衡水湖不同生态区水体特性分析及建议

耿红梅

衡水湖不同生态区水体特性分析及建议

耿红梅

（衡水学院 化工学院，河北 衡水 053000）

衡水湖为国家级自然保护区，具有独特的湖泊生态系统和湿地功能。基于生态文明建设的背景，对衡水湖不同生态区（荷花区、香蒲区、芦苇区、混合区和空白区）水体的化学特性进行了相对全面的分析。自2018年10月至2019年9月，每月采集水样一次到两次，采用传统化学分析法和仪器分析法，测定电导率、pH、氨氮、总磷、总氮、化学耗氧量、高锰酸盐指数、重金属等多项相关水质指标，结果表明：高锰酸盐指数总体偏高；电导率、氯化物、水硬度有逐年增高趋势；水质富营养化问题依然存在；不同生态区水体状况与相应生态区的植物具有明显相关性。提升衡水湖水质的主要建议：用生态环境观点管理衡水湖；构建适于衡水湖的水质评价体系；加强对衡水湖水源水质的监控与管理；对水生植物进行及时收割等。

衡水湖；生态区；水体特性；水质分析

衡水湖为国家级自然保护区，具有独特的湖泊生态系统和湿地功能。为了守护好衡水湖，近几年，衡水市委市政府下大力拆除沿湖各类建筑，取缔1.38万亩网箱、拦网，对周边多家企业、作坊进行了搬迁，对入湖排污口进行封堵，更换燃油船，增加环湖周边生态涵养林，实施引黄、引卫等跨流域调水工程等，与此同时，先后颁布《衡水湖水质保护条例》和《河北省衡水湖湿地和鸟类自然保护区管理办法》，使对衡水湖的保护工作有法可依、有章可循。研究表明[1]衡水湖水环境得到明显改善，尤其是2018年衡水湖水质较好。

为加强衡水湖生态环境和生物多样性的保护工作，加强衡水湖水质的科研监测以及衡水湖水体生态系统评估体系建设，衡水学院与市委、市政府合作，对衡水湖的湿地植被、鸟类资源、鱼类等水生生物定期开展监测。本课题组自2018年10月至2019年9月，每月采集水样一次到两次，参照国家《地表水环境质量标准》（GB3838-2002），对衡水湖（荷花区、香蒲区、芦苇区、混合区和空白区）5种不同生态区域进行了系统研究。研究采用传统化学分析法和仪器分析法，测定电导率、pH、氨氮、总磷、总氮、化学耗氧量、高锰酸盐指数、重金属等二十多项相关水质指标[2]。通过分析检测结果，探讨生态植物与水体的内在联系和规律，探寻净化衡水湖水质和修复水域生态环境的思路，为衡水湖水体污染的进一步把控提出可行性建议。

1 检测结果及分析

1.1 高锰酸盐指数总体偏高

用经典滴定法测定5种生态区区域水样中高锰酸盐指数，数据结果表明：9—12月份期间符合《地表水环境质量标准》III-IV类，4月份高锰酸盐指数值较高，尤其是混合区域最高值达22.7 mg/L，超出《地表水环境质量标准》V类。数据显示，5种生态区高锰酸盐指数值随着季节变化波动明显，荷花、香蒲和芦苇等对水中污染物都有一定的净化作用。混合区域的高锰酸盐指数值明显偏高[3]，估计原因有二：一是根生浮叶植物和自由漂浮植物等影响，二是一些不明原因的外源污染造成。

1.2 所测重金属含量符合要求

采用ICP-MS法测得衡水湖水体中铁、锌、铅、铜、铬、镉、汞等元素含量从高到低的排序为：Fe＞Zn＞Cr＞Pb＞Cu＞Cd＞Hg，均符合要求，说明水体环境比较健康。其中Fe、Zn、Cr含量较高，估计与植物对重金属的积累、迁移和转化有一定关系。从数据可看出，芦苇对Pb、Cu、Cd、Cr，香蒲对Pb、Cu、Cr及荷花对Zn、Pb、Cr均有较强的积累作用，但三种植物对Fe和Hg的生物积累作用并不明显。

1.3 电导率、氯化物、水硬度有逐年增高趋势

采用电导率仪测定水样的电导率，测得电导率最高值达2818 s/m，一年中各区域水体电导率波动不大。采用化学滴定法测定水样中氯化物含量和水硬度，氯化物含量最高值达440 g/L，芦苇区氯化物含量最低，说明芦苇对氯化物含量有积极的影响。水体总硬度最高值达336 g/L，芦苇区数值最低，说明芦苇对钙、镁具有明显累积作用。总之，电导率、氯化物、水硬度近几年逐年增高，估计可能原因是：夏季温度升高，水分蒸发快，水位降低严重，使硬度、氯化物含量等增高，导致电导率也增大。

1.4 水质富营养化问题依然存在

用碘量法测定5种不同区域水样的溶解氧值，由图1可以看出，不同生态区水体中的溶解氧在水生植物的各个生长期的变化各不相同。

图1 不同生态区水体中溶解氧

照HJ828-2017化学需氧量的测定方法对5种不同区域水样进行测定。由图2可以看出，不同生态区一年的化学耗氧量的变化幅度各不相同，说明水生植物可以影响水体中化学耗氧量的含量。

采用分光光度法测定5种不同区域水样中氨氮、总磷、总氮值。综合以上数据结果，可以看出衡水湖一年中大体冬季水质较好，7月份水质最差，主要原因估计是衡水湖某些生态区域出现了富营养化。植物环境和水体的富营养化与多种参数直接相关，如：水中溶解氧、化学耗氧量、高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮等。可见水体富营养化问题仍是现阶段衡水湖研究的主要问题。

1.5 水体环境与植物的关系

不同生态区水体的状况不同，且与相应生态区的植物具有明显相关性。例如：水温、pH、电导率等水环境参数均受水体中植物的影响；重金属元素含量与植物对重金属的迁移和转化有关。

在不同的生长阶段，芦苇、香蒲、荷花等水生植物对于水体的净化效果不同，对于水体中不同的物质也有不同的净化效果，如芦苇、香蒲等植物对铁和总磷的影响不明显。大体规律是：在植物的快速生长期（约4—6月）对于水质的净化效果最为平稳；在植物的平稳生长期（7—9月）对于水质的净化效果最佳；在植物的死亡腐解期（10—12月）净化效果波动较大。

图2 不同生态区水体中化学需氧量

2 主要建议

2.1 用生态环境观点管理衡水湖

衡水湖湿地生态系统是一个复杂的、特殊的生态系统，它包含多个子系统，即不能只注重单方面，也不能把湿地生态系统片面地看作是一个整体，我们建议在管理衡水湖的过程中，应选择包括社会、经济、生态等的综合指标，将复杂问题进行分解，从多角度、全过程来评价湿地生态系统健康，对衡水湖的社会目标、经济目标和环境目标进行全面统一考虑，这样才具有价值。如：地下水、地表水统一安排，水质预测与引水相结合等等。

2.2 构建适于衡水湖的水质评价体系

建议在未来的研究中，构建一套适用于衡水湖水体生态系统评价的理论体系，建立能够反映生态系统结构和功能的基础指标以及扩展指标，进而正确评价水体质量，剖析水环境质量演变规律，以利于诊断衡水湖水体生态系统的健康状况，保证衡水湖区域的生态安全和供水水质。

2.3 开发有机物、氮和磷的控制技术

衡水湖水位较浅，阳光穿透性好，是典型的易富营养化型湖泊。香蒲、芦苇、荷花等许多植物在衡水湖中大量存在，死亡后不能及时清除，导致大量植物在水中腐烂沉积，甚至可能常年累积；有一部分衡水湖周边没有堤防，致使村落、农田与湖水毗邻，大量未被吸收降解的农药、化肥随降雨地面径流流入湖中。这些都是衡水湖不可忽视的污染来源。

水体富营养化的直接原因就是有机物、氮和磷等的富集，我们建议开发采用表面流人工湿地的沉淀、植物吸收及根区微生物作用来实现有机物、氮和磷的部分去除，采用菌藻共生作用、硝化及反硝化作用实现有机物、氮和磷的深度去除等有机物、氮和磷的控制技术，有效降低对衡水湖湿地生态系统的影响程度。

2.4 对水生植物进行及时收割

荷花、芦苇和香蒲为衡水湖的主要植被，对水体中过量的氮、磷等元素能够吸收并去除一部分，可以对水体进行生态修复，是比较理想的植物。但这些植物体在进入枯萎阶段后，由于微生物的作用有可能造成水体的二次污染。因为微生物会结合在植物体上并分解植物体，从而将植物体吸收并固定的氮、磷等元素又释放到水体中。衡水湖中芦苇、香蒲、荷花生长面积较大，针对此问题，建议进行合理的规划与管理，尽量在植物生长初期保护生长，进入植物枯萎阶段之前，确定适宜的时间节点及时收割、打捞、清理，使一些氮、磷等营养物质退出水循环，降低水中营养盐含量，避免植物残体分解的再污染，抑制水环境的富营养化方向发展。

2.5 实现资源的再开发利用

目前，芦苇和香蒲资源尚未得到充分利用。芦苇、香蒲含有的黄酮类化合物，具有抗菌、抗炎、抗病毒、抗氧化等多种生物活性，可以将它们开发成保健食品或化妆品等，有利于促进人类健康。总之，芦苇管护、收割、加强研发利用是一个系统工程，应最大限度激发苇农的积极性，建立芦苇收割、管护及资源化利用的长效机制，实现芦苇、香蒲的充分开发利用。

2.6 增强引水渠道的水质管理

衡水湖属于“良好湖泊”，但受到富营养化的威胁，若加强治理则可恢复到健康状态。衡水市近几年集中治理湖区周边村庄、企业，在拆除污染源的同时，还封堵了所有的入湖排污口，效果明显。但这些并不能保证全部控制外源污染，因为生活污水、农药化肥污染、地面径流污染很难排除。建议适当增强引水渠道的水质管理，减轻入湖污染。尽量发展高效无污染农业，尤其在衡水湖的引水渠和湖周边。如：因地制宜，制定符合湖周边生态农业发展的长期规划和实施计划；利用现有传媒、专家讲课等渠道多宣传，提高农民对生态农业的认知；合理施用氮、磷肥料，提高农作物根部吸收率，减少淋溶流失等，以减少入湖的氮磷数量，延缓富营养化的进程等；利用农业项目推动生态农业建设，引种新品种、新技术。

2.7 加强日常维护管理

衡水市委市政府高度重视衡水湖生态问题，并出台了首部地方性法规《衡水湖水质保护条例》，但人为污染问题依然存在。在春、夏、秋旅游旺季，湖边水面仍可见塑料袋、饮料瓶、矿泉水瓶等，建议加强对游客废弃物的管理，适当增加必要的废物回收设施，进行专人管理、及时打捞、无害化处置，把人类活动对衡水湖水体环境的影响降到最低。另外，加大环保宣传力度，提高全员环保意识，让每个人发挥自己的能动性，只有这样才能保护和治理好衡水湖生态，早日实现“水清村美、苇绿荷红、鱼跃鸟翔”的梦想家园。

[1] 张学知.衡水湖水质评价及改善措施探讨[J].地下水,2018,40(5):73,134.

[2] 国家环境保护总局.水和废水监测分析方法[M].北京:中国环境科学出版社,2006:254-268.

[3] 谭少卿,杨书东.酸性高锰酸盐指数准确测定的研究探讨[J].环境保护与循环经济,2018,38(12):79-82.

Analysis of Water Characteristics in Different Ecological Areas of Hengshui Lake and Suggestions

GENG Hongmei

(College of Chemical Engineering, Hengshui University, Hengshui, Hebei 053000, China)

Hengshui Lake is a national nature reserve with unique lake ecosystem and wetland functions. Based on the background of ecological civilization construction, the chemical characteristics of different ecological areas (lotus area, cattail area, reed area, mixed area and blank area) in Hengshui Lake were analyzed. From October 2018 to September 2019, water samples were collected once or twice a month, traditional chemical analysis method and instrumental analysis method were used to determine a number of related indicators such as electrical conductivity, pH, ammonia nitrogen, total phosphorus, total nitrogen, chemical oxygen demand, high acid index, and heavy metals. The results show that the permanganate index is generally high, that the electrical conductivity, chloride and water hardness are increasing year by year, that the eutrophication of water quality still exists, and the water condition in different ecological areas has obvious correlation with the plants in corresponding ecological areas. Main suggestions to improve the water quality of Hengshui Lake: to manage Hengshui Lake from the point of view of ecological environment, to construct a water quality evaluation system suitable for Hengshui Lake, to strengthen the monitoring and management of the water quality of Hengshui Lake, to timely harvest aquatic plants, etc..

Hengshui Lake; ecological area; water characteristics; water analysis

10.3969/j.issn.1673-2065.2021.04.001

耿红梅（1968－），女，河北景县人，教授，医学博士。

2018年衡水学院服务地方经济课题（2018ZX005)）；河北省湿地生态与保护重点实验室自主课题资助（hklz202003）

R284.1

A

1673-2065(2021)04-0001-04

2020-11-13

（责任编校：李建明 英文校对：李玉玲）