濟南市大明湖治理前后水環境變化分析及治理對策

劉洪林 曲 玲

一、前言

大明湖歷史悠久，湖名見諸文字已有一千四百多年，至清代已形成“四面荷花三面柳，一城山色半城湖”的秀麗景色，是全國著名的風景游覽區。由于歷史遺留原因，大明湖南岸每天約有7000m3未經任何處理的生活污水排入湖內，造成了大明湖水質惡化。2007年10月濟南市政府決定對大明湖進行擴建和整治，歷時兩年，擴建后總面積由74 hm2擴大到103.4 hm2，新增水面 11.7 hm2、陸地 17.7 hm2，挖湖65.1 萬 m3，清淤 21.53 萬 m3，大明湖水生態環境有了初步好轉。但由于進入大明湖的污水尚未徹底截留，大明湖整體環境還沒有達到預期效果。

本文收集整理了2004～2015年期間逐月的水環境監測資料，經過水環境質量和營養狀態評價，分析了大明湖擴建治理前后的水質和水生態變化，并根據目前大明湖水環境質量狀況，提出了維護大明湖水生態環境的治理措施。

二、水環境質量評價

1.水質類別評價

大明湖水功能區劃為景觀娛樂用水區，水質目標為水環境質量Ⅳ類標準。依據《地表水環境質量標準》，對2004～2015年水質進行逐月和年均值類別評價，見表1。

表1 大明湖2004～2015年水質類別評價結果表

由表1可見，大明湖擴建治理前（2004～2008年）水環境質量較差，超出水功能區目標占監測頻次的46.7%，其中Ⅴ類水質占30.0%，劣Ⅴ類水質占16.7%，劣Ⅴ類主要集中在汛期（7～9月）。治理后 2009～2015年水環境質量有明顯好轉，水環境質量符合Ⅳ類以上標準的頻次已由治理前的53.7%上升到76.2%。超出Ⅳ類水質主要出現在2011年和2013年的非汛期（3～5月）。

大明湖主要超標項目有總磷、五日生化需氧量（BOD5）和化學需氧量（COD）。說明大明湖水環境的特征，即湖體水質含磷、氮量較高，且具有一定的可生化性（即生化需氧量略高）。而工業和有機污染指標（氨氮、化學需氧量、高錳酸鹽指數）基本符合相應的水質標準。

2.富營養化評價

按照《地表水資源質量評價技術規程》（SL395-2007）中技術要求，選取總磷、總氮、葉綠素a和高錳酸鹽指數，采用指數法，對大明湖2004～2015年監測資料進行營養狀態評價，評價結果見表2。

由表2可見，大明湖擴建治理前后水體營養狀態評價基本為中度富營養，擴建治理前營養狀態指數在65～70之間，擴建治理后營養狀態指數略有下降，在60左右。

表2 大明湖2004～2015年營養狀態評價結果表

三、變化趨勢分析

1.主要污染物質超標倍數分析

由水質評價結果得出，大明湖主要超標污染物總磷和五日生化需氧量，統計2004～2015年均值的超標倍數變化，見圖1和圖2。

由污染物質超標倍數變化圖來看，大明湖擴建治理前五日生化需氧量和總磷超標倍數在0.7左右；擴建治理后除2013年枯水年份之外，超標倍數降至0.3以下，超標倍數整體下降。

2.季節性Kendall趨勢分析

季節性Kendall檢驗法是將歷年相同月份的水質資料進行比較，如果后面的值（時間上）高于前面的值記為“+”號，否則記作“-”號。如果加號的個數比減號的多，則可能為上升趨勢，類似地，如果減號的個數比加號的多，則可能為下降趨勢。分析結果可分為三類五級。三類為上升、下降和無趨勢；五級為高度顯著上升、顯著上升、無趨勢、顯著下降和高度顯著下降。

圖1 大明湖五日生化需氧量超標倍數變化圖

圖2 大明湖總磷超標倍數變化圖

圖3 大明湖營養狀態指數變化圖

表3 大明湖2004～2015年趨勢分析Kendall檢驗結果表

選取溶解氧、高錳酸鹽指數、化學需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總磷、總氮、銅、鋅、氟化物、硒、砷、汞、鎘、鉻（六價）、鉛、氰化物、揮發酚、陰離子表面活性劑、硫化物、硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽氮、鐵、錳（25項），采用季節性Kendall檢驗方法對大明湖擴建治理前2004～2008年和治理后2009～2015年監測資料主要監測參數分別進行分析評價，評價結果見表3。

評價結果顯示大明湖擴建治理前五年2004～2008年，氨氮、氯化物和陰離子表面活性劑是高度顯著上升，總氮和硫酸鹽是顯著上升，溶解氧顯著下降，說明治理前大明湖水質有繼續惡化的趨勢。治理后2009～2015年，只有氯化物高度顯著上升，揮發酚顯著下降，其他參數沒有明顯升降趨勢。說明大明湖擴建治理后水質趨于穩定，惡化趨勢受到有效控制。

3.富營養化變化分析

統計2004～2015年大明湖水體營養狀態指數，見圖3。

由圖3可見，大明湖擴建治理前和擴建治理后富營養狀態均各保持一個較為平穩狀態，但從營養狀態指數上來看，擴建治理前營養指數在65～70之間，擴建治理后基本維持在60左右，擴建治理后比擴建治理前降低了約10%。

四、污染成因及對策建議

1.污染成因

通過對大明湖擴建擴建治理前后水環境和水生態評價和變化分析得出，大明湖擴建治理后水環境和水生態發生了初步好轉，但尚不能完全達到景觀娛樂用水區Ⅳ類標準，分析其原因如下：

（1）據調查，大明湖擴建治理前每天約有7000 m3未經任何處理的生活污水排入湖內，擴建治理后，實施污水截流4000 m3，但仍有3000m3進入湖區。

（2）大明湖是由城內眾泉匯流而成的天然湖泊，清潔水源主要來自市區諸泉的匯聚。據分析，大明湖每天需要清潔水源3.83萬m3，市區諸泉的水量滿足不了大明湖所需的清潔水源需求。

（3）大明湖經過擴建后，總面積由74hm2擴大到 103.4hm2，新增水面 11.7hm2，湖內環境容量有所提高，但由于湖區內水體流動較慢，水體自凈能力需要進一步提高。

2.對策建議

大明湖擴建治理后，人為排污和缺少清潔水源補充是影響大明湖水體進一步好轉的主要原因，為此提出以下建議：

（1）加大大明湖的治污力度，收集和攔截全部排向大明湖的廢水，匯集到污水處理廠處理后達標排放，實現公園以外工業和生活污水的“零入湖”。

（2）引入清潔水源，在清潔泉水進入湖區同時，將污水處理廠處理達標的水重新引入湖區，保證湖區對清潔水源的要求，提高湖區水體的環境容量。

（3）增加湖區噴水設施，加強水體與空氣的交換，提高水體的自凈能力■