烏梁素海主要污染物變化及影響因素分析

中圖分類號： TV211.1⁺1 文獻標志碼：A doi： 10.3969/j.issn.1000-1379.2025.08.024引用格式：，，，等.烏梁素海主要污染物變化及影響因素分析[J].人民黃河，2025，47（8）：146-152.

Analysis of the Characteristics and Impacts of Major Pollutants in Wuliangsuhai Lake

HANG Haowen1， ZHANG Huimin2， JIN Xiaohui2，LIU Huaiyu'，DU Zhankuan1， XIE Zhonghua.Inner Mongolia Hetao Irrigation Area Water Resources Development Center，Bayannur O15Ooo，China

2.Yellow River Institute of Hydraulic Research，YRCC， Zhengzhou 45O0O3，China）

Abstract：WuliangshaiLakeisniportantologicalbaierinteYelowRiverBasin，andthewaterecoogicalevironmnthasbeen graduallimprodutthraestlloutstadingissussuchswaterualitytionndologicalfuntiodgradatioOesisf analyzingthechangesofwaterquantityandqualityinWuliangsuhaiLake，theinfluencingfactorsdrivingthechangesofwaterqualityinthe lakewereanalyzed.Teresultsshowthatthelakehasbasicallforedarelativelystablelakeformwithlakesufacearea，lakelvelndwaterstoragoueafterdevelopent.TeinflowofwaterintoWuliangsuhaiLakefluctuates，andteecologicalwaterreplenishnteffectis obvious.Thewaterqualityoftheiflowandthelakebodyhasbeensignificantlyimproved，andthevariationwithintheyearofeachwater qualityindicatorfuctuatesgreatlyfroJuarytoMarch，ndonninter-anualsaleallfourtypicalwaterqaltindicatorssowadown wardtrend.EcoogicalwatereplenisentisipoantasonforthmprovementofwaterqualityinthWliagsuhiLakeialy ontheductioofODndtotaltrognmassoctratioofeleofebus，guluralpltioisstillteinsoeofpol lutionofthewaterodyoftelak，thebotooftelakesdimentnegativeipactisaduallincreasingndquaticplants，ileip ving water quality，pose a risk of causing water pollution due to their own decomposition.

Key words：water volume；water quality；pollutant characteristics；Wuliangsuhai Lake

0 引言

烏梁素海是黃河流域重要的生態屏障，也是黃河流域生物多樣性保護的重要地區和候鳥遷徙的重要通道[-2]。作為河套灌區的重要組成部分，烏梁素海在調節河川徑流、維持區域生態平衡、保護生物多樣性、調節局部小氣候等方面發揮著不可替代的作用[3-4]近年來，受氣候變化、農業面源污染及水產養殖等因素影響，烏梁素海水體面積萎縮、富營養化、水質惡化及生態功能退化等問題日益突出[5-7]。相關研究[8-10]表明，烏梁素海總氮（TN）、總磷（TP）及化學需氧量（COD）等關鍵水質指標長期超標，富營養化程度加劇，導致“黃苔”事件頻發，嚴重威脅湖泊生態系統的穩定性。這些問題不僅威脅湖泊生態系統健康，而且對區域可持續發展構成了嚴峻挑戰。

有關學者圍繞烏梁素海生態環境治理開展了大量研究，提出的措施包括建造人工濕地、沉水植物恢復及微生物修復[1-13]等，使烏梁素海的水生態環境逐步改善。然而，烏梁素海的水文條件復雜、污染物來源多樣，單一治理手段難以實現烏梁素海水體水質的顯著改善[14]。此外，氣候變化導致的降水減少和蒸發增強進一步加劇了湖泊水量的波動，使得烏梁素海生態修復面臨嚴峻挑戰[15]

本研究基于烏梁素海長期監測數據及治理實踐，系統分析烏梁素海水量變化，重點解析烏梁素海主要污染物變化及影響因素，并提出烏梁素海水生態環境治理的對策建議，以期為烏梁素海水生態環境治理提供參考。

1 研究區概況

烏梁素海地處內蒙古巴彥淖爾市烏拉特前旗，是黃河改道形成的河跡湖。湖泊南北長 35～40km ，東西寬 5～10km ，水域面積 293km² ，平均水深 1m 左右，最大水深 4m 。湖區氣候屬干旱半干旱氣候，年均降水量約 200mm ，蒸發能力高達 2 000mm ，湖泊水量處于波動狀態。烏梁素海是河套灌區總排干的終點，也是整個河套灌區唯一的退水區，接納了河套地區 90% 以上的農田排水。

2數據來源與研究方法

研究采用的總排干溝、八排干溝、九排干溝、十排干溝、烏毛計閘等典型斷面的水量、水質（化學需氧量及氨氮、總氮、總磷濃度）、水位等數據來自及其烏蘭布和分中心、排水分中心等河套灌區管理單位。

采用GraphPadPrism軟件分析烏梁素海水量和各級排干溝水質的年際和年內變化，通過Pearson相關性分析評估生態補水量和水質之間的線性相關性，并采用單尾檢驗進行顯著性檢驗，設定的顯著性水平 α 為0.05。

3 結果與分析

3.1 烏梁素海水量變化

烏梁素海是黃河改道形成的河跡湖，早期面積只有 2km² 。隨著1929年河套灌區的開發，各大干渠相繼通梢，灌區退水均匯集于烏梁素海。因退水入黃出口不暢，烏梁素海水面面積持續擴大，1943年達667km² ，至1952年曾一度增大至 800km² 。此后，由于大力發展灌溉和控制渠口進水，因此烏梁素海水面面積逐漸縮小，1960 年為 560km² ，1965年為 333km² ，1975年總排干開挖、疏通后縮小至 226km² 。20世紀80年代以后，隨著工業化、城鎮化步伐加快，受工業、城鎮污水排放影響，烏梁素海水質逐漸惡化。2008年以后，隨著烏梁素海綜合治理力度加大，實施生態補水，在湖區低洼地帶實施海堤工程等，烏梁素海水質逐漸改善，水面面積基本穩定在 293km² 。

烏梁素海水量主要由灌區農業排水、城鎮生活排水、生態補水等構成。2008年以來，隨著灌區節水改造工程的實施和烏梁素海綜合治理力度的增大，灌區農業排水降至3.0億 ～3.5 億 m³/a ，特別是2010年后，隨著污水收集率和處理率的提高，城鎮生活排水增加至0.5億 m³ 左右，期間年生態補水量約1億 m³ ，進烏水量維持在4.5億 ～5.0 億 m³ 。2014年后，在黃河水利委員會的大力支持下，每年通過河套灌區部分渠道和總排干對烏梁素海實施大規模生態補水，灌區人烏水量基本維持在9億 m³ 左右。2016—2023年，河套灌區通過總排干先后向烏梁素海實施生態補水40多億m³ ，尤其是2018年后，在黃河水利委員會、內蒙古自治區政府、內蒙古自治區水利廳等的支持下，充分利用黃河來水豐沛時段向烏梁素海進行生態補水，年生態補水量維持在6億 m³ 左右（見圖1）。

圖1 2016—2023年烏梁素海生態補水量Fig.1Ecological Water Recharge in theWuliangsuhaiLake，2016-2023

根據歷史資料，烏梁素海水量不斷變化。總排干運行后，平均水位為 1 018.50m ，蓄水量達3.2億 m³ ：1998年，河套灌區世界銀行貸款排水改造工程項目結束后，河套灌區農業排水量增加，烏梁素海平均水位為1 018.70m ，蓄水量達3.5億 m³ ;1999—2008年烏梁素海平均水位為 1 018.90m ，蓄水量達3.8億 m³ 。此后，隨著烏梁素海綜合治理力度的增大、生態補水和海堤工程的實施，烏梁素海水位在 1 019.00m 左右，蓄水量約為4億 m³ 。2014年以來，通過總排干實施大規模生態補水后，烏梁素海水位控制在 1019.20m 左右，蓄水量為4.2億 ～4.5 億 m³ 。目前，烏梁素海最高水位控制在 1 019.50m 以下，最大蓄水量為5.5億 m³

3.2 烏梁素海主要污染物變化

河套灌區通過各級排干溝向烏梁素海排水，其中總排干溝、八排干溝、九排干溝、十排干溝是主要排水溝道，每年向烏梁素海排水約4.0億 m³ ，湖水經烏毛計閘，通過總排干出口至三湖河口匯入黃河。2014年以來，隨著灌區生態補水措施的實施，烏梁素海每年實際入黃水量由 2011年的1.6億 m³ 增加到現在的5億～7億 m³ ，入黃水量中污染物總量（2014—2023年）為21.815萬t，其中COD20.485萬t，占污染物總量的 93.90% ；氨氮0.233萬t，占污染物總量的 1.07% ;總磷0.070萬t，占污染物總量的 0.32% ；總氮1.027萬t，占污染物總量的 4.71% 。

3.2.1 水量變化

烏梁素海人湖水量受黃河上游氣候變化、來水量等影響，存在一定波動。2011—2023年烏梁素海典型入湖斷面水量年際變化見圖2。2011—2017年，總排干水量為4.6億～7.1億 m³ ，2018年急劇升高至8.6億m³ ，但之后水量持續下降;烏毛計閘總退水量整體變化趨勢與總排干基本一致，2011—2018年表現為波動上升，之后呈持續下降趨勢。與總排干相比，八排干、九排干、十排干入湖水量約為其1/10左右，并且在2011—2023年間表現為波動變化，其中八排干波動幅度較大，九排干、十排干波動幅度較小。

圖2典型斷面水量變化

Fig.2VariationofWaterVolumeinTypical Sections

2014年灌區開始實施大規模生態補水，2018年以來開始持續向烏梁素海實施生態應急補水，因此選取2014年和2018年作為典型年份，進行典型斷面水量變化分析。由圖3可知，總排干入湖水量和烏毛計閘總退水量年內均呈現波動變化，其中：總排干人湖水量分別在2014年3月、5月、7月、11月和2018年3月、7月、9月、11月出現峰值，與生態補水的主要時期相對應；烏毛計閘總退水量分別在2014年6月和2018年的8月達到峰值;八排干、九排干、十排干入湖水量整體較少，在3一11月波動變化。

3.2.2 水質變化

對2011—2023年烏梁素海典型斷面水質指標的年際變化進行分析，主要包括化學需氧量、氨氮、總氮和總磷。由圖4可知，2011—2023年，總排干化學需氧量質量濃度呈持續下降趨勢，烏毛計閘化學需氧量質量濃度表現為波動下降，八排干、九排干化學需氧量質量濃度表現為上下波動，十排干化學需氧量質量濃度整體較高但也表現為波動下降趨勢，可能與外源輸入（農業排水、城鎮生活排水）減少有關。2011—2023年，除了2018年以前總排干和2013年的八排干氨氮質量濃度較高，其余年份排干溝水質指標均低于地表水Ⅲ類水質標準限值。2011—2023年，各排干溝總氮、總磷質量濃度均表現為波動下降，2018年以后總氮、總磷質量濃度趨于平穩，其中總氮質量濃度高于地表水Ⅲ類水質標準限值，總磷質量濃度低于地表水Ⅲ類水質標準限值。烏梁素海水質在2018年以后出現明顯好轉，主要污染指標為化學需氧量和總氮。

對2014年和2018年典型斷面水質變化進行分析。由圖5可知，2014年化學需氧量質量濃度波動較為明顯，多數月份超過地表水Ⅲ類水質標準限值；氨氮、總氮和總磷等指標質量濃度上半年較高并且波動較大，尤其是總排干和八排干均在2月出現峰值，其中總氮質量濃度均超過地表水Ⅲ類水質標準限值。由圖6可知，2018年十排干化學需氧量質量濃度波動較大，其余排干溝化學需氧量質量濃度年內變化較小，但除總排干部分月份外，大多數斷面化學需氧量質量濃度超過地表水Ⅲ類水質標準限值。春夏秋季化學需氧量來源以灌區周期性施肥和農業排水為主，冬季化學需氧量來源以內源釋放為主，2014年化學需氧量以外源和內源復合污染為主，2018年以內源污染為主。1—3月氨氮和總氮質量濃度波動較大，其他月份趨于穩定，其中總排干總氮質量濃度均超過地表水Ⅲ類水質標準限值，其他排干溝總氮質量濃度均在地表水Ⅱ類水質標準限值附近波動。1—3月總磷質量濃度波動較大，并且大部分斷面總磷質量濃度超過地表水Ⅲ類水質標準限值，其他月份總磷質量濃度較低，且大多低于地表水Ⅱ類水質標準限值。表明年內1—3月各類水質指標波動較大，且水質狀況較差。農業化肥施用和底泥釋放是總氮和總磷質量濃度上升的主要原因，其中：2014年，總氮和總磷污染以基肥施用后的農業排水和內源底泥釋放為主，因此在上半年超標嚴重；2018年，隨著化肥施用總量削減和應急生態補水的實施，污染物主要與低溫期底泥釋放和灌區農業排水有關，其他時期出現明顯好轉。

圖4典型斷面水質指標年際變化

Fig.4Interannual Variation of Water Quality Indexes in Typical Sections

圖52014年典型斷面水質指標年內變化

Fig.5Intra-Annual Variation of Water Quality Indexes in Typical Sections in 2014

圖62018年典型斷面水質指標年內變化

Fig.6Intra-Annual Variation of Water Quality Indexes in Typical Sections in 2018

3.3烏梁素海污染物變化影響因素

3.3.1 生態補水

2016—2023年烏梁素海逐月月內生態補水量總和與烏毛計閘4項水質指標相關性見圖7（ r 為相關系數 ?^P 為顯著性水平）。生態補水量與化學需氧量、總氮質量濃度顯著負相關，與氨氮、總磷質量濃度無顯著相關性，表明生態補水量能顯著改善烏梁素海化學需氧量和總氮的污染程度，而對氨氮和總磷的影響較小，可能原因是這兩項指標的本底值較小。

圖7逐月生態補水量與烏毛計閘水質指標相關性

Fig.7Corelation BetweenMonth-by-MonthEcologicalWater Rechargeand Water Quality Indexes ofWumaoji Flodgate

3.3.2 外源污染

影響烏梁素海水質的外源污染主要包括農業面源污染和點源污染。面源污染主要來自灌區農業生產，通過紅圪卜揚水站每年進入烏梁素海的農業排水約3億 m³ ，通過八排干、九排干、十排干每年進入烏梁素海水量約8000萬 m³ ；點源污染主要來自巴彥淖爾市城鎮生活排水，排水通過三排十、五排十、七排十匯入總排干進入烏梁素海，每年排入水量相對固定，約5000萬 m³ ，面源與點源依托的水量載體比例為 7.6：1 。污染物方面，2011—2023年，農業面源污染中主要污染物化學需氧量、氨氮、總磷、總氮人烏總量分別為18.7萬、0.82萬、0.67萬、3.89萬 t ，入烏總量占比分別為83.9%.91.1%.95.7%.92.6% ，總磷占主導地位；城鎮生活排水點源污染中主要污染物化學需氧量、氨氮、總磷、總氮入烏總量分別為3.6萬、0.08萬、0.027萬、0.307萬t，人烏總量占比分別為 16.1%.8.9%.4.3% （7.4% ，化學需氧量占主導地位。從污染物總量看，農業面源污染中污染物總量（24.08萬t）約為點源污染（4.014萬t）的6倍。因此，面源污染（農業活動，如化肥、農藥的施用及灌溉排水等）對水體污染影響較大。近年來，隨著城鎮和工業園區污水處理技術的升級，點源污染問題得到了有效解決，面源污染隨著化肥、農藥、農用薄膜等的治理逐步得到了有效控制。

3.3.3 內源污染

1）湖底沉積物的影響。湖底沉積物主要是陸源性入湖污染物蓄積所致，沉積物-水界面的營養鹽交換對湖泊水體的富營養化狀態具有重要影響，氮、磷通過吸附、沉淀、水生生物死亡等方式蓄存在底泥中，在適當條件下，底泥中氮、磷釋放出來加劇了水體的富營養化。多年來，隨著入湖徑流攜帶的泥沙、污染物和水生生物殘體在湖底不斷沉積，烏梁素海湖底逐漸形成了厚 0.2～0.9m 的沉積層。沉積層空間分布具有顯著差異，南部較厚且波動較大，北部較薄，入湖口和湖心處較薄，入湖口附近的扇形區域內有一定富集，最大厚度達 0.89m 。湖底沉積物淤泥總量為19641.60萬t，年均蓄積約419萬t，沉積物中氮、磷總量分別為14.97萬、7.27萬t。近20a來，烏梁素海泥沙沉積速率加快，達到 6～9mm/a ，烏梁素海平均水深僅 1m ，底泥游積對水體容量及生態功能構成威脅

沉積物中總氮含量為 0.74～4.67g/kg ，均值為2.36g/kg ，空間上從東北到西南、由烏梁素海入口到出□方向含量逐漸遞減；總磷含量為 0.16～1.06g/kg ，均值為 0.56g/kg ，高值區分布在西北部總排干入口、東部開闊水面和東南湖區，低值區分布在蘆葦密集區和西南部開闊水面；有機質含量為 1.57%～5.80% ，均值為 3.7% ，最高值主要分布在西海岸中部的蘆葦密集區，以該點為分界的西北端和東南端沿水流方向呈明顯遞減趨勢。重金屬中Fe含量最高， Mn 含量次之，其他重金屬含量由高到低依次為 Zngt;Crgt;Asgt;Cugt;Pbgt; Hggt;Cd 。近年來，烏梁素海水體鹽度不斷上升，較高的鹽度可能促使沉積物中重金屬釋放至水體，導致重金屬超標（污染）。

2）水生植物的影響。烏梁素海湖區水生植物豐富，挺水植物（如蘆葦）和沉水植物（如水草）占主導地位，其中蘆葦面積占湖區水域面積的 40% 左右，沉水植物占 30% 左右。水生植物多生長在淺水區，其中蘆葦面積較大，西北部蘆葦生長區存在許多滯水區。植物生長期，水生植物對底泥中總磷、總氮具有一定削減作用，5—8月植物生長旺盛階段削減效果尤為顯著同時，水生植物可吸附水體中死亡的藻類殘體，減少藻類殘體在底泥中的沉積，對控制水體富營養化，改善水質及水環境具有一定促進作用。然而，水生植物猶如一把“雙刃劍”，大量水草和蘆葦根部在冬季腐爛形成腐殖質層，湖區每年約有260萬t水生植物腐爛分解，釋放大量的營養鹽，加劇水體的富營養化。

4 結論及建議

4.1 結論

基于烏梁素海長時間序列監測數據及治理實踐，系統分析了烏梁素海水量和水質變化、主要污染物分布特征，以及驅動湖體水質變化的影響因素，得出以下結論：

1）烏梁素海歷經發展基本形成了湖面面積為293km² 水位為 1019m 左右、蓄水量為4.2億～4.5億 m³ 的穩定湖體形態。

2）通過典型斷面的水質、水量分析，烏梁素海入湖水量呈波動變化，生態補水效果明顯，人湖水質及湖內水質顯著改善，年內變化上各類水質指標1一3月波動較大，年際尺度上4種典型水質指標均呈下降趨勢。3）生態補水是烏梁素海水質改善的重要原因，尤其對化學需氧量和總氮質量濃度的削減作用明顯；限于烏梁素海水體補給結構，農業面源污染仍是烏梁素海水體污染的主要原因；湖底沉積物的負面影響逐漸增強，水生植物在改善水質的同時也存在自身分解造成水體污染的風險。

4.2建議

烏梁素海綜合治理是一項復雜的系統工程，建議從以下4個方面開展治理。1）建議河套灌區持續開展控肥、控藥、控膜、控水及畜禽糞污和秸稈資源化“四控兩化”行動，加強從源頭到末端的系統治理，不斷削減入湖污染負荷，同時強化點源零排放管理。2）充分借鑒太湖、滇池、白洋淀等典型湖泊污染物治理實踐，深入開展湖底沉積物源匯作用機理研究，分級治理湖底沉積物。3）結合烏梁素海蘆葦、水草等水生植物生長特性，解析蘆葦對污染負荷削減及腐爛分解增加污染負荷的定量過程，探索制定蘆葦削減污染負荷的資源化利用策略。4）開展生態補水對烏梁素海水生態環境改善效果的定量評價，分析補水時機、規模、調度過程等因素對水生態環境的影響，實現烏梁素海生態補水效益最大化。

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【責任編輯 呂艷梅】