岱海水质及水生物状况分析

马 鑫，高 峰，杨 宇，薛宇乐，宋日权，池利明

(1.内蒙古自治区水利科学研究院，呼和浩特 010052；2.内蒙古农业大学，呼和浩特 010018；3.内蒙古自治区水利水电勘测设计院有限公司，呼和浩特 010020)

1 概述

岱海是自治区第三大内陆湖，是内蒙古自治区内陆湖之一[1]，是国家重要湿地，同时也是自治区级湖泊湿地自然保护区[2]。岱海流域是我国“两屏三带”生态安全战略格局中北方防沙带的重要组成部分，也是京津冀地区生态屏障的重要组成部分，其生态环境保护意义重大[3]。历史上岱海曾是水草丰茂的“塞外明珠”，在区域自然生态系统平衡中具有重要地位和标志性意义。近些年来，由于人为及自然因素的干扰，岱海湖面急剧萎缩，盐碱化程度加剧，水质持续恶化，生态退化严重。2005—2020年，岱海湖面水位和湖体面积呈现逐年下降趋势，16 a间湖面水位总体下降6.58 m，平均每年下降0.44 m；湖体总面积减少32.58 km2，平均每年减少2.17 km2；蓄水量累积减少4.198亿m3，平均每年减少0.28亿m3，形势不容乐观。

岱海生态退化引起中央高度重视，2016年，李克强总理、张高丽副总理对岱海保护工作作出重要批示，要求高度重视岱海生态环境变化，加大治理力度。2018年以来，习近平总书记对“一湖两海”先后5次作出重要指示批示，就岱海保护治理工作提出明确要求。2020年5月22日，习近平总书记参加十三届全国人大三次会议内蒙古代表团审议时指出，保持加强生态文明建设的战略定力，牢固树立生态优先、绿色发展的导向，着力抓好黄河流域、“一湖两海”、乌海及周边地区等重点区域生态环境综合治理，持续打好蓝天、碧水、净土保卫战，把祖国北疆这道万里绿色长城构筑得更加牢固[4]。

本研究针对岱海水面蒸发量大、水域面积缩减、水体恶化等生态环境问题，采用资料收集、数据分析等方法开展对不同时期岱海水质状况和水生物状况的研究，选择相应的水质参数、水质标准和溯源分析。对水体污染原因进行分析，对提升岱海水质提出建议[5]，为岱海水体污染防控治理、水资源管理提供理论支撑。

2 研究内容

2.1 不同时期岱海的水质状况研究成果

2.1.120世纪50～90年代研究成果

20世纪50～90年代，先后有农业部水产试验所、中科院动物所、内蒙古水产站及南开大学等各团队对岱海开展水质和渔业资源调查，自1994年起，内蒙古水产所对岱海水质进行定期监测。根据1996年1月至1997年7月监测结果显示，岱海水中主要离子和总含盐量的季节变化一般是冬季最高，春季最低，夏秋季则逐渐升高；岱海营养盐含量近年来虽有所增加，但从渔业角度看仍然较低，处于贫营养型和中营养型之间；从11项污染物指标(汞、锌、铅、铜、镉、铬、镍、砷、氯化物、氟化物、挥发酚)来看，除了氟化物含量为2.42 mg/L，超出渔业水质标准外，其它各项均未检出或含量很低[6]。1996年7月，中国科学院水生生物研究所研究团队开展岱海的综合考察，采用营养状态指数法(TSI)对岱海进行水质营养状况综合评价，同时结合历史资料对岱海水质咸化过程中水体营养状况的变化进行比较分析。研究成果揭示，岱海的水质咸化和硬化过程在不断加强，水体富营养化程度同20世纪80年代相比有不同程度的降低，此外水质咸化过程伴随着水体营养物质的降低，导致水体初级生产力降低，对渔业资源开发产生负面影响[6]。

总体而言，这一时期国民经济发展较慢，社会经济相对落后，对水体资源开发较少，人类活动对岱海水体和水质产生的影响不大，岱海水质整体处于优良状态。

2.1.22000—2019年研究成果

2004年8月，中国科学院南京地理与湖泊研究所研究团队选取岱海湖西、湖中与湖东3个断面共9个采样点进行水质监测分析，研究结果表明，岱海全湖属于劣Ⅴ类水质，其中氯化物、矿化度超标严重(分别超标7.54倍和3.66倍)，已接近咸水湖标准；此外，总氮、总磷等也有不同程度的超标(总氮、总磷分别由1996年的0.25 mg/L、0.06 mg/L上升到2004年的1.51 mg/L和0.07 mg/L)。与90年代相比，岱海湖泊水质呈现出明显的恶化趋势[7]。根据乌兰察布市水利局2015—2018年岱海监测数据分析，2015—2018年全年水质均为劣Ⅴ类，主要超标污染物均为化学需氧量，超标倍数分别为10.7倍、7.8倍、5.0倍、10.0倍。

从本世纪开始，受全球气温的影响，岱海地区温度也表现出逐年上升的趋势，使得天然蒸发量逐年升高[8]。随着国民经济的提升，渔业、畜牧业和种植业也对岱海流域造成了一定的影响，加之人类活动频繁，生活用水量远超自然与人工补水量，岱海电厂的水冷过程也使得岱海流域水量逐年递减，水质愈加恶化。

2.1.32019—2021年水质变化情况

岱海污染因素主要包括工业污染、农业面源污染、流域水资源短缺、城市污水处理和环保投入量不足等。为分析岱海近年来水质变化情况，本研究收集整理2019—2021年岱海监测数据进行分析。

2019—2021年岱海主要超标项目中，总磷和汞为消除污染物，水质趋势整体变化不大(均为劣Ⅴ类)。除总磷和汞未超标外，化学需氧量、总氮及氟化物的超标倍数均有所增加，其中，化学需氧量的超标倍数由原来的8.6倍增为12.7倍；总氮的超标倍数由原来的1.2倍增为2.6倍；氟化物的超标倍数由原来的1.7倍增为2.1倍(如图1所示)。本节针对化学需氧量、总氮、氟化物等岱海主要超标污染物指标进行分析。

有机污染物指标(化学需氧量、高锰酸盐指数)来源主要是生活和工业废水排放以及天然有机物腐殖质污染、农田有机肥面源污染等。由图2可知，2019—2021年岱海水质中化学需氧量浓度随时间呈现出波动升降的变化趋势，最大值出现在2020年12月和2021年1月，均为619.5 mg/L。2020年2月和3月化学需氧量浓度达到Ⅲ类水标准。

图2 化学需氧量浓度3 a月均值对比示意

水中总氮的主要污染来源是生活、工业废水的排放以及农业的面源污染；由图3可知，2019—2021年岱海水质中总氮浓度随时间波动趋势较小，最大值出现在2020年2月，为21.55 mg/L，最小值出现在2019年3月，为1.55 mg/L，连续3 a总氮浓度均高于Ⅲ类水标准。

图3 总氮浓度3 a月均值对比示意

水中氟化物的主要来源是雨水、地表水或地下水流经含氟的土壤、岩石，从中淋溶出部分氟化物以及工业废水的排放，内蒙古属于高氟地区，当降雨量增加或河流径流量增大时，氟含量较高的地区水中氟化物的含量相应升高，水质也会受到影响。由图4可知，2019—2021年岱海水质中氟化物浓度随时间波动整体呈现升高的趋势，最大值出现在2020年11月，为6.85 mg/L，最小值出现在2019年3月，为1.81 mg/L，连续3 a氟化物浓度均高于Ⅲ类水标准。

图4 氟化物浓度3 a月均值对比示意

根据图5可看出，化学需氧量、总氮、氟化物2019—2021年间年均值均呈现出先升高后降低的趋势，污染物浓度在2020年有大幅升高，在2021年污染物浓度又回归至2019年水平。

图5 污染物浓度年均值变化示意

针对数据指出的水体污染问题，近年来，为整治工业污染、农业面源污染，遏制流域水资源短缺，岱海环保投入量持续加大，岱海电厂已经实现空冷改造，农业机井已全部关停，耕地水改旱逐步完成，有机肥料大面积推广，城市污水得到有效处理，力求岱海水质得到全方位改善。

2.2 不同时期岱海水生物状况研究成果

2.2.120世纪50～90年代研究成果

岱海流域属于温带向暖温带过渡的半干旱生物气候带，岱海水生生物资源由浮游生物、底栖动物、水生维管束植物和鱼类组成[9]。自1953年农业部水产试验所对岱海渔业资源调查起，先后有中国科学院动物研究所、南开大学、内蒙古水产研究所、中国科学院南京地理与湖泊研究所等单位对岱海生态环境开展调查[10]。

岱海水生维管束植物近几十年来变化较大，20世纪50～60年代初期，以芦苇、蒲草等停水植物为主，沿岸浅水区均有聚草等沉水植物生长；70年代中期调查时，大量芦苇、蒲草已消失；80年代仅河口可见芦苇、龙须眼子菜、水莎草、水麦冬等水生植物；90年代后期调查时，发现水深4 m以下水域已无水草分布。

1960—1997年6次于岱海采集监测浮游植物93属，其中绿藻门33属，硅藻门27属，蓝藻门19属，甲藻门5属，隐藻门、金藻门和黄藻门各2属；岱海的浮游植物有明显的季节性变化特征，即夏季种类和数量最多，秋季次之，冬春季较少；从时间分布来看，岱海浮游植物生物量逐渐增高，从1960年的0.29 mg/L增至1996—1997年的2.70 mg/L。从60年代到80年代，浮游动物生物量有所增加，90年代后又有所降低，而底栖动物的数量则一直保持上升趋势。

岱海鱼类资源主要是人工放养和移殖，其主要经济鱼类有鲤、鳎、链、鳍、草鱼、大银鱼、池沼公鱼、少青鱼、长春鳊及团头鲂等，红鳍鲌、泥鳅等低值鱼也有一定数量。由于岱海为内陆型湖泊，青、草、鲢、鳙等产浮性卵鱼类不能自行繁衍，主要靠人工增殖放流，由于大量水草衰亡，加之湖泊生态环境恶化，鱼类自然繁衍和成活率均较低。

2.2.22000—2020年研究成果

2001年11月，自治区政府批准岱海湖泊湿地为自治区级自然保护区，总面积为129.7 km2[10]。根据相关批复，岱海及周边湿地生物种类由浮游生物、底栖生物、水生维管束植物及鱼、蟹、虾等组成。其中，浮游动物共发现29种，底栖动物有19种，主要为寡毛类和摇蚊幼虫；浮游植物优势种群为绿藻，其次为甲藻；水生维管束植物有芦苇、荆三梭、蒲草、水葱、蓖眼子草、菹草、黎草、杏草、睡莲9种；共有鱼类29种，隶3目6科，主要有青鱼、草鱼、鲤鱼、鲢鱼、鲫鱼、银鱼、池召公鱼、泥鳅、螃蟹、虾、河蟹等，其中以鲤科鱼类为主、共21种；鳅科次之，有2种；而鮠科、鮨科、塘鳢科、刺鳅科各1种[11]。

2019—2020年岱海浮游植物共监测到4门33属37种，以绿藻和硅藻为主，平均数量为6.1×105cells/L，平均生物量为0.92 mg/L；按照浮游植物生物评价标准，岱海浮游植物综合评价结果为贫营养；按照浮游植物数量评价标准，岱海浮游植物综合评价结果为中营养。岱海浮游动物共监测到3纲4属10种，以轮虫和挠足类为主，平均数量为27 lind./L，平均生物量为2.84 mg/L；按照浮游动物数量评价标准，岱海浮游动物综合评价结果为贫营养；按照浮游动物生物量评价标准，岱海浮游动物综合评价结果为中营养。底栖动物共有2类11种，以水生昆虫类为主，平均数量为2 672 ind./m2，平均生物量为16.64 g/m2。按照底栖动物物种分类，岱海底栖动物主要物种介于半耐污-非常耐污物种，表明其生态环境污染较为严重[12]。

自自治区政府批准岱海湖泊湿地为自治区级自然保护区以来，自治区联合当地政府以及企业对岱海流域的生态环境建设投入大量人力物力，分别完成水资源调控工程、污染源治理工程、生态环境修复与保护工程和水生态管理体系建设等四方面建设。其中包括周边水库扩建加固、灌区节水改造、灌溉面积减压、电厂冷却方式更新、镇内污水管网建设与污水回收利用、流域周边人工湿地建设等，落实最严格的水资源管理体系。自十三五规划实施以来，岱海水生态保护已初见成效，岱海面积下降趋势有所减缓，水质恶化趋势基本得到遏制，流域生态环境整体改善，流域生物多样性稳步提升，岱海保护长效机制初步建立，但节水量及补水量仍然不足，污染源治理工程的实施对岱海水质尚未得到明显改善。

2.2.32020年以后研究成果

2020—2021年对岱海调查结果显示，岱海浮游植物共监测到53属(种)，隶属千硅藻门、甲藻门、蓝藻门、裸藻门、绿藻门、隐藻门和金藻门7门。其中，绿藻门植物在种类组成上占优势，有22属(种)，占比41.51%，金藻门植物种类最少，仅有1种，占比1.89%。各调查样点中绿藻门占主要优势，绿藻门种数最多，其次是硅藻门植物。岱海浮游动物共监测到7种，隶属于2大类群4属。其中枝角类占总种数的42.85%，挠足类占总种数的57.15%，没有原生动物。大型底栖动物7种，隶属于三大类群，分别为软体动物、环节动物和水生昆虫，其中小云多足摇蚊和真龙虱在两次调查中均采集到。小云多足摇蚊在两次调查的多数样点均有采集到，分布较为广泛[13]。

2021年起，十四五时期岱海流域保护治理方案逐步实施，水生态恢复试点工程有序开展，新增退灌还水、耕地地力保护、污染防控治理工程、湿地保护和人工影响天气作业项目，引进耐碱性鱼类，对来水进行生态进化，岱海流域水量整治和水质恢复项目全面开展，岱海流域抗冲击性得到初步提高。

3 结论与展望

本文分析了岱海流域在水质和水生生物方面从20世纪50年代到2021年的变化情况。从水质方面来讲，岱海流域水体水质逐年恶化形势非常严峻。在20世纪50—80年代，除氟化物超出渔业标准之外，其他各项指标含量均在正常范围内。而2004年岱海全湖属于劣Ⅴ类，其中氯化物、矿化度、总氮、总磷和化学需氧量等指标都呈现出明显的超标现象。2019—2021年以来，水质趋势整体变化不大，化学需氧量、总氮、氟化物均在超标条件下倍数有所增加。从水生物方面来说，20世纪50—90年代到2019年前后，岱海内部水生植物和鱼类生存环境逐渐恶化，自2020年前后仅残存部分浮游动植物，湖内鱼类完全消失。综合来看，导致岱海水体污染的原因众多，自然温度逐年升高、降雨量减少、农灌用水过多、内源外源污染、植被退化等影响，使湿地遭到严重破坏，土地盐渍化、沙化和贫瘠化加剧，生态缓冲带也受到污染，生态系统退化，生态机能基本丧失，内源和外源多重干扰等多方面的原因使得岱海流域水质遭受重创。

从岱海水质及生物状况分析结果来看，改善岱海水环境质量需要从以下三个方面着手，首先，应严格控制入湖污染物，加强湖泊周边入湖水体管理。岱海流域工、农业等不同程度的点源与面源污染、土壤侵蚀、湿地退化以及生物多样性降低等生态问题严重，部分产业结构严重影响岱海的生态安全，控制外源污染输入是改善岱海水环境现状、恢复湖泊生态系统重要措施，建议持续开展入河口净化工程，加大推广有机肥料推广力度，从源头减少水质污染。其次，加大生态补水，提高湖泊自净能力。据目前污染源治理实施成果来看，后续治理工作中应当结合实际入水情况，增强引黄济岱工程入水规划的科学性与实用性，开展岱海水文、水质、水生态综合性的机理性研究，在一定程度上加快湖体的水交换频率，缩短污染物在湖泊的滞留时间，降低污染物浓度，提高水体自净能力。最后，积极建设生态环境修复工程，加大人工恢复湿地工程力度。大力推动水生态恢复试验点工程建设，从内外源污染、产业结构、生态补水、内部建设等一系列角度对岱海流域完整性进行全方位修复。