环境科学研究
RESEARCH OF ENUIRONMENTAL SCIENCES
1999年 第 12卷 第5期 vol.12 No.5 1999



巢湖营养化状况评价及水质恢复探讨
张之源　王培华　张崇岱
摘　要　巢湖水质的污染特征为营养盐浓度居高不下，局部水域藻类疯长，已属重富营养化。根据近10 a监测数据，总氮的点源污染负荷占51%，非点源占49%；总磷的点源污染负荷占60%，非点源占40%。笔者也探讨了COD、总氮、总磷的湖内空间分布及水质恢复对策。综合分析巢湖的环境特征、水质现状及流域环境经济状况，短期内巢湖的水质将很难明显改观。如各项规划中的措施到位，预计到2010年，巢湖的水质可望从富营养－极度富营养化向中富营养－富营养化转变，达到国家Ⅲ类水体标准。
关键词　巢湖　富营养化　恢复
Study on the Eutrophication in Chaohu Lake and Its Remediation
ZHANG Zhiyuan WANG Peihua ZHANG Chongdai
(Anhui Institute of Environmental Scicence,Hefei 230061)
Abstract　Typical pollutants in Chaohu Lake are nutritious salts and cause extreme algae growth.The water quality in the lake has been in a heavy eutrophication state.According to the monitoring results over the past 10 years,51% of total N came from point sources and 49% from non-point sources.60% of total P was from point sources and 40% from non-point sources.The spatial distribution of COD,total N and total P concentrations within the lake and the remediation measures were also studied and discussed.
Keywords　Chaohu Lake; Eutrophication; Remediation
　　巢湖属浅水、人工控制型湖泊，其水域面积约780 km2，汇水流域面积9 135 km2。入湖河流共33条，其中主要有6条。南淝河、派河、杭埠－丰乐河、白石山河由西部汇入湖区；柘皋河、兆河由东部汇入湖区。由西部汇入湖区的4条主要河流其径流量占入湖总量的90%以上。湖水由巢湖闸控制经裕溪河流入长江，枯水期引长江水经兆河或裕溪河入湖［1］。
　　巢湖自60年代初修建巢湖闸后，形成了以防洪、灌溉为目的的人工调节半封闭性水体。由于此水利工程改变了原湖泊生态环境，加之汇水区经济、社会的快速发展，致使湖水水质恶化，已成为汇水区持续发展的制约因素之一。同时，巢湖也是合肥市和沿湖城镇的基本饮用水源，已被国务院列为重点治理水域。
1　近10 a的水质评价与分析
　　1986～1995年主要污染物各期全湖平均值见表1［2］。考虑到巢湖水质实况和饮用水源地，故选用国家“GB 3838－88　地面水环境质量标准”中的Ⅲ类作为评价标准。

　　　　　　　　　表1　1986～1995年巢湖水质监测数据1)　　　　　　　　mg/L

年份CODMnTNTP
2月5月8月2月5月8月2月5月8月
19864.404.004.502.182.281.80
19875.004.104.001.882.5421.070.230.280.20
19884.504.404.003.072.782.040.470.080.22
19895.004.803.302.202.663.370.280.100.05
19904.806.004.002.995.282.370.210.280.29
19915.105.304.202.042.630.950.400.280.16
19928.908.007.503.323.021.060.260.270.22
19936.504.406.405.553.322.230.310.350.05
19945.045.064.284.643.612.620.240.290.53
19955.214.584.825.994.503.390.660.260.33

　　注：1)全湖监测点平均值
　　水质评价结果为①CODMn：30个数据中有83%达到Ⅲ类，其余17%超过Ⅲ类，分布在1992年和1993年，这可能是受1991年洪水灾害的影响；②TN：30个数据中，仅1991年洪水期1个数据达到Ⅲ类，而Ⅳ(或Ⅴ类)占10%，超过Ⅴ类达87%；③TP：27个数据中，仅1989年洪水期1个数据达到Ⅲ类，而Ⅳ类(或Ⅴ类)占15%，超过Ⅴ类达81%。由结果可见，欲把巢湖水质恢复到Ⅲ类，即达到饮用水源二类保护区，主要问题是居高不下的TN与TP的浓度。
　　一般情况下，水质与水文条件是密切相关的，但表1所列，巢湖各水期TN与TP浓度没有明显的差异，其原因是降水径流产生的非点源污染。
　　“七五”国家攻关课题的科研报告中，认为选择沃伦威达水质模型相对误差较小，可用水质数据反推汇水区的污染负荷总量。现用10 a的原始数据进行计算，其结果列于表2。
表2　巢湖1986～1995逐年TN和TP污染负荷

年份巢湖闸出湖流量
(×108m3/a)年平均水深
(m)水质指标(mg/L)年污染负荷(t)
TNTPTNTP
198622.732.102.09　12 666
198760.082.792.160.23634 8483 805
198823.922.172.630.25512 6691 543
198946.002.962.740.14264 1162 293
199032.642.263.540.26134 1222 270
1991108.123.031.870.278107 9237 906
199222.341.922.460.25124 2951 616
199352.672.643.730.23552 6913 319
199418.682.073.520.35217 5082 173
199515.702.354.620.41719 4151 752
最大年108.12(1991)3.03(1991)4.62(1995)0.417(1995)107 923(1991)7 906(1991)
最小年15.78(1995)1.92(1992)1.87(1991)0.142(1989)12 666(1986)1 543(1988)
多年平均40.292.432.940.26438 0252 879

　　　　注：括号内数字为年份
　　由表2可知，由于年降水的不均引起巢湖入湖径流的不均，其污染负荷也随径流量增大而增加。随径流量增加的负荷即为非点源负荷。
　　设1995年枯水年(10 a最小值)全部负荷是点源负荷，与多年平均负荷之差则是非点源负荷，那么，非点源TN负荷平均占49%，非点源TP负荷平均占40%。
　　TN负荷最小年为1986年，与1995年相比为其64.7%，而1986年径流量大于1995年，由此推断近10 a中TN点源负荷增加很快；TP负荷最小年为1988年，与1995年相比为其88.1%，近8 a中TP点源负荷也有所增加。
2　营养化状况及因子分析
　　“七五”国家攻关课题研究巢湖时提出了“巢湖水营养状态的评价标准”(见表3)，以此与TN，TP的Ⅲ类水体标准对照，TN的Ⅲ类水体标准相当于中－富营养化，TP的Ⅲ类水体标准相当于富营养化，而巢湖目前水质相当于富营养化－极度富营养化。巢湖水域营养状态及面积见表4。
表3　巢湖水质营养化状态的评价标准

营养化水平营养化状况水质生物
总磷
(mg/L)总氮
(mg/L)耗氧量
(mg/L)透明度
(m)叶绿素a
(mg/m3)浮游生物量
(mg/m3)优势种
富营养化过程0贫营养0.000 40.0100.06480
10贫营养0.000 90.0700.12270.1050
20贫营养0.002 00.1500.24150.26100
30贫－中营养0.004 60.3000.488.00.66150金藻纲
40中营养0.0100.6000.964.41.60200隐藻纲
50中－富营养0.0231.001.802.44.10250甲藻纲
60富营养0.0501.503.601.010.0300硅藻纲
70重富营养0.1102.007.100.7320.0500硅蓝藻纲
80极度富营养0.2503.0014.00.4040.0　蓝、绿藻纲
90极度富营养0.5504.6027.00.22100.0800绿、裸藻纲
100极度富营养1.20010.0054.00.12200.07 800裸藻纲


表4　巢湖水域营养类型分布

类型面积(km2)百分比(%)
中营养
富营养58073.3
重富营养20026.4
极富营养2.50.3


　　蓝藻滋生、疯长表明巢湖已呈富营养化状态。藻类增殖关系最大的4个因子是光照、水温、TP和TN。光照和水温乃自然形成，人工难以驾驭，而N和P则可以通过人工控制加以减缓。
　　N和P浓度居高不下是巢湖水域富营养化的基本因素。分析CODMn，N和P的空间分布有助于有的放矢地控制和减缓巢湖水体富营养化的发展。
　　1995年是近10 a最枯的枯水年，巢湖水域水质也最差，研究其浓度空间分布很有代表性。现将常规监测点的数据列于表5。
　　　　　表5　1995年湖区主要污染物浓度空间分布表　　　mg/L

测点号CODMnTPTN
2月5月8月2月5月8月2月5月8月
16.24.03.40.880.230.262.591.921.00
25.66.47.00.420.410.315.014.352.39
36.74.26.60.710.270.404.612.991.67
46.14.05.40.420.220.424.613.981.90
57.14.15.10.810.190.392.992.921.94
66.63.74.40.720.240.212.011.991.19
74.16.14.20.680.570.017.546.056.82
83.84.83.40.081.15　10.636.223.05
94.35.64.80.071.580.558.336.223.32
103.84.54.70.040.24　8.086.336.86
113.93.64.80.400.100.439.325.435.85
124.33.64.00.150.100.576.215.624.63


2.1　CODMn的空间分布
　　2月监测时，逢巢湖开闸放水，水由西向东流动，西湖区1#,2#,3#，4#，5#，6#各点CODMn超过6 mg/L，但进入东湖区7#，其后各点均低于6 mg/L，达到Ⅲ类标准。在5月及8月监测的24个数据，只有4个超标，其中3个数据为岸边点2＃及3#，这是合肥市污染物输入所致。
　　由上分析，CODMn欲达到Ⅲ类标准，需控制西部4条河的CODMn的总量。CODCr与CODMn之比由试验证明，巢湖水质的比例在3.5～4.5范围内。按目前CODMn浓度可选用CODCr/CODMn比值为3.5，并以此来计算CODCr总量而分配至各污染源进行削减。
2.2　TN的空间分布
　　全湖全年36个数据中没有一个达到Ⅲ类标准。有7个数据达到Ⅳ类标准，占19.4%，均出现在5月及8月的西半湖区。全年数据出现异常的是东半湖TN浓度普遍高于西半湖。若不是监测、分析有误，可能是通过兆河引江入湖时携带白湖地区工农业污染源所致，8＃点TN值最高可以说明。由上得知，TN系全湖性污染，其控制区不象控制CODMn那样，仅限于西湖区，而是每条入湖河流。
2.3　TP的空间分布
　　全湖全年34个数据中有2个达到Ⅲ类标准，有5个数据达到Ⅳ类标准，合计占20.1%，均出现在2月及5月的东湖区。西半湖TP浓度普遍高于东半湖。西半湖1#～6#监测数据表明，西半湖区各点没有明显的差异，因此须控制整个西半湖区TP的量，由于西半湖区TP值已比标准值高得很多，仅控制入湖径流难以取得成效。
3　巢湖水质恢复探讨
　　造成巢湖水域富营养化的外因可归纳为2类：①随着工农业经济发展和城市膨胀所造成的污染；②巢湖流域水环境的演变及水利工程所导致的水文变化。
　　据不完全统计，巢湖流域的年排工业废水2.36亿m3，城市生活污水1.04亿m3，且80%以上未经过处理而直接排放。仅此，每年入湖TP量约为490 t，TN量约为9 500 t。
　　巢湖的面源污染也是一个重要因素。巢湖处于农业经济活跃区和重要的粮食高产区。大量的农药、化肥使用增加了巢湖营养元素的积累。巢湖流域的化肥施用量在1995年已突破3 000 kg/hm2，其中30%为磷肥。
　　流域人工控制后，影响了长江与巢湖的水量交换，巢湖水的下泄量减至原先的1/6。同时，人工抬高水位，增加了蓄水量，减少了露滩面积36 km2，影响了水生植物、鱼类生长和营养元素的输出。
　　因此，恢复巢湖水质是一个流域系统工程，需要科技、资金和全社会的关心、介入。建议重点考虑下列方面［3，4］：
　　a. 合理调节水位，增加湖内营养元素输出，以减轻固有的N和P负荷，在相当一段时间内，底泥将发挥着内在的缓冲效能。
　　b. 量力局部清淤，消除底泥的浓缩与交换，如合肥市南淝河即将实施清淤工程。
　　c. 抓紧1999年底流域内的工业废水排放达标计划的落实与实施，尤其是控制N和P的排放。同时兴建城市生活污水处理场，减少营养元素对巢湖的输入。
　　d. 加强流域的生态建设，扩大小流域治理，控制水土流失。
　　e. 鼓励生态农业，合理科学施肥、施药，逐步采用测土施肥，以免化肥的浪费和污染。
　　f. 重视科技为先导，加强巢湖的监测与科研工作，做到事半功倍。研究内容如生态经济水位，底泥释放效能，“水华”发生机理，面源污染环境经济学评价及控制措施等。
　　按照巢湖水质恢复目标计划，巢湖水质将由极度富营养化经过重富营养化到富营养化，再争取向中－富营养化转变。也就是说，预计到2010年，巢湖的TN和TP可望达到Ⅲ类水体标准。
作者简介：男，1952年生，高级工程师
作者单位：安徽省环境保护科学研究所，合肥　230061
4　参考文献
1　屠清瑛，顾丁锡，徐卓然，等.全国湖泊富营养化研究之二——巢湖富营养化研究.合肥：中国科技大学出版社，1991.
2　刘鸿亮，金相灿，屠清瑛，等.湖泊富营养化调查规范.北京：中国环境科学出版社，1990.
3　Sven Olof Pyding.湖泊与水库富营养化控制.朱萱，等译.北京：中国环境科学出版社，1992.90～115.
4　范成新.太湖富营养化现状，趋势及其综合整治对策.上海环境科学，1997，16(8)：4～7.
收稿日期：1999－03－16　修回日期：1999-04-26
