常熟市昆承湖水體主要污染物指標時空異質(zhì)性分析及水體生態(tài)修復對策

金民

摘要：利用昆承湖8個常規(guī)監(jiān)測斷面的歷年監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計分析確定水質(zhì)的主要污染指標，分析指標的時間、水期、空間分布規(guī)律，明確給出了水質(zhì)污染重點治理時段，并對水體生態(tài)修復提出建設(shè)性意見。

關(guān)鍵詞：水體污染;時空規(guī)律;生態(tài)修復

昆承湖是我市境內(nèi)最大的湖泊，自20世紀70年代以來，由于環(huán)湖開發(fā)、工業(yè)污染、不合理的漁業(yè)養(yǎng)殖和管理的相對缺位，以及流域內(nèi)人口密度的增加等因素，加上張家港河航道從昆承湖北端穿過，導致湖體水質(zhì)日趨惡化，引起常熟市委市政府的高度重視[1]。自2006年10月我市開始對湖體進行生態(tài)修復工程[2]。通過匯總統(tǒng)計近20年來昆承湖水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，深入分析湖體的水質(zhì)污染特性并對昆承湖生態(tài)修復提出了一系列的整治對策。

1基本概況

1.1昆承湖概況

昆承湖又名東湖，位于常熟市區(qū)南郊，屬于太湖流域水系陽澄湖湖群，南北長6公里，東西寬3-4公里，面積18.4平方公里，是常熟市境內(nèi)最大的湖泊，蓄水量達0.5億立方米，沿湖河口二十多條。昆承湖北靠南三環(huán)，東西為227復線和227省道，南鄰錫太公路，這四條道路內(nèi)總區(qū)域面積約為32.4平方公里。張家港航道從湖北端穿過。

1.2監(jiān)測概況

昆承湖湖體設(shè)有8個水質(zhì)監(jiān)測斷面，分別是徐涇港、坭橋、青洲、張涇、西塘河、馬家厙、環(huán)湖、湖中，見圖1、圖8。本文分析了自1996年以來，各斷面開展水期監(jiān)測的數(shù)據(jù)，監(jiān)測時間為枯水期（一月）、豐水期（7月）、平水期（11月）。按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）之表一中基本項目進行監(jiān)測并進行評價。

2主要污染指標的確定

根據(jù)1996-2012年昆承湖湖體8個常規(guī)監(jiān)測斷面的歷年監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用國家《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）中的Ⅲ類水質(zhì)標準限制，通過計算地表水綜合污染指數(shù)和污染分擔率來確定主要污染指標。

1、地表水的綜合污染指數(shù)

2、污染分擔率

式中Ki為I污染物在該斷面污染物中的污染分擔率。

通過統(tǒng)計分析（表1、表2、表3）可以看出，1996-2010年，昆承湖水體中氨氮、總磷和總氮等三項指標污染分擔率比較高且超標嚴重，其中總磷污染分擔率達到32.7%;其次是總氮和氨氮，污染分擔率分別是24.5%和12.3%。各年度氨氮、總磷和總氮超標率一直處于高位波動狀態(tài)。由此得出，2007年前昆承湖水質(zhì)首要污染物指標是氨氮、總磷和總氮，2008年以后氨氮指標有所下降，但總磷和總氮仍處于較高水平，見圖1。

3主要污染指標時空變化規(guī)律

3.1時間分布

以昆承湖8個斷面的主要污染指標年濃度均值來統(tǒng)計，1996-2010年，昆承湖水體總氮濃度總體呈現(xiàn)波動狀態(tài)，各年度總氮均值均超過Ⅲ類水質(zhì)標準，1997年達到最高，濃度為5.99mg/L，2008年以后呈下降趨勢，見圖2。1996-2010年，昆承湖總磷濃度總體呈波動變化趨勢，除2001年度符合Ⅲ類水質(zhì)標準外，其他年度總磷濃度均超過Ⅲ類水質(zhì)標準，1997年濃度值最高，達到0.25mg/L，2007年以后有下降趨勢，見圖3。1996-2010年，昆承湖水體氨氮濃度1997年濃度值最高，為1.82mg/L，其后總體呈下降趨勢，2007年以后湖體水質(zhì)達到Ⅲ類水質(zhì)標準并逐年下降，見圖4。

3.2水期分布

昆承湖水質(zhì)由于受季節(jié)和水量變化影響，枯豐貧水期間水質(zhì)有明顯差異。按照常熟市的實際氣象和水資源分配情況，將各月份劃分至三個水期，其中12月至次年3月為枯水期，4月、5月、10月和11月為平水期，6、7月、8月9月和為豐水期，分別將各年度的監(jiān)測數(shù)據(jù)按照水期進行統(tǒng)計。由統(tǒng)計結(jié)果可以看出，昆承湖枯水期水質(zhì)污染嚴重，平水期其次，豐水期水質(zhì)相對最好。

各年度氨氮、總磷和總氮濃度水期特征明顯：1996-2001年，各水期氨氮濃度呈波動下降，2001-2008年，各水期濃度基本平穩(wěn);2008年后，各水期氨氮濃度呈總體下降，見圖5;1996-2001年，各水期總磷濃度呈波動下降，2001-2008年，各水期濃度出現(xiàn)上升波動趨勢，2008年后，各水期總磷濃度再次呈現(xiàn)下降趨勢，見圖6;1996-2001年，各水期總氮濃度呈波動下降，2001-2010年，各水期濃度基本平穩(wěn)，見圖7。

枯水期氨氮濃度均值在1997年達到最高值，然后呈現(xiàn)逐年下降趨勢，而豐水期和平水期氨氮濃度在1999年時達到了最高，2000年之后，呈現(xiàn)下降趨勢?？菟诳偟獫舛染翟?997年達到最高值，然后呈現(xiàn)逐年下降趨勢?？菟诳偭诐舛染翟?997年達到最高值，然后呈現(xiàn)逐年下降趨勢，到2001年下降到了Ⅲ類水標準以下，但是接下來幾年，各水期總磷濃度均出現(xiàn)了反彈。從1996-2010年昆承湖各水期總磷濃度變化趨勢圖上可以明顯看出，總磷污染對昆承湖水體的影響非常嚴重。

由以上分析可以看出，1996-2001年昆承湖枯水期總磷、總氮和氨氮濃度對均值影響較大，是總磷、總氮和氨氮污染治理的關(guān)鍵時期。2008年市政府提出昆承湖生態(tài)修復計劃之后，昆承湖水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn)，2008年以來水質(zhì)明顯改善，水期差別明顯減小。枯水期是昆承湖氮磷污染最重時期。

3.3空間分布

以1996-2010年監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計算昆承湖各斷面氨氮、總磷和總氮多年均值。分析看出，坭橋、青州、西塘河、馬家厙、環(huán)湖五個斷面總氮和氨氮指標均超過Ⅴ類水質(zhì)標準，其中坭橋污染最重，湖心最好。由于受西面莫城河道、北面張家港河道以及東面河道水質(zhì)污染影響，總氮和氨氮處于全湖高值區(qū)段，湖心處于低值區(qū)段，而且這個區(qū)域總磷相對波動較小。見圖8、圖9。

昆承湖各斷面總氮呈雙峰值分布，西岸坭橋濃度達到2.89mg/L，湖中1.66mg/L，湖東北環(huán)湖達到2.75mg/L，見圖九。由昆承湖主要污染指標總氮和氨氮空間分布特征可以看出，昆承湖水污染治理重點在控制湖西坭橋方向和湖體北部張家港河道來水。

4數(shù)據(jù)分析結(jié)論

通過對地表水綜合污染指數(shù)和污染分擔率的統(tǒng)計分析，確定昆承湖總磷、總氮和氨氮是主要污染指標。昆承湖1996-1999年氨氮濃度值超過Ⅳ類水質(zhì)標準，2007年以后呈下降趨勢;總氮濃度值在1996-1999年和2005-2010年超過了Ⅳ類水質(zhì)標準;總磷濃度值在1999-2001年和2010年低于Ⅳ類水質(zhì)標準外，其余年度均超過Ⅳ類水質(zhì)標準。分析表明，昆承湖水體氮、磷指標富營養(yǎng)化還是比較嚴重。

昆承湖枯、豐、平水期和水質(zhì)有明顯差異，總體上看，枯水期水質(zhì)污染最重，平水期其次，豐水期水質(zhì)相對最好。1996-2001年昆承湖枯水期總磷、總氮和氨氮濃度對均值影響較大，是總磷、總氮和氨氮污染治理的關(guān)鍵時期。2006年市政府開始對昆承湖實施生態(tài)修復計劃之后，昆承湖水質(zhì)逐年好轉(zhuǎn)，2008年以來水質(zhì)明顯改善，水期差別明顯減小?？菟谑抢コ泻?、磷污染最重時期。

由于受西面莫城河道、北面張家港河道以及東面河道水質(zhì)污染影響，該區(qū)域水體中總氮和氨氮處于全湖高值區(qū)段，湖中處于低值區(qū)段，水污染治理重點在西岸和北岸。

5水體生態(tài)修復對策

通過對歷史數(shù)據(jù)和現(xiàn)狀調(diào)查，結(jié)果顯示昆承湖水體都達到富營養(yǎng)化階段。面臨湖泊生態(tài)系統(tǒng)退化、點源污染、面源污染、城鎮(zhèn)生活污水、漁業(yè)養(yǎng)殖污染和河網(wǎng)水體污染等，生態(tài)修復時湖泊富營養(yǎng)化控制必不可少的措施，湖泊是有生命的水體，只有修復湖泊良性生態(tài)系統(tǒng)，湖泊富營養(yǎng)化才能真正得到控制。建議在以下幾個方面對水體進行生態(tài)修復。

5.1建立生態(tài)駁岸，修復濱水景觀

建立湖泊生態(tài)系統(tǒng)的良性生態(tài)平衡，包括建立湖泊周圍的緩沖帶，保護湖區(qū)周圍及上游森林植被，防止營養(yǎng)物質(zhì)的過多流失，以及保持良性水生生態(tài)系統(tǒng)，是湖泊治理的最終目標[3]。在湖泊生態(tài)修復中，應(yīng)當著重對淺水區(qū)的水生植物生長帶，水陸交錯的湖濱帶和侵蝕區(qū)的陸生生態(tài)帶進行生態(tài)修復。

5.2湖泊底泥生態(tài)疏浚

湖泊底泥是湖泊水生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是湖泊營養(yǎng)物質(zhì)的中心環(huán)節(jié)，也是水土界面物質(zhì)的交換帶。底泥中富含的營養(yǎng)物是湖體的內(nèi)污染源，是造成水體富營養(yǎng)化和藻類爆發(fā)的營養(yǎng)鹽來源之一[4]。據(jù)資料顯示，底泥釋放總氮占總污染量的18.5%，總磷占29.4%，即便將外部入湖污染全部控制，僅湖內(nèi)底泥釋放和動力作用下的再懸浮、溶出也將引起藻類的發(fā)生。

5.3利用浮床陸生植物治理典型富營養(yǎng)化水域

浮床陸生植物采用生物調(diào)控法，利用水上種植技術(shù)，在以富營養(yǎng)化為主體的污染水域、水面種植糧食、蔬菜、花卉或綠色植物等各種適宜的陸生植物。在收獲農(nóng)產(chǎn)品、美化綠化水域的同時，通過根系的吸收和吸附作用，富集氮磷等元素，講解、富集其他有害有毒物質(zhì)，并以收獲植物體形式將其搬離水體，從而達到變廢為寶、凈化水質(zhì)、保護水域的目的。

5.4建立漁業(yè)生態(tài)工程

由于湖泊水生植物豐富、水動力條件穩(wěn)定、適宜魚類和水生動物繁衍和養(yǎng)殖等自然條件，網(wǎng)圍養(yǎng)殖，不占陸域，經(jīng)濟效益高。但是要控制養(yǎng)殖規(guī)模，不能無序快速擴大。需要科學合理壓縮和控制養(yǎng)殖面積，推廣靜養(yǎng)經(jīng)濟價值高的魚種，控制水生植物無序繁衍，收割和更新高等水生植物種類對養(yǎng)殖業(yè)和水生植物優(yōu)化改造，控制環(huán)湖外源營養(yǎng)負荷的輸入，疏浚湖體，調(diào)活湖體，增加水體營養(yǎng)物的輸出，強化湖體的自凈能力。

昆承湖生態(tài)修復應(yīng)遵循“治本與治標相結(jié)合，治水與建景相結(jié)合”的原則，逐步推進截污清淤、植樹造景，恢復生態(tài)濕地功能，建設(shè)環(huán)湖景觀走廊，才能把昆承湖打造成親水融綠的“生態(tài)之湖”[2]。

參考文獻：

[1]王青，潘繼征，吳曉東，etal.太湖流域湖蕩濕地有色溶解有機物特征分布與來源解析[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學，2018，046（021）：279-285.

[2]陳小華，李小平，程曦，王菲菲，&陳無歧.（2013）.太湖流域典型中小型湖泊富營養(yǎng)化演變分析（19912010年）.湖泊科學（06），74-81.

[3]曹晶晶，李瑞杰，秦毅.城市淺水湖泊水質(zhì)模擬研究——以昆承湖為例[J].水資源保護，2009，25（4）：12-15.

[4]水盾草在中國的分布特點和入侵途徑[J].生物多樣性，2003（03）：48-55.

（作者單位：常熟市環(huán)境監(jiān)測站）