长江流域的主要人类活动干扰、水生态系统健康与水生态保护

2018-10-11陈宇顺

三峡生态环境监测 2018年3期

陈宇顺

（1.中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室，武汉 430072；2.中国科学院大学，北京 100049）

长江是我国最重要的河流和世界大河中最具有特征的河流代表。长江流域在我国经济、社会、文化、生态、自然景观和环境等方面具有独特的地位。然而，近几十年来，随着我国经济建设的高速发展，长江流域面临了一系列的生态环境问题，这些问题进一步制约着我国的经济发展和生态文明建设。本文将从长江流域目前面临的主要水生态与环境问题、主要的人类活动干扰及生态大保护等三个方面展开，以期为长江经济带绿色发展和生态长江提供理论指导和现实依据。

1 长江流域的主要水生态与环境问题

长江的生态环境问题，特别是水生态与水环境问题，已经非常突出并严重影响着长江的生态健康。这些水生态与水环境问题主要表现在以下几个方面[1-3]：（1）长江的河水早已经不能上、中、下游自然流通；（2）长江的河水涨落早已经偏离了自然的变动规律；（3）长江的河水早已经不再大量携带自然的泥沙；（4）长江的岸带早已经被大量开发和利用；（5）长江流域最大的淡水湖泊——鄱阳湖和洞庭湖早已经每年提前进入枯水期；（6）长江流域的化工企业和矿业早已经驻扎在能够驻扎的区域；（7）长江流域的泥沙开采量早已经超过了自然的补给量；（8）长江流域水生生物的生存空间早已经被大量挤占；（9）长江的旗舰物种中华鲟早已经被发现不能自然产卵；（10）长江的江豚和鱼类资源早已经开始大量衰竭。

2 主要人类活动干扰及其对长江生态健康的影响

长江流域具有一系列的人类活动，它们都是怎样影响长江的生态健康的呢？

2.1 水电开发

水力发电就是在河道上修筑水坝形成水库蓄水，然后将水能转化为电能（图1）。水力发电是一种绿色能源发展方式，这种方式比燃烧煤石等火力发电给环境造成的危害要小得多。同时，长江大型水库（如长江三峡大坝）的修建，实质性地降低了长江中下游平原的洪水风险，在保障长江中下游人民的生命财产安全及正常的生产和生活等方面发挥着非常重要的作用。长江流域的水库建设和水电开发在近几十年得到了飞速的发展。例如，从1980年到2011年，长江流域的水库总数从4.80万个增加到5.16万个，其中大型水库从105个增加到282个，总库容从6.7×1010m3增加到1.8×1011m3[4]。特别是长江上游流域，主要表现为水电开发规模大、梯级密、水坝高等特点[5]。

图1 长江上游已建成的大型水利工程枢纽（图片来源：中科院水生所陈宇顺课题组）Fig.1 Mega hydropower facilities in the upper Yangtze River(photo credit:Dr.Yushun Chen’s research group at IHB,CAS)

然而，水坝的修建给水生态系统健康也带来了一系列的问题[1-2]。首先，水坝的拦截隔断了长江上、中、下游河水的自然联通，洄游性鱼类（即需要自身游泳通过一定距离和空间范围才能完成生命周期的鱼类，如中华鲟）的洄游通道就被隔断了，因而影响到这些鱼类的正常繁殖和生长。其次，水库的蓄水和泄水已经改变了河流水位的自然涨落规律，从而使得在繁殖季节需要水流刺激才能正常产卵繁殖的鱼类（如鲢、鳙等鱼类）得不到应有的自然水文条件而推迟产卵或者不产卵。另外，由于水坝的拦截，河水中从上游带来的大量自然泥沙已经不能正常运输至中下游，这些泥沙是构成河岸带、河床、洲滩等水生生物栖息地（即水生生物的“房子”）的最主要成分。位于上海附近的长江河口地区已经连续很多年缺乏上游来的泥沙，因而该地区被海水入侵和倒灌的风险也在逐年增大。

2.2 船舶与航运

船舶与航运是水上交通的最重要部分（图2）。水运具有陆运和空运不可替代的功能。长江是横贯我国东西的水运大动脉[6]和“黄金水道”。长江干线航道自云南水富港至长江口，全长2 838 km[7]。长江干线航道包括上游的三级航道，枯水期可通航1 000 t级船舶，中游航道可通航2 000～3 000 t级船舶，武汉以下航道可通航5 000 t级海船直至南通以下的5万t级海船[7]。除了长江干流航道以外，长江流域还包括嘉陵江、乌江、岷江、洞庭湖水系、鄱阳湖水系等航道[7]。长江航运在长江流域的货物（石化、煤炭、矿石、集装箱和通用件杂货等）运输和经济发展中发挥着非常重要的作用。

图2 长江干流的货运船舶（图片来源：中科院水生所陈宇顺课题组）Fig.2 Ships and cargoes in the mainstream of the Yangtze River(photo credit:Dr.Yushun Chen’s research group at IHB,CAS)

航运的发展给水生态系统健康也带来了一系列的问题[1-2]。首先，为了保障航运的正常运行和降低航运事故风险，航道管理部门必须对长江航道进行一定的整治，包括疏浚（即清理淤积区域）和加深河道、加固河岸、河道裁弯取直（即把自然弯曲的河道变成渠道形式的人工河道或改道）、清理河床和暗礁（即清理水下障碍物）等。如长江口深水航道整治一、二期工程以及中游界牌、碾子湾、张家洲等水道整治和清淤应急工程，上游宜宾至重庆河段航道整治工程[8]。这些航道整治工程极大地破坏了鱼类等水生生物的天然栖息地，从而使得水生生物“无家可归”。另一个方面，随着长江通航能力的加大，长江船舶的密度也在不断增加，从而使得河道中水生生物的自由活动空间（即水生态空间）不断缩减，加剧了长江江豚和体型较大的水生生物被船舶螺旋桨伤害和致死的风险。

2.3 工业和采矿业

工业和采矿业是长江流域的经济命脉之一，它们对长江流域的经济发展起到了非常重要的作用（图3）。工业产品和矿物原料也是长江流域经济发展的必备原料。以长江沿岸7省市（四川、重庆、湖北、湖南、江西、安徽、江苏）为统计基础，该区域截至2017年共有76家化工园区，主要是国家级和省级化工园区[9]。这些化工园区的主要产业包括氯碱、精细化工、石油化工、煤化工等[9]。同时，长三角地区又是污染密集型产业区，这些产业包括采矿业、纺织业、造纸及纸制品业、石油加工、炼焦及核燃料加工业、化学原料业等[10]。长江中游的宜昌市，一度成为长江流域最大的非金属矿业区，该矿业区的矿物原料主要包括磷矿、石墨、玻璃用砂岩、石膏、水泥用石灰岩、化工用白云岩、重晶石、高岭土等[11]。

图3 长江干流的沿江化工园区（图片来源：中科院水生所陈宇顺课题组）Fig.3 Chemical and industry zones along the Yangtze River(photo credit:Dr.Yushun Chen’s research group at IHB,CAS)

工业特别是化工业和采矿业给水生态系统健康也带来了一系列的问题[1-2]。首先，工业和采矿业有大量的有毒有害和难降解的污染物质（如持久性有机污染物、重金属等）排放到水体[10]，造成了水质的破坏，在极端情况下也会造成水生生物的大量死亡。另外，部分工业和采矿业还会排放大量氮、磷等营养物质到水体，从而加剧了水体的富营养化（即水体中营养物质过剩，使得藻类爆发和水体缺氧等现象）。

2.4 城镇化

城镇化是我国由发展中国家逐渐过渡到发达国家的一个重要标志（图4）。城市的建设和发展大大提高了长江流域人们的生活水平。长江经济带的城市群包括长三角城市群、长江中游城市群、成渝城市群。截至2014年，上海的城镇化率已经达到了88%，浙江和江苏两省的城镇化率也超过了62%，安徽、江西、湖北、湖南、重庆的城镇化率处在50%左右[12]。

图4 长江干流的沿江城镇化区域（图片来源：中科院水生所陈宇顺课题组）Fig.4 Cities and townships along the Yangtze River(photo credit:Dr.Yushun Chen’s research group at IHB,CAS)

然而，城镇化给水生态系统健康也带来了一系列的问题[1-2]。首先，大量的河岸带被城镇化设施和建筑物占用，自然的河岸带面积逐渐缩小，从而使得鱼类等水生生物的栖息地进一步缩减。另外，城镇化和人口密度的增加使得城镇和生活污水的排放也在加大，从而加剧了河流的水质污染。

2.5 农业

农业（包括种植业和养殖业）是长江流域粮食和食品的重要保障基础（图5）。粮食安全是国家安全的重要组成部分。长江流域的农业在我国粮食安全上发挥着举足轻重的作用[13-14]。

图5 长江流域的农业活动（图片来源：中科院水生所陈宇顺课题组）Fig.5 Agricultural activities in the Yangtze River basin(pho⁃to credit:Dr.Yushun Chen’s research group at IHB,CAS)

然而，农业给水生态系统健康也带来了一系列的问题[1，2]。首先，农业的围垦开发占据了滨江、滨湖的水体，使得水生生物的生存空间进一步减少。另外，农业生产过程中化肥、农药的大量使用增加了污染物质的排放，从而加剧了湖泊和河流的水质污染。例如，长江流域耕地的化肥施用量平均为572 kg/hm2，从川渝地区的463 kg/hm2到湖北省的725 kg/hm2不等[15]，这些施入耕地的化肥有相当一部分不能被农作物利用而残留在土壤或直接流失到水体。

2.6 采砂

河流、湖泊中的砂石是非常重要的建筑材料（图6）。长江流域的沙石材料在长江流域的城镇化等方面发挥着非常重要的作用。为了控制长江非法采砂，2002年1月我国颁布实施了《长江河道采砂管理条例》，以限制长江宜宾以下干流河道内违法开采砂石的行为。然而，2002年以后大量的砂石开采就转移到洞庭湖和鄱阳湖流域及长江支流[3，16]。例如，鄱阳湖区域的非法采砂船只，最多的时候可以达到每天450艘，洞庭湖最多的时候每天可以达到368艘，这些船只可以在一年内采完这两个湖区20年的沉砂量[16]。

图6 长江流域的河道和湖泊砂石开采（图片来源：中科院水生所陈宇顺课题组）Fig.6 Sand mining in rivers and lakes along the Yangtze Riv⁃er basin(photo credit:Dr.Yushun Chen’s research group at IHB,CAS)

采砂给水生态系统健康也带来了一系列的问题[1-3]，特别是非法采砂活动。首先，砂石的开采，特别是过渡开采使得河岸带、湖泊与河道底质、洲滩等的形成和维护失去了天然的原料，水生生物的生境不断丢失和遭到破坏，因而形成了一种“人类在掠夺建筑材料给自己修建房子的时候不断摧毁水生生物的‘房子’”的现象。由于长江上游梯级水坝的修建和对天然泥沙的拦截，长江中下游的采砂将进一步加剧长江水生生物“房子”的丢失。另外，长江中游洞庭湖和鄱阳湖的采砂加深了湖泊水深和渠道化，改变了湖泊与长江的水文关系（即湖水进入长江和江水进入湖泊的自然关系），从而加剧了对水生生物的影响。

2.7 港口与岸线开发

港口和岸线的开发在支撑长江航运和经济建设上发挥着重要的作用（图7）。据统计，截至2013年，长江经济带9省2市内河港口通过能力达3.26×109t，其中长江干线占一半左右[7]。长江干线的港口生产泊位有4 296个，包括459个万吨级泊位和10个亿吨级大港[7]。它们主要分布在三大港口群：（1）长江上游港口群如重庆、泸州、水富、宜宾等港口；（2）长江中游港口群如武汉、宜昌、荆州、黄石、长沙、岳阳、九江、南昌等港口；（3）长江下游港口群如上海、安庆、合肥、芜湖、马鞍山、南京、镇江、南通等港口[8]。长江干线城市的港口岸线已经被大量规划利用，如九江、南通、苏州、泰州等港口岸线规划率超过了50%，江阴的岸线规划率已经达到了100%[17]。特别是长江下游的江苏省，长江岸线利用自2002年以后得到了迅速的扩张，其中长江北岸地区以工业占用（如船舶修造、化工、冶金、电力、建材、造纸、海工等）扩张为主，长江南岸地区以工业占用和港口利用（如各类码头）双重扩张为特征[18]。

图7 长江干流的沿江港口与岸带建设（图片来源：中科院水生所陈宇顺课题组）Fig.7 Harbors and riparian constructions along the Yangtze river(photo credit:Dr.Yushun Chen’s research group at IHB,CAS)

港口与岸线开发给水生态系统健康也带来了一系列的问题[1，2]。其中最主要的是造成自然河岸带的丢失，挤占了自然河岸带这一非常重要的水生生物栖息地，大大缩减了水生生物的生存空间。

2.8 江湖阻隔

长江流域有成百上千的各类湖泊，原本与长江都有着天然的联通关系，维系着长江—湖泊这一天然的水生生物生存空间，鱼类等水生生物可以自由地在长江与湖泊之间畅游。由于考虑到防洪及区域开发等，长江中下游大量的湖泊都已经与长江通过闸坝隔离开来（图8）。例如长江中游的洪湖，1955年修筑了洪湖围堤以锁住东荆河洪水；1958年又建成了新滩口节制闸，堵住了长江洪水倒灌；1970年修建新堤排水闸；1975年洪湖北部四湖总干渠、西部螺山干渠，辅以福田寺闸、小港闸和洪湖围堤等的修建，人为地将洪湖与长江的自然联系隔断，使洪湖成为了长江流域众多阻隔湖泊中的一个典型代表[19]。近年来，洞庭湖和鄱阳湖的建闸建坝问题已在国内相关部门展开了非常激烈地讨论。

图8 长江流域与长江干流通过闸坝阻隔的湖泊（图片来源：中科院水生所陈宇顺课题组）Fig.8 River-lake fragmentation in the Yangtze River basin(photo credit:Dr.Yushun Chen’s research group at IHB,CAS)

然而，江湖阻隔给水生态系统健康也带来了一系列的问题[1，2]。首先，湖泊建闸建坝后，具有江湖洄游（即在长江与湖泊之间游动来完成生命周期）习性的水生生物正常的生命周期和生长繁殖将无法完成或者受到严重制约[20，21]。另外，水生生物的活动空间将进一步挤压，长江中的水生生物无法正常进入湖泊，湖泊中的水生生物无法正常进入长江。特别值得一提的是鄱阳湖和洞庭湖，这两个湖泊是目前除了长江干流之外还有江豚种群的天然水体。一旦鄱阳湖和洞庭湖（即“两湖”）湖口建闸建坝，长江的江豚种群和“两湖”的江豚种群从此将失去天然的联系和基因交流，势必进一步加剧长江江豚这个唯一的淡水豚类物种在地球上的灭绝速度。

2.9 渔业捕捞

长江流域的渔业捕捞在为人类提供鱼类等水产品和解决长江流域渔民生计等方面发挥着非常重要的作用（图9）。

然而，渔业捕捞给水生态系统健康也带来了一系列的问题[1-2]。首先，渔业捕捞特别是过渡捕捞和非法捕捞，将长江和湖泊中的鱼类从幼苗到成鱼基本上是一网打尽。长江的青鱼、草鱼、鲢、鳙（即四大家鱼）占渔获物的比例从过去的80%降低到目前的14%，四大家鱼的产卵量也从过去的300亿尾降至目前的不足10亿尾，长江淡水年捕捞量不足以往最高年份的1/4，仅为1×105t左右[22]。为了恢复渔业资源，在农业与农村部渔业主管部门的组织下，长江流域开展了非常多的增殖放流（即把鱼苗或成鱼直接投放到长江或湖泊当中）以补充长江和湖泊中的天然资源量[23]。同时，长江流域在渔业部门的组织下同时也在积极推进延长禁渔期（即在一年的某几个月禁止所有的渔业捕捞）和试点开展全年禁捕区域（即一年之内禁止所有的渔业捕捞）[24]。然而，这些补救的鱼类资源在每年7月1日长江流域开捕后几个月内几乎又可以被全部打捞上岸。另一方面，渔业捕捞造成鱼类资源减少后，长江及“两湖”的江豚由于缺少食物资源呈现出饥饿而死的现象不断增多。

图9 长江流域的天然渔业捕捞（图片来源：中科院水生所陈宇顺课题组）Fig.9 Commercial fishing in the Yangtze River basin(photo credit:Dr.Yushun Chen’s research group at IHB,CAS)

3 开展长江生态大保护的举措

如何进行长江生态大保护，这其实并不是一项容易的工作。是不是我们应该从今往后在长江流域全面禁止以上所有的人类活动？这明显不太现实，因为长江经济带这个区域承担着我国40%的国内生产总值（GDP）并养活着全国40%的人口，随着今后的继续发展这些数字必然会进一步加大[2]。

结合历史和现状分析，参照国际河流生态管理的相关经验[1，25]，建议长江的生态大保护主要从两个方面入手：一方面要尽快开展大尺度的生态修复，特别是涉及水生生物的主要栖息区域；另一方面要全面管控和调整沿江产业结构、加速产业绿色升级、减少污染物排放。具体而言，当务之急长江生态大保护需要做好以下几项工作。

3.1 腾让并修复长江流域水生态空间

为了有效地提升水生态空间，以下措施非常有必要从流域层面来考虑并立即付诸实施[1-2]：（1）立法保护好长江干流的洲滩和次级河道，开展生态工程，修复次级河道并禁止在次级河道内除科学研究与调查以外的任何形式的人类活动干扰，守住长江干流这个重要的水生态空间区；（2）立法保障鄱阳湖和洞庭湖与长江的畅通，禁止任何形式的闸坝建设，同时开展湖区生境的修复工程，为长江赢得第二个水生态空间区；（3）加强长江支流与长江干流的联通并开展支流重点区域的生态修复工程，为长江赢得第三个水生态空间区；（4）适当打通长江中下游部分有代表性的湖泊与长江干流的通道，开展湖泊生境修复工程，为长江赢得第四个水生态空间区；（5）有选择性地腾让长江干流、主要支流及主要湖泊的滨岸带区域并开展生态修复工程，为长江赢得第五个水生态空间区。

3.2 在长江干流、主要支流及“两湖”全年禁渔

在腾让和修复以上水生态空间的基础上，尽快实现在长江干流、主要支流及鄱阳湖和洞庭湖全年禁止除科学研究与调查以外的任何形式的渔业捕捞[1-2，26]。有人可能会问，这些区域都禁渔了，那我们餐桌上的鱼将从哪里来？长江渔民的生计将如何解决？

首先，餐桌上的鱼可以从长江流域绿色渔业中来。在全年禁渔以外的长江流域湖泊，实现资源养护型的绿色增殖渔业，仍然可以提供相当一部分水产品。同时，加大长江流域高效绿色池塘养殖、稻-渔（即水稻田和渔业结合）综合农业模式、渔-菜（即渔业和蔬菜结合）综合模式等一系列绿色渔业方式的发展。例如，中国科学院水生生物研究所的一项重要国家使命就是要解决中国人“吃鱼难”的问题，在长江干流、主要支流及“两湖”实行全年禁渔以后，我们依然可以通过绿色渔业来解决中国人“吃鱼难”的问题。

另外，长江渔民的生计问题国家已经开始采取了大量的生态补偿和补贴政策[27]。他们当中一部分人已经转产转业，还有一部分人可以投入以上提到的绿色渔业的相关产业当中来，他们今后将通过绿色养殖而不是过去的天然捕捞来为中国老百姓提供优质的水产品。

3.3 实现长江流域水库“考虑生态需水”的统一调度

为了解决长江流域干旱缺水、水质性缺水和水生态功能退化等问题，迫切需要加强严格的水资源管理和水利工程系统的优化调控[4，28-29]。如水利部于2016年8月组建了水库联合调度管理局，该管理局负责流域控制性水库联合调度管理，组织制订流域重要水工程的防洪与水量实时调度方案并组织实施和监督执行[29]。但在长江梯级水库建成并常态化运行的情况下，需要更多地从长江中下游生态需水的角度来考虑长江流域水库的统一调度，特别是在鱼类的繁殖季节要进行统一调度，以保证鱼类资源在长江的自然增殖[1，2]。