巢湖水污染现状、原因及生态治理法探讨

孟平 马涛

（安徽国祯环保节能科技股份有限公司 安徽合肥 230088）

巢湖水污染现状、原因及生态治理法探讨

孟平 马涛

（安徽国祯环保节能科技股份有限公司 安徽合肥 230088）

通过分析巢湖流域水污染现状及形成原因，借鉴目前国内外治理湖泊污染经验方法，提出通过人工湿地、生态沟渠等一系列的生态治理措施，在巢湖外源及内源方面综合来改善巢湖水环境。

巢湖；水污染；生态治理；水环境改善

我国湖泊总面积约1200×104hm2，占国土面积0.8%，湖泊水质直接影响我国整体水质状况[1]。随着社会经济高速发展、城市化进程加快、工业兴起、流域人口增加、工厂、农业以及生活废水随意排入河流，致使湖泊水体遭受严重污染[2]。全国水资源综合规划评价显示：全国84个代表性湖泊中，44个湖泊呈富营养化状态，占湖泊总数的52.4%，其余湖泊均为中营养状态[3]。

巢湖，我国五大淡水湖之一，长期以来，其在城乡供水、调蓄洪水、维护区域生态平衡以及促进区域发展中发挥了十分重要的作用。但是，近年来伴随着区域经济高速发展，巢湖流域经济增长较快，工业迅速发展，废水随意排放，巢湖水体富营养化加剧，蓝藻、水华频繁爆发，成为全国富营养化最为严重的淡水湖泊之一[4]，严重影响沿周边地区人民的饮水安全和工农业生产。因此，必须实施巢湖流域水环境综合治理，遏制巢湖水质恶化趋势，改善流域水环境质量，逐步恢复巢湖流域湖秀水美的自然风貌。

1 巢湖概况

巢湖是全国五大淡水湖之一，湖区面积760km2，岸线长181km，流域面积1.35×104hm2，涉及合肥、巢湖、六安等5市，是长江中下游重要生态湿地。巢湖流域水网密布，湖区分东、西两个半湖，流域年均水资源总量53.6×108m3，其中年均入湖水量34.9×108m3，出入巢湖河流33条，其中入巢湖河流主要有8条，呈向心状分布，分别为北部的南淝河、十五里河、派河、柘皋河，西部的丰乐河、杭埠河、白石天河，南部的兆河，东经裕溪河流入长江。其中杭埠-丰乐河、派河、南淝河、白石天河4条河流占流域径流量的90%以上，杭埠-丰乐河是入巢湖水量最大的河流，占总径流量的65.1%；其次为南淝河、白石天河，分别占总径流量的10.9%和9.4%[5]。

2 巢湖水污染现状

近年来，随着巢湖流域经济社会高速发展，巢湖水体富营养化日趋严重，巢湖已成为国家水污染重点治理的“三河三湖”之一。规划期间合肥市加大对巢湖水域环境治理工作。“十一五”、“十二五”期间，于巢湖周边沿岸带开工实施生态环境综合治理工程。河道整治方面，实施全程截污，埋设管道，修建污水处理厂15座，城市污水处理率达到95%；对流入巢湖的重点河道根据污染性质不同，实施不同治理措施，如塘西河实施生态恢复方法，南淝河采取点源截污治理方法。同时，合肥市积极引进国外先进污水处理技术，并且加大对巢湖水域污染治理资金投入[6-7]。

经过对巢湖一系列的综合治理后，巢湖水体质量呈现明显好转趋势，“十一五”期间巢湖水质由劣Ⅴ类转为Ⅴ类，湖体富营养化程度由中度富营养化转变为轻度富营养化状态。2013年中国环境状况公报显示，“十二五”规划至2013年，巢湖流域水体呈现轻度污染状况。污染较重的西半湖水质变为中度污染，东半湖呈现轻度污染状况，水质得到明显改善，巢湖入湖河流也得到不同程度改善。2013年安徽省重点流域水质公报表明，巢湖入湖河流总体为中度污染，在检测的19个断面中，Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质断面比例分别为57.9%、10.5%和31.6%，较2012年水质状况明显好转，Ⅰ～Ⅲ类水质断面比例增加了15.8个百分点，劣5类比例下降5.3个百分点。

3 巢湖水污染原因

巢湖的综合治理取得了明显成效，但是巢湖属人类活动频繁的大型浅水湖泊，其污染源分布广，造成水体污染的原因复杂，所以巢湖水环境问题依旧严重。巢湖水污染原因可以分为以下几个方面：（1）巢湖建闸。巢湖建闸导致湖体换水周期变长，水体流动性降低，导致污染物沉降，加速巢湖内源污染，同时巢湖建闸导致水位升高，导致周边生态湿地面积减少，加剧巢湖入湖污染负荷[8-9]；（2）污水随意排放。巢湖周边工业化和城市化加快发展，导致巢湖接纳周边工业废水、生活污水、农业废水量增加，导致巢湖污染负荷加大[10]；（3）面源污染。巢湖历来是“鱼米之乡”，为增加产量，施用过多化肥、农药，且利用率低下，导致面源污染负荷逐年加大，增加巢湖入湖污染负荷[10-11]；（4）生态环境破坏。巢湖流域为发展农业，开垦荒地，破坏了环湖周边生态环境，巢湖建闸同时损毁巢湖环湖湿地环境，导致污染没有有效拦截措施，加大入湖污染负荷[12-13]；（5）内源污染，巢湖入湖污染负荷积累以及水土流失，导致巢湖内源负荷过高，并且持续向水体释放，加剧了巢湖本身污染负荷[14-15]。

4 巢湖生态治理

近年来，水体生态修复得到广泛研究和应用，应用生态治理方法可以有效降低水体污染负荷，并能改善河流、湖泊区域生态环境，带动周边经济发展。巢湖水污染原因复杂，仅仅依靠对流域内点源污染控制并不能实现巢湖水环境综合改善，因此在巢湖水环境治理应采取全面治理、综合治理的方式。

4.1 主要入湖河流治理方法

据2013年中国环境状况公报显示，入巢湖河流中：杭埠河、白石天河、兆河、柘皋河水质良好，南淝河、十五里河和派河为重度污染。南淝河自70年代以后，随着工农业生产发展、城市化进程加快，污水排放量迅速增加，水质日趋恶化。目前，南淝河已有朱砖井污水处理厂、望塘污水处理厂等设施。十五里河流域呈现不同污染状况，上游以工业、生活污染为主，下游以面源污染为主，目前，关于十五里河流域综合治理正在实施中[16]。派河流域水体总氮含量是污染主要原因，其中派河上游河道受农业面源污染严重，中下游受支流污染。近年来加强对派河流域治理，进行清淤、截污、管网建设、污水处理厂建设等工程设施，派河部分水质好转，但总体污染程度并没有降低[17]。

目前我国污水排放标准较低，污水处理厂执行标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中二级或一级排放标准，尽管排放水质要求达到最高一级A排放标准，但是出水水质也只相当于地表水劣五类标准。在目前条件下，如果要提高污水排放标准，将会导致污水处理成本大大增加。人工湿地能够很好的解决这个问题。

湿地，位于水体与陆地之间的过渡带，其机理是利用湿地植物吸附、过滤、氧化、还原以及微生物降解污染物等作用，使原污水得以净化[18]。湿地在水源调蓄、气候调节、水质净化、物种保存等方面发挥着重要作用，而其运行费用只有常规污水处理工艺的10%～50%。在美国佛罗里达州建立的Apopka大型浅水湖，利用湿地去除湖中污染物，取得了很好的效果，其对水体总悬浮物去除率为89%～99%，总磷去除率为30%～67%，总氮去除率为

30%～52%，湿地有效降低了水体污染物含量[19-20]。南淝河流域建立的湿地系统对水体中氮含量起到很好的消减作用[21]。通过人工湿地处理污水处理厂尾水，能使出水水质大量提高，全国有的地区通过人工湿地技术使处理后的水达到四类水的标准[7]。

因此，对巢湖流域污染负荷较重的主要入湖河流可以采取人工湿地生态系统修复方法，通过在污水处理厂尾水入河前建立人工湿地系统，将会有效提升污水排放标准，减轻河道中的污染负荷；同时，在主要入湖河流入湖口修建人工湿地，进一步削减污染物，降低巢湖入湖污染负荷，从而有效治理巢湖水环境[10]。

4.2 面源污染治理办法

面源污染主要为农业生产过程中产生的化肥、农药等污染物在降水等冲刷作用下，通过径流汇入水体，并引起水体污染的过程[22]。目前对农业生产过程产生的面源污染还没有很好的治理措施，通常使用推广测土配方施肥技术、降低化肥使用量、提高化肥利用率、严格控制农药使用量等方法减轻面源污染[23]。近年来，使用生态沟渠拦截农业尾水技术措施得到广泛研究及试用。生态沟渠，是以排水和灌溉为主要目的，同时能够强化拦截农田氮、磷等养分流失，且景观效果好，是一种人类活动影响下的半自然人工湿地水文生态系统[24-25]。

在种植美人蕉、铜钱草、黑三棱、狐尾藻、灯心草以及梭鱼草的生态沟渠中，对农业水体总氮、总磷去除率达到64%和70%，全年带走水体氮、磷量分别为20.34 g·m-2～109.12 g·m-2，3.41 g· m-2～17.95 g·m-2，同时生态沟渠对泥沙流失能够起到很好的拦截效果，拦截的流失泥沙中全氮、全磷累计量分别为66.94 g·m-2～92.78 g·m-2，24.51 g·m-2～47.23 g·m-2[26]。在针对蔬菜种植业造成的面源污染使用生态沟渠拦截方法研究中发现，生态沟渠能够有效控制水体氮、磷径流损失量，对水体氮、磷去除率分别达43%～67%、43%～82%，有效削减了废水中氮、磷等营养元素的排放[27]。运用生态沟渠拦截太湖流域农业面源污染的实验结果显示，沟渠系统内种植的空心菜、酸模、莎草3种植物都能有效吸收尾水营养物质，对农田径流总氮、总磷去处效果分别达到48.36%和40.53%，在面源污染方面取得了较好的效果[28]。

因此，可以借鉴这些成功经验，在巢湖农业生产区域修建生态沟渠，拦截农业生产过程中产生的面源污染，有效降低进入巢湖水体的污染负荷。

4.3 巢湖环岸带治理方法

巢湖环岸地带多被开发利用，其中以农业用地偏多，造成水土流失严重，堤岸带毁坏加剧，崩岸现象发生，导致入湖泥沙及污染物增加，加剧了巢湖内源污染负荷[29]。针对这种情况，可通过两种方式重建巢湖环岸生态环境。

4.3.1 修建巢湖环岸生态护坡。生态护坡的修建能够有效降低坡体孔隙水压力、截留降雨、削弱溅蚀、控制土粒的流失，同时生态护坡植被可以改善环境，促进有机污染降解。在上海市进木港生态河道示范区，构建生态护坡有效降低了地表径流污染和泥沙流失[30]。目前，生态护坡种类繁多，技术成熟，可以根据巢湖沿岸情况，选取合适的生态护坡类型，保护巢湖堤岸生态环境。

4.3.2 修建农田区域生态缓冲带。修建生态缓冲带可以有效控制水土流失，防止河床冲刷，减少泥沙入湖，缓冲带植物可以对入湖污染物进行吸附和降解从而减少入湖污染负荷，以达到保护及改善水质目的[31]。同时修建缓冲带美化河流生态景观，促进区域经济的协调发展[32]。关于生态缓冲带构建方法、类型有关报道颇多，适当选取适于巢湖流域建设，加强巢湖流域生态环境修复。

4.4 内源污染治理方法

对湖泊的富营养化控制主要包括外源污染负荷控制和内源污染负荷控制。许多研究证明由于湖泊内生物和底泥对氮、磷释放，仅靠流域外源的污染控制，湖泊富营养化状况会出现反复波动[33-34]。

巢湖的内源污染控制主要涉及物理和生物方法，常用方法有底泥清淤和生物控藻。底泥清淤是一种快速有效去除湖底沉积物中氮、磷等营养元素的物理方法，但有些研究认为内源污染负荷不能有效降低，清淤方法仅能暂时缓解水体环境，不久，湖泊就会恢复原状[35]。巢湖底泥清淤工程开始于1998年，实施之后监测结果显示，巢湖富营养化状况并没有得到明显改善，并且巢湖水域面积过大，对巢湖使用清淤工程措施耗资巨大，且难以取得根本性效果[4]，因此生物治理可做为一个有效的方法。

研究表明，大型水生植物具有拦截外源污染、吸收营养化湖泊底泥氮、磷的功能，部分植物的根茎可以有效抑制底泥营养物释放，水生植物生长后期通过人工打捞去除，从而带走湖泊中过多营养物，降低水体污染负荷，同时，一些水生植物的种植对水体藻类有明显的抑制作用[36]。研究证明，在种植沉水植物的水域，底泥营养盐释放能够得到有效控制，水质得到明显改善[37]。经过大量研究和实践，国外许多富营养化湖泊经过恢复沉水植被，湖水水质大为改善，如荷兰、丹麦等国[38-39]。我国也建立了这方面的研究与示范区，如在滇池、太湖等湖泊，并取得了初步的成效[40]。近年来，在太湖和滇池水域大水面圈养挺水植物同样取得一定的效果。国家环保总局于2004年发布的《湖库富营养化防治技术措施》中，将恢复湖中沉水植被作为防治的推荐技术措施。

因此，在巢湖周边浅水域种植沉水植物，恢复水体生态环境，可以有效减轻巢湖水体污染符合。同时，可以借鉴太湖、滇池中心水域圈养挺水植物成功经验，在巢湖水域圈养挺水植物或建造人工浮床。通过这种方法能够有效控制巢湖水体污染负荷，同时可以有效恢复巢湖生态环境，改善巢湖环境问题。

5 结语

巢湖水环境问题解决迫在眉睫，对巢湖污染现状及原因分析能科学合理地为巢湖流域水环境问题提供解决方案。

生态修复方法是湖泊等水体水质改善的有效方法之一。在全面控污的前提条件下，以生态修复为核心方式，构建如人工湿地、生态沟渠等一系列的生态治理措施，在巢湖外源及内源控制方面综合来改善巢湖水环境，恢复其环境容量，使巢湖具备开始从藻型湖泊向草型湖泊的转变条件；最终成为具有持续的自净能力的、水净岸美的生态大湖。

[1]毛光君,杨丽标,晏维金.河流污染物输送对巢湖水质影响研究[J].农业环境科学学报,2014,33(1):141-147.

[2]Jeppesen E,Sondergaard M,Meerhoff M,et al.Shallow lake restoration by nutrient loading reduction-some recent findings and challengesahead[J].Hydrobiologia,2007,584(1):239-252.

[3]Yang L B,Lei K,MengW,etal.Temporal and spatial changes in nutrients and chlorophyll-a in a shallow lake,Lake Chaohu,China:an 11-year investigation[J].Journalof Environmental Sciences,2013,25 (6):1117-23.

[4]殷福才,张之源.巢湖富营养化研究进展[J].湖泊科学,2003,15 (4):337-384.

[5]樊明怀,周云峰.巢湖流域水环境综合治理对策[J].安徽农业科学,2008,36(16):6911-6912.

[6]李敏琪,何永义.巢湖水环境综合治理的现状与对策研究[J].中工合肥市党委校学报,2014,1:26-30.

[7]金玥.巢湖污染现状分析与治理研究[J].巢湖学院学报,2014,15(1):21-26

[8]王化可,唐红兵.巢湖生态引水对改善江湖交换关系的作用研究[J].中国水利,2010,23:27-29.

[9]Landon N,Piegay H,Bravard J P.The Drome river incision (France):from assessment tomanagement[J].Landscape and Urban Planning,1998,43(1-3):119-131.

[10]张谋贵,胡丽霞.巢湖污染治理难得原因及对策[J].理论建设, 2012,142(6):64-68.

[11]Shang GP,Shang JC.Causesand control countermeasuresofeu-

trophication in Chaohu Lake,China[J].Chinese Geographical Science, 2005,15(4):348-354.

[12]朱忠龙.巢湖湿地建设与管理的对策与思考 [J].低碳世界, 2014,3:102-103.

[13]王洪铸,宋春雷,刘学勤.巢湖湖滨带概况及环湖岸线和水向湖滨带生态修复方案[J].长江流域资源与环境,2012,21(2):62-68.

[14]Qin BQ,Hu W P,Gao G,etal.Dynamics of sediment resuspension and the conceptualscheunaofnutrient release in the large shallow Lake Taihu,China[J].Chinese Science Bulletin,2004,49(1):54-64.

[15]方凤满,金高洁,高超.巢湖水环境质量时空演变特征及成因分析[J].水土保持通报,2010,30(5):178-181.

[16]刘路.巢湖十五里河河口污染物沉积特征及其溯源研究[D].合肥:合肥工业大学,2006.

[17]王金.巢湖流域社会经济发展与巢湖水质污染程度相关性研究[D].安徽:安徽大学,2009.

[18]史丹.我国湖泊富营养化问题及防治对策[J].资源开发与市场, 2005,21(1):17-27.

[19]古滨河.美国Apopka湖的富营养化及其生态修复[J].湖泊科学,2005,17(1):1-8.

[20]Coveney M F,Stites D L,Lowe E F,et al.Nutrient removal from eutrophic lake water by wetland filtration[J].Ecological Engineering, 2002,19:141-159.

[21]Qian J,ZhaoW,Hong T,etal.Spatialvariability in hydrochemistry of groundwater and surfacewater:a case study in NanfeiRiver catchment,China[J].WaterRock Interaction,2007,12(2):887-890.

[22]段玉杰.中国农业面源污染现状及改善对策 [J].中国减灾, 2010,4:28-29.

[23]马方平.巢湖水环境治理实践与探索[J].研究与探索,2013,27 (4):437-439.

[24]付菊英,高懋芳,王晓燕.生态工程技术在农业非点源污染控制中的应用[J].环境科学与技术,2014,37(5):169-175.

[25]杨林章,周小平,王建国,等.用于农田非点源污染控制的生态拦截沟渠系统及其效果[J].生态学杂志,2005,24(11):1371-1374.

[26]余红兵.生态沟渠水生植物对农区氮磷面源污染的拦截效应研究[D].湖南：湖南农业大学,2012.

[27]单立楠,丁能飞,王洪才,等.蔬菜地面源污染生态拦截系统与效果[J].农业工程学报,2013,29(20):168-178.

[28]王忠敏,梅凯.氮磷生态拦截技术在治理太湖流域农业面源污染中的应用[J].江苏农业科学,2012,40(8):336-339.

[29]刘圣清,刘德胜,方建民,等.巢湖堤岸防护林建设综述[J].安徽林业科技,2011,37(1):45-50.

[30]蔡婧,李小平,陈小华.河道生态护坡对地表径流的污染控制[J].环境科学学报,2008,28(7):1326-1334.

[31]Wang X.Integrating water-quality management and land-use planning in awatershed context[J].Journalof EnvironmentalManagement,2001,61(5):25-36.

[32]刘洪剑,方建民,刘圣清,等.巢湖流域湿地环境质量问题及其生态重建对策[J].安徽林业科技,2013,39(4):49-52.

[33]Agnieszka P.Effectsofsnailgrazing and nutrient release on growth of themacrophytes Ceratophyllum demersum and Elodea Canadensis and the filamentous green alga Cadophora sp.[J].Hydrobiologia,2002, 479(1-3):83-94.

[34]Frede A,Peter R.Comparison of phosphorus release from littoral and profundalsediments in a shallow,eutrophic lake[J].Hydrobiologia, 1999,408-409(0):175-183.

[35]Kleeberg A,Kohl JG.Assemssmentof the long-term effectiveness of sediment dredging to reduce benthic phosphorus release in shallow lakeMuggelsee(Germany)[J].Hydrobiologia,1999,394(0):153-161. [36]余国营,刘永定,丘昌强,等.滇池水生植被演替及其与水环境变化关系[J].湖泊科学,2000,12(1):73-80.

[37]Drenner RW,Day D J,Basham SJ,etal.Ecologicalwater treatmentsystem for removalofphosphorusand nitrogen from polluted water [J].BiologicalApplication,1997,7(2):381-391.

[38]GulatiSD,Vandonk E.Lakes in the Netherland,their origin,eutrophication and restoration:state of the art review[J].Hydrobologia, 2002,478:73-106.

[39]Lauridsen T L,Jensen JP,Jeppeesen E,etal.Response of submerged macrophtes in Danish lakes to nutrient loading reductions and biomanipulation[J].Hydrobiologic,2003,506:641-649.

[40]Korner S,Dugdale T.Is roach herbivory preventing re-colonization of submerged macrophytes in shallow lake[J].Hydrobiologia,2003, 506:497-501.

孟平（1963—），男，学士，高级工程师，主要从事水处理工程及技术研究工作。