信 息  留 言  OICQ  邮 箱  主 页  编 辑   引 用

楼   顶

湖北省：武汉东湖水污染成因和特征分析及综合治理措施探索

（水业中国网上海工作站3月31日讯）健康的城市水环境是提升城市功能和竞争力，改善人居环境和投资环境，实现城市可持续发展的前提和基础，是实现城市健康发展的必要条件。东湖位于湖北省武汉市武昌东北部，地处东经114°09′-114°39′，北纬30°22′-30°40′，水面面积32.5平方千米，为长江中下游一个浅水型内陆湖泊。东湖作为中国最大的城中湖，发挥着雨水调蓄、生态调节、景观娱乐、渔业养殖和工业水源等多种功能，对城市环境、经济、社会可持续发展有着重要影响。随着武汉城市建设的扩展，东湖由城郊湖逐步过渡到城中湖，水污染逐年加剧，水环境面临严峻考验。

1 东湖水质变化及治理工程进展

东湖为典型的半封闭浅水湖泊，1960年代以前因为处于少受干扰的自然状态，水质状况良好。然而，随着东湖周边人口剧增及社会、经济的迅速发展，大量未经处理的生活污水和工业废水流入东湖，加之与外江的天然联系被阻隔，东湖逐步由贫营养湖转换为富营养化水体，湖泊水环境保护面临严峻挑战。东湖现没有达到Ⅲ类水体的水质目标，根据《武汉市环境质量报告书（2001-2005年度）》，1996年至2005年，东湖综合污染指数呈不显著的上升趋势，总体水质保持稳定，其中生化需氧量为显著的上升趋势，氨氮与总磷为不显著的下降趋势，东湖高锰酸盐指数为不显著的上升趋势。

目前，东湖各湖区的污染程度不尽相同，从污染趋势来看，西部湖区的污染程度大于东部湖区，其中以湖滨建设量大、人口稠密的西南部水域的水果湖、庙湖等湖区污染最为严重，水域水质为劣V类。

1980年代初，东湖污染问题得到了社会各界的高度关注。为保护东湖，国家科委和建设部将东湖污染防治技术研究列为“八五”国家科技攻关项目，武汉市也将东湖治理纳入“八五”建设计划，1985年东湖治理工程正式启动，至1993年，日处理能力5万t的沙湖污水处理厂（一期）及12km的配套管网建成投入运行。1994年开始，利用世行贷款在东湖周边陆续建设了沙湖（扩建）、二廊庙、龙王嘴3座污水处理厂，以及配套污水收集主干管，减少入湖污染量。为了进一步解决东湖水体点源污染问题，2002年开始对排污口集中，排污量大，污染相对严重的西南部的3个子湖实施截污工程，并对污染极为严重的水果湖实施清淤。2006年又通过实施“清水入湖”计划，对一些小型合流排污口进行了截流。

2 入湖污染物定量分析

2.1 入湖污染物总量估算

2.1.1 点源污染

点源污染的来源为城市污水，包括生活污水和工业废水。由于无法获取实际入湖点源污染量，本次点源分析计算均为理论产污量。东湖水系汇水区内基本以生活污水为主，工业废水主要来自于北部青山热电厂排水。

（1）生活污水污染物排放量

生活污水污染物排放量可以根据汇水区内人口数量和主要污染物的排放系数进行推导。根据2006年武汉市公安局的街区人口统计数据，估算汇水区内总人口为436101人。参照《室外排水设计规范（GB50014-2006）》和其它有关资料确定3种主要污染物的排放系数：化学需氧量（COD）取0.09kg/d·人；总氮（TN）取0.01kg／d·人；总磷（TP）取0.0014kg/d·人。由此推导出东湖汇水区生活污水3种污染物的排放总量：COD为14325.9t/a；TN为1591.8t/a；TP为222.8t/a。

（2）工业废水污染物排放量

工业废水绝大部分来源于北部武钢热电厂，污染物排放总量根据其排水口水质和流量监测数据估算：COD为3099.9t/a；TN为290.2t/a，TP为38.2t/a。

将生活污水和工业废水污染物估算数据进行叠加，则东湖点源污染物总量为化学需氧量（COD）：17425.8t/a；总氮（TN）：1882.0t/a；总磷（TP）：261.0t/a。

2.1.2 面源污染

城市地表径流污染物种类较多，依据径流受纳水体及城市污水污染物的特点，本次选择COD、TN、TP三项做为主要污染物指标。

参照《汉阳地区水环境生态综合规划》的研究方法和部分结论，取相应次降水量与地表径流污染负荷模数公式为：

MCODcr＝7.725 H－67.343

MTN＝3.616H－11.967

MTP＝0.273H－0.0445

式中：MCODcr、MTN、MTP分别表示COD、TN、TP等三种污染物地表径流污染负荷模数，单位均为kg／平方千米·次降水，H为降雨量，单位为mm.

根据武汉市各月不同等级降雨强度的降雨量进行简化计算，求得汇水区面源污染年负荷模数为：

MCODcr ＝4215.57kg／平方千米

MTN ＝2851.94kg／平方千米

MTP ＝322.17kg／平方千米

东湖汇水区陆域总面积为90平方千米，假定东湖汇水区内未建设用地不产生面源污染，只考虑32.5平方千米城市建设区的污染，则汇水区内产生的面源污染总量为化学需氧量（COD）：137.0t／a；总氮（TN）：92.7t/a；总磷（TP）：10.5t／a。

2.1.3 内源污染

参照国内其他湖泊底泥释放的相关研究成果，结合东湖现状水质情况，确定东湖底泥释放速率为：TN释放速率60mg／（平方米·d），TP释放速率3mg/（平方米·d），相应得到东湖年底泥TN的释放量为733.2t／a；TP的释放量为36.7t/a。

2.1.4 降尘污染

根据武汉理工大学姜应和教授对武汉不同地区降尘测试的实验成果，东溜地区大气降尘的污染物指标为：化学需氧量（COD）取0.0925g/平方米· d；总氮（TN）取0.0191g／平方米·d；总磷（TP）取0.5593g/平方米·d，则汇水区内产生的降尘污染总量为化学需氧量（COD）：11.0t/a；总氮（TN）：2.3t／a；总磷（TP）：66.3T/a。

2.1.5 入湖污染物总量

综合点源、面源和内源污染，每年东湖入湖污染物总量COD为17573.8t，TN为2710.2t，TP为374.5t。

2.1.6 水环境容量估算

水环境容量是指在不影响水的正常用途的情况下，水体所能容纳的污染物的量或自身调节净化并保持生态平衡的能力。2005年，武汉市环境保护科学研究院在《武汉市水生态系统保护与修复规划》的编制中，结合武汉市湖泊污染现状、水污染总量控制现状、湖泊现状功能及湖泊水质管理目标，选取COD、TP、TN作为主要控制因子，对东湖的水环境容量进行估算。2007年，华中科技大学、中科院水生生物研究所和中国地质大学联合编制的《东湖风景名胜区生态环境资源保护策略》课题研究中再次对东湖的水环境容量进行估算，本次东湖水环境容量选择两研究成果中的大值即COD：17405.5t/a，TN：848.0t/a，TP：26.2t/a，详见表1。

3 东湖污染特征分析

3.1 理化分析

3.1.1 湖泊的水环境容量远远小于现状入湖负荷

对比主要控制因子COD、TP、TN的现状入湖负荷和东湖的水环境容量，显然，东湖的水环境容量远远小于现状入湖负荷，并且TN和TP是东湖污染物削减的重点，TN需要削减69%，TP需要削减93%。

3.1.2 点源污染是湖泊污染的主要因素

根据估算数据，主要控制因子COD、TP、TN中点源污染物量在污染物总量中所占的比例分别达到99%，69%和70%，占绝对主导地位，因此点源污染是湖泊污染的最主要因素。

3.1.3 TP是东湖污染物削减的关键控制因子。

TP的点源、内源、降尘单个入湖污染物量均大于水环境容量。

3.2 空间分析

湖泊水质与汇水区内用地密切相关。分别统计东湖每个子湖汇水区内未建区和已建区面积，并取其与对应子湖水面面积的比值，对比湖泊现状水质情况，可以发现，湖泊水质与用地的相关性非常显著。水果湖、天鹅湖、庙湖、喻家湖、杨春湖、梨园医院湖等6个湖泊与城市建设区关系密切，受城市建设的强力干扰，水质也最差。

3.3 小结

综上所述，东湖污染的主要来源为点源污染，其中生活污水为主要污染源，但面源污染也不能忽视。TP是东湖污染物削减的关键控制因子。

考虑汇水区内零星工业废水的排人、农业面源的排入、水果湖地区公建比例较高导致的生活污水量的增加、部分湖泊还有高密度养殖、湖面区域降雨带来的直接污染物、水上活动产生的污染物等多种因素，汇水区污染物实际产生总量还将超过计算值。因此，任何一类污染物得不到削减都不能满足水环境容量要求。

要想从根本上改善东湖水质，必须在实施东湖截污工程，控制点面源污染的同时，采用其它生态、可持续的方法。

4 湖泊污染科学修复的探索

湖泊污染的最终原因是进入湖泊的污染物总量超过湖泊的环境容量，水环境的改善也归咎为两个方向即减少入湖污染物总量和提高湖泊的自净能力。

4.1 城市与湖泊环境影响模型

依据湖泊水质与城市建设区的密切关系，建立城市与湖泊环境影响模型。设想将汇水区分为3个部分，水体区域（蓝色），水环境稳定区（绿色）和水环境胁迫区（黄色），水环境胁迫区与水体的比值越大，水环境越容易受到污染，湖泊受城市建设干扰力度越大，水质也越容易恶化。水环境稳定区与水体的比值越大，水环境的稳定性越高。

4.2 减小入湖污染物量

4.2.1 分流制改造。通过对汇水区内排水管网实施分流制改造，形成完善的雨污分流制系统，并且确保污水处理厂尾水不入湖，减小水环境胁迫区内污水的入湖量。

4.2.2 雨水系统改良。通过在水环境稳定区采取相应措施，对欠清洁的雨水进行处理后再进入湖泊，减小面源污染入湖量。

4.2.3 改变湖泊汇水区。通过人为因素改变湖泊的汇水区，减小湖泊汇水面积，减小面源污染入湖量。

4.3 提高湖泊自净能力

4.3.1 引江济湖。通过引入新的清洁水源和健康的生态系统改善湖泊的水环境质量。

4.3.2 增加湖泊出水口，提高湖泊水循环质量。通过增加湖泊出口，加强湖泊与外围水体的交换，提高湖泊水的更新率，促进湖泊水质的改善。

4.3.3 生态修复。通过增大水陆交接带，扩大水环境稳定区的面积，降低人湖污水的污染程度。

4.4 小结

目前，关于湖泊污染治理和水环境改善的技术日益完善，城市经济也得到长足的发展，从理论上看，解决东湖的水环境问题时，技术和资金不应再成为最大的障碍，但由于东湖的特殊功能以及污染程度与城市建设用地分布的关系，，处理措施与景区的协调、处理措施与用地的协调将成为东湖水环境改善的主要障碍。必须解决好各类治理工程的景观化问题，满足风景区整体建设要求；必须解决好重污染水域污染治理的用地需求，探索新技术的改良或适应性方案。

5 结论

东湖的污染治理和修复是一个长期的过程，传统的分流制改造和沿湖截污等工程治理手段不足以全面整体的改善东湖水质，东湖污染治理必将走一条生态的、可持续的综合修复治理之路。

由于东湖污染的主要来源为生活污水，应坚持在东湖汇水区内建立完善的分流制系统，在有效降低点源污染量的同时，利用现有的截流系统收集部分初期雨水，形成较分流制更高效的先进的分流制系统，一定程度降低城市面源入湖污染物的量。

同时，采取积极手段恢复东湖与长江的自然连通，利用长江的巨大环境容量和自然生态系统的强力补给对东湖进行“营养”输入，形成良性循环的水网生态区。采取生态手段增大生态敏感性较高的水陆交接带，重建水生植被，合理诱导渔业向集约型发展，并且提倡健康旅游，减少机动车进入，鼓励自行车交通和自划船交通的使用，真正实现在污染中治理，在治理中发展。

（来源：城市规划学刊，作者：陈雄志、王芳，上海供排水项目网helen编辑，2010年3月31日）