太湖流域人类活动与水质保护的关系

太湖流域人类活动与水质保护的关系一、前言“湖泊是人类文明之镜”，从湖泊的水质保护状况更可以反映人类文明程度。湖 泊作为水系的一部分，自古以来就成为人类文化与文明的摇篮。特别是长江下游平 原地区的淡水湖泊一直是我国农业经济发达的鱼米之乡，赞美洞庭、鄱阳、太湖的 诗词歌赋大量涌现，成为我国水文化的重要内容。随着近代工业化的发展，除各种自然有机物及各种水土流失物进入湖泊可能会 影响湖泊水质外，各种人工化学物质进入湖泊可能导致湖泊水质的急骤变化。在江 河已遭到严重污染的今日，湖泊已成为保护人类水源的最后一个阵地，湖泊水质的 恶化将从根本上破坏流域社会经济的可持续发展条件。对湖泊的水质保护，最重要的是处理好流域内人与湖泊的关系，建立人与湖泊 长期和谐共处的关系。二、湖泊的基本特征湖泊的基本特征随湖盒形状及其容量大小而有所差异，同时流域内人类活动也 会影响和改变湖泊的基本特征。容量较大的湖泊其环境容量亦大，相对不易受到污染，可是一旦被污染又较难 净化。而较浅的湖泊也较容易被污染，而且受风、热的影响较大。进入湖泊的污染物或泥沙由于湖泊内的流动而被输送到全湖。因此要掌握湖泊 内污染物及泥沙的输移扩散状况，必需掌握湖流特征。湖流的成因可分为： 吞吐流，由进、出湖河道的水流动引起； 风生流，由风作用于水面的剪切力引起； 热成流，由于太阳辐射，而接受辐射的水体深浅不一，热容量不同而引起； 柯氏力，由地球自转所产生的离心力及线速度差异所引起。在洪水季节，吞 吐流影响较大，在枯水季节，风生流影响最大，而热成流只在湖盒地形变化较大， 水体深浅不一时才显示其影响。对面积较小的湖泊可以忽略柯氏力的影响。对于北 半球湖泊而言，由于南向季风及柯氏力的影响，大多会出现逆时针方向的环流。太 湖的主导湖流也是逆时针方向的环流。在遭遇较大风力时，由于风的吹送，湖泊近风一侧水位下降，远风一侧水位将 抬升，湖面倾斜，在太湖这种北高南低的水位差可达0.30.4米。如果风力忽强忽 弱，或风向不断变化时，湖面会产生像潮汐一样的静阵现象，亦称假潮，其周期与 湖盆形状有关。太湖水面振荡周期约 11.5 小时。过去在太湖渔民中曾有“一日十 八潮”之说。对于较深的湖泊，在每年春夏之季尚可能出现温度分层现象，影响上、下层之 间的物质交换。太湖属浅水湖泊，一般不会出现分层现象。从湖泊的水质变化过程来看，要由幼年的贪营养型湖泊青年的中营养型（偏 贫）-壮年的中营养型（偏富）-老年的富营养型，这是湖泊由幼年至老年的变化 过程。在自然条件下，这一过程发展相当缓慢，但是由于人类活动的刺激，这一过 程也可能变得十分迅速。湖泊水质由幼年期进入青年期，或由青年期进入壮年期时， 往往会发生淡水赤潮，而进入老年期时则发生“水华”。因此有人把赤潮称为湖泊的 “青春痘”，而把水华称之为“老年癍”。湖泊一旦进入富营养化状态即意味着已进入 老年期，在伴随水华发生的同时还会出现沼泽化，沿岸湖湾域水深不断变浅，湖泊 面积逐渐缩小。湖泊一旦出现富营养化要使其逆转，再返回青春是较难的，但可以 采取多种措施，延缓其老化过程。三、太湖的水质评价太湖于80年代初，先是在北部湖湾区域出现明显的大面积水华，其后向湖心 发展， 1990、1994、1995 年七月无锡梅园水厂因藻类异常增殖，导致水厂过滤器 堵塞，水味异常。目前太湖呈现典型的老年症状。即大面积的水华和东太湖的沼泽 化。太湖入湖泥沙量不大，粗估为200万m3/年，相当于每年平均淤积1mm,但由 于湖水较浅，一有风浪就被掀起，并随湖流输送到东太湖及其它湖湾地区。在东太 湖的一些地方，每年可淤积0.1m，水深逐渐减小。太湖水质污染严重，1995年全年平均已无II类水，W类水以上面积占总面积 36%，东太湖与湖心区最好，藻类生物量为3.54.5mg/l，而五里湖、梅梁湖最差， 全年超V类水，藻类生物量为3.54.5mg/l。太湖水质如此急骤恶化，主要是由于流域内人类活动不当，如不采取严格而 科学的管理措施，太湖的水质及生态难以向好的方向发展。据最近的调查，每年进入太湖的污染物负荷量为：CODCr282.9万吨,T-N17.79万吨,T-P1.69万吨CODCr中工业排放占83%；T-N中工业占43.7%,面源占 26.1%，生活污水占 14.6%，畜产占 12.4%；T-P 中工业占 55.9%，生活污水 占 23.1%,畜产占 15.8%。目前从太湖的水质环境状况来看,有机污染的主要来源是工业排放。从富营养 化状态来看,氮过剩,磷为控制条件。而磷的来源,工业污水占一半以上,而生活 污水占近四分之一。四、太湖综合治理措施太湖作为大型湖泊具有三大功能,即资源功能、环境功能和生态功能。资源功 能主要是为周边地区提高丰富的水资源；环境功能包括其自净功能,对周边地区的 气候调节功能,与空间景观相关的文化娱乐及休闲功能；生态功能包括保持生物多 样性及保护其持有物种的功能,以及渔业生产功能等。作为综合治理的目标应当使太湖的资源、环境、生态三大功能都得到改善,太 湖水质改善的目标只是之一。而且三者之间是相互关联的,因此在考虑太湖的综合 治理时,应当避免单打一的治理规划,首先要确定一个合理的综合治理目标。太湖的综合治理措施应包括三方面的内容：（一）污染源控制措施；（二）湖泊生态修复措施；（三）流域人类活动管理措施。污染源控制措施点源控制措施包括： 工、矿企业及大型旅游设施的污水达标控制； 城镇生活污水处理厂； 河道污染物沉淀设施； 地下卵石槽净化设施； 前置库；农村人、畜粪尿沼气化设施。面源控制措施包括： 土壤净化资源的开发利用； 陆域低洼地区的生物处理措施。国内外研究表明，受到污染的自然水体，在 芦苇地区或水草区域滞留时间超过70小时，其脱磷和脱氮率都可达到70%以上； 水土保持措施。坡耕地流失的水土中含有多样营养盐类，应避免其直接入湖。湖泊生态修复措施湖泊的有机污染及富营养化是湖泊老化及生态环境恶化的一种表现。生态环境 的变化表现在生物种群数减少，水体透明度降低，沉水植物逐渐消失，浮游植物减 少，耐污能力强的贝类及鱼类增加，经济价值较高的小型鱼类减少，大型鱼类增加。 由于藻类的异常增殖，水中有机质增加，在其死亡和分解过程中产生腥臭味并大量 耗氧，使水中溶解氧浓度降低，甚至导致鱼类大批死亡。在污染源逐渐得到控制的同时，湖泊的生态也可能得到某种程度的修复。生态 修复措施包括：在湖滨建设水生带。天然条件下湖与陆是连续的，随着湖泊水位的升降会形成 环湖湿地。这些湿地是保持湖泊生物多样性最重要的地带，由浅至深会形成大面积 的芦苇或水草带、水生物带。它是多种鱼、贝类产卵、栖息之地，也是多种昆虫、 鸟类的筑巢之所。同时它又是湖泊的天然屏障，对于湖周入湖污染物起到遮挡、沉 淀、吸收作用，寄生在水草根部的各种菌类也可以对有机物进行分解。但是，环湖 大堤建成后，水陆的连续性遭到破坏，湿地消失，适于在浅水中生长的芦苇水草带 消失。对太湖而言，若恢复环湖水生带需修整环湖地形，创造适合于芦苇、水草、 挺水植物生长的条件。对湖内生态进行规划和管理。目前东太湖水草旺盛，形成了 较独特的生态系统。由于湖流向东太湖输送了大量土壤和营养盐，湖盆变浅，为挺 水生物的生长创造了条件。而挺水生物的大量生长又减少了风浪及流速，为落淤创 造了条件。同时水草的生长会吸收水中的营养盐，从而减少了水中磷、氮的浓度， 抑制了藻类的生长。因此水体透明度增加，又有利于挺水和沉水植物的生长。东太 湖成为太湖的生物净水器。需要研究的是今后能否逐渐扩大湖内水草的生长范围以 及如何对湖内水草进行管理。水草吸收磷、氮而生长，因此适时收获水草就等于从 水中提出磷和氮。如果不及时收获水草又可能因死亡而分解出磷、氮，成为内污染 源。水草收获后的利用以及次年的生长都是需要研究的问题。另外，湖泊的水位对湖泊生态有一定的影响，同时湖泊水深与风浪，透明度等 都密切相关，因此在研究湖泊生态问题时应当注意对湖泊水位的控制与管理。流域人类活动管理在研究我国湖泊水质变化过程时，都会发现一个共同的事实。就是大多数湖泊 的水质都是在近2030年内急剧恶化，而在此之前的数千年中，这些湖泊水质基 本保持良好状态。而近数十年来湖泊流域在水文、气象等条件并没有发生特别异常 的变化。可以断定，湖泊水质的急剧恶化是人类活动方式和内容的变化所引起。因 此，要实现湖泊的综合治理目标，必须对流域内人类活动的管理。特别是保持过去 的一些好的生活方式，形成“少废生活方式”，这是保护湖泊的长久之计，而人类活 动的管理，需要通过立法来实现。1 水源涵养林的管理。对于太湖西、南部入湖河流的水源地要保护原有林地， 并根据规划逐步恢复涵养林，以保持水源清洁，减少洪水形成的水土流失。2 对于水土流失的控制管理。除对水土流失严重的沟谷进行整治，控制水土流 失外，要对 25 度以上坡地严格执行退耕还林。3 土地开发利用的管理。太湖流域是雨量较充沛的区域，土地内的各种污染物 容易被冲淋入湖。因此，应当尽可能增加雨水在流域内的滞留时间。在有条件的地 方多修建水塘、水田，保留一定的洼淀用于培植芦苇和滞留雨水。对土地利用方式 进行合理规划。4 对家庭有机垃圾进行管理。提倡使用农家肥，对家庭食物残渣、粪尿等沤制 农家肥，减少化肥用量。5 对合理使用化肥进行指导。由于化肥施肥方法不当，约有 50%肥料流入湖中。 因此需要加强研究与指导，减少化肥的流失量。6禁止在流域内使用含磷洗衣粉。太湖流域已明令禁止使用含磷洗衣粉，但应 加强对生产、销售环节的管理，加强对居民宣传、教育、监督是十分重要的。加强对湖内渔业生产的管理。湖泊内鱼类种群与数量对湖泊内生态系统影响较大，因此要对渔业捕捞量、禁捕鱼种，捕捞方式进行管理。同时要严格 控制引入外来鱼种，以免引起生态失衡。控制或禁止网箱养鱼，大量投放饵种成为 湖内污染源。加强对湖周及湖面旅游活动的管理。太湖位于经济发达地区，旅游业十分发达， 景点大量兴建。这些景点紧靠湖滨，对其排污要严格检查和控制，没有污水处理设 施的不准营业。对水上船只不准排污和丢弃垃圾入湖，建立垃圾及粪尿的回收处理 系统。加强沿湖垃圾的管理。禁止向湖内及进出河道内丢弃垃圾。因此要在流域内 的广大城镇和居民点建立完善的垃圾回收系统。对流域内从小学开始进行爱湖教 育。培养流域内居民的爱湖意识，应当从小学开始，统一教材，广泛宣传，并组织 各种爱湖活动，设立宣传周、宣传月，持之以恒方能收效。太湖当前治理目标与对 策太湖的水质改善将是一项长期而艰巨的任务，上述各项措施的实施和收效也将是 需要大量资金和很长的时间。当前，根据现有的经济实力，应当抓紧进行的工作是 什么呢？本人的看法是：抓紧开展流域调查，尽快制定太湖流域生态、环境、污染 控制规划。通过规划确定太湖流域的环境目标，生态目标并与流域内的社会经济发 展目标相协调。该规划应当充分考虑我国已签署协议的“可持续发展”、“湿地保护”、 “保护生物多样性”等一系列原则，由多方面专家共同完成。同时制定达到这一目标 的各种中、长期对策。在流域环境、生态目标规划的前提下制定全流域包括点源、面源在内的污染源 控制方案。通过调查指导农田控制入湖污染物，充分利用土地、卫星湖、洼地的净 化能力。面源污染中来自农田的污染占较大比例，结合农田基本建设应大量修建多 功能水塘，贮留雨水，减少直接入湖地面雨流。水塘兼有防洪、除涝、抗旱、养殖、 净化等功能，希望尽早提出示范样板，及时推广。在有条件的地方扩大水田面积， 同时指导科学施肥，减少化肥的流失量。太湖周围有许多卫星湖和大量洼地。这些湖泊可改建为前置库，利用生物措施 将流入太湖的河水净化后再进入太湖。多数低洼地带已被改造为农田，从生态角度 和太湖保护角度来看，应当尽量退出一部分洼地，形成自然生态系统，利用芦苇等 净化水质。对于地下水位在地面以下较深，而土质为沙壤土的区域，可利用土地作污水净 化处理，利用土壤空隙间的微生物对有机物进行分解。估计在太湖西部、南部地势 较高区域具有潜力。在广大农村成立志愿环保组织，指导家庭减少污染物排放。目前在农村地区还一时难以建设集中污水处理装置。但可通过环保志愿者广泛 进行宣传，自行减少和处理家庭垃圾，减少进入水系和地下水的污染物。在日本琵 琶湖保护初期就曾有家庭妇女组成的志愿组织，用肥皂和无磷洗衣粉逐户换回含磷 洗衣粉，同时广泛地进行爱湖宣传。加强对修复湖泊生态的调研与试点工作。湖泊 生态和修复对改善湖泊水质是有效的，但在理论上、技术上必须搞清其可行性及其 具体实施步骤。因此，目前应抓紧前期的调研和试点工作。抓紧点污染源特别是对磷污染源的控制。如前所述，在入湖总磷负荷量中，工业占 55.9%，生活污水占 23.1%，蓄产占 15.8%，所以治理的重点是工业污染源治理。生活污水中如能控制含磷洗剂的使用 将是有效的。但是无论是工业污水，还是生活用水的处理都是很花钱的事情。而且 目前污水处理技术的脱磷、脱氮效率都很难超过 50%，要进行高度处理，投资是相 当大的。据中日合作“太湖水资源保护项目”估算，若使太湖水质在 2020 年恢复到 80年代初期，即基本达到II类水水平，用于污染源处理的费用达2000亿元人民币。 所以污染源的治理非搞不可，但根据目前的经济实力，难以短期见效，是一项持久 努力的工作。除对污染源进行处理之外，还可以通过技术改造，改进生产工业，减少工业污 水排放总量，并尽可能减少磷、氮的排放量。而目前磷的排放主要集中在无锡、常 州、苏州三市，应当作为重点治理目标。六、结语太湖水质恶化到如今程度，治理起来绝非易事，要“十八般武艺”都使出来，单 靠一种、两种措施难以奏效。对污染源的控制虽然势在必行，但需大量资金，非短 期可以完成。而湖泊生态的修复即使经费落实也需要时间才能见效。对流域内人类 活动的管理只要上下努力，多做工作是可以较早见效的。