析入湖污染特征,提出水污染防治对策,以实现湖泊生态系统良性循环,逐步恢复洞庭湖生态环境安全状态,为今后洞庭湖区进行综合开发和污染治理提供依据和参考。

1 洞庭湖排污现状

1.1 点源污染

1.1.1 工业污染源

洞庭湖区2008年共有工业企业788家,工业废水排放量为27 723万t。洞庭湖工业以造纸、化工、纺织、印染为主,这些企业废水中总氮的浓度为23 mg/L,总磷浓度在0.11～1.21 mg/L之间,平均值为0.571 mg/L。以此参考为依据,估算工业废水中总磷总氮的排放量。洞庭湖区2008年总氮、总磷排放量分别为36.91 t和6 376 t,CODCr排放量为120 067 t。分析工业污染源各行业的排污情况,洞庭湖化学需氧量的排放主要集中在造纸业、纺织业、食品加工业、化工制造业和农副产品加工业这五个行业。其中,造纸业企业有96家,CODCr排放量为87 572 t,占CODCr总排放量的72.9%,居各行业之首。氨氮的排放主要集中在化工制造业。

1.1.2 城镇生活污染源

城镇生活污水及污染物产生量用公式(1)计算,污染物排放量用公式(2)计算。

式中Gc、Gp为城镇居民生活污水或污染物年产生量和排放量/t·a-1;N为城镇居民常住人口/万人(来源于湖南省统计年鉴);Fc为城镇居民生活污水或污染物产生系数/L·人-1,Fp排放系数/g·人-1d-1。

洞庭湖区2008年城镇人口有660万,城镇生活污水排放量为40 300万t,CODCr、总磷和总氮排放量分别为172 538 t、19 758 t和27 703 t,入湖量分别为97 766 t、1 124 t和17 622 t。湖区城镇集中式污水处理厂仅有四家,分布于岳阳市区、常德市区、益阳市区和临湘市,实际处理能力在70%～86%之间,污水实际处理量仅为7 975万t,处理率低于20%。

1.1.3 规模化畜禽养殖

近年来,湖区内畜禽养殖业发展迅猛,据统计[7],2008年湖区生猪存栏1 711.29万头,养殖牛10.74万头,鸡存栏3 290.35万羽,鸭存栏2 814.22万羽,其他家禽87.20万只(羽),全年畜禽养殖产生粪便达768.36万t。对湖区内农户抽样调查,畜禽粪便多以干清粪方式收集,露天堆放,经日晒雨淋,流失量大,洞庭湖区2008年规模化畜禽养殖业污染流失CODCr59 378 t、总磷3 347 t、总氮22 469 t,污染主要分布在丘陵丘岗地带和平原现代农业发展地带,畜禽粪便污染约占全区85%。

1.2 非点源污染

1.2.1 水产养殖

洞庭湖区是我国重要的淡水养殖渔业基地,湖区渔业生产的快速发展和水产养殖面积不断扩大,对水域环境已经产生了不利影响。一是饲料投放量高。据调查统计,2008年水产养殖平均每667 m2水面投放混合饲料315 kg、饼107.5 kg、肥水剂43.2 kg、青饲料1.3 kg;二是大量投入人畜粪便,甚至是直接投入化肥。2008年洞庭湖区水产品总产量达89万t,占全省水产品产量的50%。据统计估算,水产养殖排放CODCr98 384 t、总磷2 768 t、总氮10 178 t。

1.2.2 农田径流

农田地表径流流失是导致地表水体富营养化的主要原因,其所带来的一系列环境、经济问题已引起国内外有关人士的极大关注。调查洞庭湖区农田面积、施肥量、农作物类型、土壤类型等,按农田源强系数计算农田径流排放量。根据估算洞庭湖区2008年农田径流流失CODCr310 885 t、总磷12 684 t、总氮78 343 t,入湖量分别为31 088 t、1 268 t、7 834 t。

1.2.3 农村生活源

根据湖南省农村分布状况及农村生活污染物的处理、利用状况,结合规划院的规定(农村生活源的入河系数定为1%～10%),湖南省将农村生活源的入河系数定为7%。洞庭湖区2008年乡村人口为964万,计算得出农村居民生活污染排放 CODCr57 713 t、总磷1 548 t、总氮17 595 t,入湖量分别为 4 040 t、108 t和 1 232 t。

1.3 上游河流注入洞庭湖的污染物总量

2008年上游河流注入洞庭湖的平均污染物总量见表1。

表1 2008年上游河流注入洞庭湖的污染物总量

1.4 入湖污染特征分析

1.4.1 CODCr入湖量

根据污染源调查与统计结果(图1),洞庭湖区水产养殖污染源、城镇生活污染源和工业污染源居CODCr入湖量前3位,此3类污染源CODCr入湖量占总量的75%,3类污染源入湖比例基本持平。

图1 2008年洞庭湖区各污染源CODCr入湖量分布图

1.4.2 总磷入湖量

洞庭湖区规模化畜禽养殖污染源、水产养殖污染源和农田径流污染源居总磷入湖量前3位,此3类污染源总磷入湖量占总量的85%,其中规模化畜禽养殖污染源入湖量占总量38%,而农田径流污染源入湖量仅占总量的15%(图2)。

图2 2008年洞庭湖区各污染源总磷入湖量分布图

1.4.3 总氮入湖量

洞庭湖区规模化畜禽养殖污染源、城镇生活污染源和水产养殖污染源居总氮入湖量前3位,此3类污染源总氮入湖量占总量的79%,其中规模化畜禽养殖污染源入湖量占总量35%,而水产养殖污染源入湖量仅占总量的16%(图3)。

图3 2008年洞庭湖区各污染源总氮入湖量分布图

2 洞庭湖污染防治措施

2.1 强化工业污染防治,加快城镇生活污水处理

以点源污染控制为主,严格产业污染控制,产业实行达标排放和清洁生产。加强造纸、纺织、化工等主要污染行业的治理,实行更严格的淘汰制度,取缔关闭能耗高、污染重的小企业和落后工艺设备,做大做强龙头企业,加快建立高技术、低能耗的工业产业体系。

加快发展循环经济,重点抓好泰格林纸集团“林纸一体化”、汨罗再生资源集散市场回收利用与加工示范基地等循环经济试点示范工作,以点带面,努力推进洞庭湖区循环经济的发展。

大力促进清洁生产,实现源头预防和全过程污染控制,重点抓好石油化工、造纸、纺织等关键行业清洁生产,扶持建设湖南天润化工、华容昊天化工等一批污染物“零排放”示范企业,扶持建设中石化长炼公司、巴陵石化等一批企业的节能减排和污水回用工程,全面提高工业企业清洁生产水平。

强化城镇生活污染处理工程建设与技术革新,实施内源重金属污染综合整治。加快市(县)级生活污水处理厂和处理设施的建设,新建污水处理厂均配套脱氮除磷设施,现运行的四家污水处理厂实行挖潜改造,增加除磷脱氮工艺,提高处理深度,增加处理能力。全面推行收取污水处理费有关政策,保障污水处理厂的正常运转。重点抓好重点城市污染控制区雨污分流排水管网改造与建设,基本形成主城区雨污分流的管网体系,有效提高污水处理厂的处理效率。建设中水回用网络,提高水资源利用率,开展污水处理厂污泥的资源化利用或无害化处置示范。

2.2 加强水产养殖和畜禽养殖污染防治

水产养殖和畜禽养殖是洞庭湖水质污染的主要因素,加强水产养殖和畜禽养殖污染治理对改善洞庭湖环境具有重要的作用。

加强对水产养殖业的管理,全面规划养殖区域,确定养殖容量,积极推进和完善以养殖许可证为核心的水产养殖管理制度,对水产养殖环境、苗种、饲料、渔药和水产品质量等进行全面管理;加强对养殖用水的排放管理,制定渔业用水排放标准,对养殖场废水排放进行控制。禁止直接向洞庭湖养殖水域“投肥养殖”及投毒饵钓鱼;推广科学饲养技术,减小残饵污染。优化养殖结构,采用混养、间养、轮养等立体养殖和生态养殖,提高饵料利用率;科学投饲饵料,减少残饵量;推广生态营养饲料的使用,减少饲料造成的污染。

加强水产养殖废水净化处理和循环利用及畜禽养殖污染防治。集约化养殖场配备污水净化设施,养殖废水处理后再排放;水产养殖废水引入农田灌溉,让农作物吸收,实现废水资源化利用。积极推广集中养殖、集中治污,按照工业污染源一样的污染防控要求,实施规模化养殖场的排污许可、排污申报和排放总量控制制度。

引导畜牧业从传统散养方式向规模化、集约化方向转变,推进畜禽规模场和生态养殖小区建设。以“减量化、无害化、资源化”为原则加强畜禽养殖排泄物的处理。全面推广过程控制与末端治理相结合的清洁生产技术及农牧结合的生态型治理模式。建立“畜禽养殖零排放基地”,实施规模化畜禽养殖资源化工程。可采取以下模式:一是“畜禽-果园”模式,适用于养殖场周围配套有果园或山林等资源。生猪粪尿通过干湿分离,粪便进行堆积发酵和微生物接种,成为优良有机菌肥,用于果园;尿液通过沉淀处理后,成为果树的水肥。此外,还可利用果园放养家禽,家禽粪便成为果园的有机肥。二是“畜禽-鱼塘”模式,适用于牧场周围有配套的渔塘资源。将畜禽排泄物用于水产养殖的有机饲料。三是“畜禽-有机肥加工厂”模式,适用于规模养殖场发达且周边没有足够的农田来吸纳畜粪的地区。在规模养殖场附近兴建有机饲料加工厂,将畜禽粪制成清洁、便于运输的有机肥。四是“畜禽-生化池”模式,适用于周围耕地少,无法进行自然吸纳的一些其资金力量雄厚的大型规模场。畜禽排泄物采用养殖场粪污厌氧发酵处理后达标排放。五是“畜禽-沼气-果园”模式,适用于农村散养户发展生态养殖。畜禽粪尿排入沼气池,产生的沼气用于养殖场照明和日常用电;沼液、沼渣是“清洁”优质有机肥料,含有大量植物生产所必须的营养成分,可用于狼尾草、果树等作物的施肥,也可饲养鱼虾等水生动物,或者就近引到其它农田,增加并延长食物链;狼尾草通过粉碎打浆后作为饲料喂猪,发展“绿色肉制品”,此外狼尾草可消纳大量沼液,吸收猪场臭气,绿化猪场。六是生态循环式,适用于多种养殖结合。实行立体养殖,实现资源的多级循环利用。

2.3 加强农业面源综合整治

推广高效生态农业模式。在平原生态区合理开发利用湖州、水面、平原等湿地资源,实现粮、棉、油、渔、麻、芦苇、速生工业用材高产高效综合生态农业模式,构建农业复合生态系统,节约成本,提高收益。

加强畜禽粪便等有机肥的施用,推广秸秆还田综合利用模式,实施“肥药减量增效工程”,调整优化用肥结构,大力提倡增积增施有机肥,减少碳铵等易挥发的低效肥料;科学合理施用农药,推广高效、低毒、低残留的农药的应用,确保沿湖周边2 km范围内禁止或限制使用化学农药和化肥。

加强农业生态化建设。继续加强畜禽养殖与水产养殖业生态化建设,加速前期生态养殖示范成果的推广应用,扩大生态农业覆盖面积,持续提高养殖业清洁生产水平及废弃物资源化利用水平,推进农村能源的高效化、优质化和清洁化,持续巩固与提高农业污染治理成果。

3 结 语

洞庭湖主要环境问题是由于氮、磷导致的湖泊水域局部污染及生态系统破坏。洞庭湖污染防治措施要以入湖污染物总量控制为原则,坚持“控源节污、循环高效、清淤保洁、标本兼治、生态养殖、综合防治”方针,对洞庭湖进行综合治理,提出控制点源污染,加快城镇生活污水处理,加强水产养殖和畜禽养殖污染防治,加强农业面源综合整治等污染控制对策,实现水质持续好转,促进自然生态系统的良性循环,推动洞庭湖区经济和社会的健康、持续发展。

[1] 窦鸿身,姜家虎.洞庭湖[M].合肥:中国科学技术大学出版社, 2000.

[2] 李婷婷,沈彦.洞庭湖湿地生物多样性及其保护研究[J].国土与自然资源研究,2005,(1):38-40.

[3] 湖南省政协经济委员会.三峡工程与洞庭湖关系研究[M].长沙:湖南科学技术出版社,2002.

[4] 姜加虎,黄群.洞庭湖近几十年来湖盆变化及冲淤特征[J].湖泊科学,2004,6(3):209-214.

[5] 姜加虎,黄群.洞庭湖区生态环境退化状况及其原因分析[J].生态环境,2004,13(2):277-280.

[6] 曾光明,卢宏玮,金相灿,等.洞庭湖水体水质状况及运用小波神经网络对营养状态的评价[J].湖南大学学报(自然科学版), 2005,32(1):91-94.

[7] 湖南省统计局.2008年湖南统计年鉴[M].长沙:湖南出版社, 2009.

The Pollution Status and Control Measures for Dongting Lake

ZHONG Zhen-yu,CHEN Can,WAN Si
(1.Hunan Research Academy of Environment Sciences,Changsha410004,China;2.Hunan Research Institute of Nonferrous Metals,Changsha410015,China)

T o investigate sources of major pollutants in Dongting Lake,to analysis pollution characteristics which pollutants have joined into the lake,to determine key control pollution sources including large-scale raising livestock,aquaculture and municipal in lakes.Based on these features,pollution control measures be proposed,basis and reference be provided for the comprehensive development and pollution control of the Dongting Lake area.

dongting lake;pollution status;measure

X5

A

1003-5540(2011)04-0064-04

全国重点湖泊水库生态安全调查及评估项目(WFPLPB05)

钟振宇(1985-),男,硕士,主要从事区域流域生态环境研究。

2011-04-10