我国湖泊富营养化治理存在的问题与治理建议

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表 1 国家地表水环境质量标准－总磷（以 P 计） ≤
水质类别
I
II
III
IV
V
河流
0.02
0.1
0.2
0.3
0.4
湖、库
0.01
0.025
0.05
0.1
0.2
2、 湖泊允许负荷量在不同时期变化大：湖泊污染治理的根本措施是降低排入湖泊 的污染物总量，使其小于湖泊允许负荷量。然而，湖泊允许负荷量受很多因素影响，变化巨 大。湖泊允许负荷量与湖泊水质标准，湖泊自净能力及水量相关，其中与水量成正比。我国 的浅水湖泊水量变化较大，枯水年和丰水年往往相差数十倍，如巢湖丰水年出流量为 108.1 亿方（1991 年），枯水年为 0.79 亿方（1978 年）[1]。这使湖泊纳污容量在不同年份相差极 大。我国很多湖泊，包括三湖的允许负荷是根据多年平均水量制定的，由于主要污染源城市 废水所携带的营养盐排放量变化较小，在枯水时期，氮磷营养盐会严重超标，容易导致水华 泛滥，如今年无锡蓝藻爆发。巢湖在 2004 年夏天，由于雨量少，水华也比较严重。此外， 三湖是浅水湖泊，底部沉水植物基本消失[2]，通过植物吸收营养盐产生的自净作用很小； 而且多年来污染物沉积，在浅水湖泊中，沉积物受风浪作用产生的悬浮现象，使沉降作用对 总磷的除去作用已变得越来越小了，这与”九五”期间对三湖的允许负荷的计算时情况有了很 大改变，三湖允许负荷量大大降低。因此，九五期间制定的实现湖水达标的治理规划需要重 新审视，单纯采用污染总量控制，由于湖泊允许负荷在丰水年远大于枯水年，难以在有限投 入下，制定合适的湖泊允许负荷标准，解决蓝藻爆发问题。
污染物
悬浮固体 总磷
表 3 雨水径流污染情况：单位 毫克/升
美国城 美 国 农 美城市降 美 合 流 溢 北 京 屋 上 海 菜 地 上 海 城市
市[7] 村[12] 雨[13] 流[14]
面[15] [16]
[17]
630
68-1100
>457
251
0.6
0.02-1.7 >0.1
1.0-11.6
5、 城市污水处理厂出水标准问题：目前执行《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918-2002）》，这使很多湖泊，如巢湖，太湖和滇池，不可能达到治理目标。该标准中最严 格的要求是总磷低于 0.5mg/L。对于大型浅水湖泊，如三湖，由于风浪大，底泥悬浮；而且 湖底水生植物基本消失，对总磷污染物的自净能力很低。进入湖泊的污染物在不均匀时空分 布时，某些局部污染物浓度会超过均匀分布。在均匀时空分布假设并忽略湖泊自净能力下， 假设污水处理后平均浓度为 0.5mg/L，根据湖泊年平均水量、城镇污水排水量可以估算污水 排放带来的湖泊平均总磷浓度的贡献量近似为： 达标排放污水对湖泊总磷浓度贡献量＝0.5×年入湖污水量/年入湖水量 (mg/L)
3、 目前采用的污染总量控制法，在社会经济发展后，新增工业废水和城市新增人 口带来的污水处理需要新的污染负荷，必须更改流域的污染负荷分配和污水处理要求，在经 济快速发展的时代，将使整个流域污水处理要求处于频繁的变动之中，不利于污水处理设施 的稳定运行。
4、 总量控制法需要准确的污染负荷计算包括污染自净能力预测，以及污染源的了 解。目前，我国经济处在高速发展阶段，污染源，水体自净能力等处于迅速变化的时期，需 要不断更新污染控制规划，以适应不断变化的污染排放形势。这必然导致相应的处理设施的 调整。但是，在快速发展时期，治理污染设施的调整，由于需要时间，常常赶不上经济发展 的变化。
表 2 是三湖计算结果，从计算结果可以看出，即使三个流域的城市污水全部处理达标 排放，不计其他营养盐来源，三湖总磷浓度均超过或接近治理目标。其中滇池总磷浓度超过 公认富营养化水平 10 倍以上。由于城市人口还在持续增加，城市污水排放带来的污染在未 来将更加严重。不改变目前的治理模式，将不可能完成预定的治理目标。国外发达国家在处
0.43
0.07-0.15
0.57
9、 雨水收集系统渗漏严重，污染物大量进入地下水，最终进入湖泊。美国环保局 报告表明，管道渗入水量可达到污水流量的 32％[18]。我国有关单位测试结果表明，流入南 方某污水处理厂的污水中有 20－25％是渗入的地下水[19]。我国南方地下水位高，雨水大量
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理城市废水时，虽然制定统一的排放标准，但一个城市污水处理厂的出水标准是根据其排放 的受纳水体实际情况制定的，在人口密集地区，常常比国家标准严格得多[3]。
湖泊
表 2 城市废水处理达标排放使湖水总磷浓度增加值
太湖
巢湖
年入湖平均水量 亿方
136.7[4]
渗入下水道，污染物扩散进入地下水，污水浓度降低，导致污水处理厂有机物含量严重不足。 北方地下水位低，污水大量漏出，污染地下水，成为地下水和土壤污染的重要来源，危害极 大。
10、 自上个世纪八十年代以来，三湖水下沉水植物普遍消失[2]，不仅降低了湖泊自 净能力，而且使沉降底泥在风浪作用下容易泛起，成为湖泊主要污染来源之一。湖泊水生植 物生态系统建设近年来逐渐受到重视，十五期间，科技部通过 863 计划开展了大量研究，但 在工程应用方面还不如人意。
7、 农村污染治理工作，没有得到重视。目前我国农业上速效磷肥使用量和比重过 大，枸溶性磷肥钙镁磷肥生产量和使用量逐年下降，2002 年仅生产 66 万吨[11]，占总量不 足 8％，而磷氨等速效水溶性磷肥产量逐年增加，已占据绝大多数，它们容易淋溶，进入天 然水体，成为营养盐的重要来源之一；而且有效利用率低。由于大量使用化肥，农田雨水径 流中营养盐总磷含量常常大于 0.1 mg/l，远远超过富营养化危险水平，引起农村饮用水水源 污染和水体水华，成为巢湖水体营养盐的重要来源和富营养化的重要原因之一。此外，农村 垃圾、人畜粪便和农业废弃物等没有得到处理，它们随雨水进入河流。导致三湖流域绝大部 分河流水质超过湖泊治理目标或富营养化水平，成为湖泊的主要污染源之一。
34.9[5]
年入湖污水量 亿方
15.0b
2.8d
达标污水使湖水 TP 浓度增加量 mg/L
0.055
0.040
b 来自《太湖水污染防治十五计划》 2000年数据 d 根据合肥、巢湖等市目前供水量估算
滇池 6.65[6] 3.4[6]
0.256
6、 目前很多湖泊在治理工作中忽视了大气降尘等带来的污染：美国研究表明，大 气降尘带来的总磷沉积量约为 0.1－4.1 公斤/公顷/年[7]，近年来国内也逐渐认识到湖面大气 降尘是重要污染来源。有关研究表明，云南星云湖总磷污染负荷一半以上来源于湖面大气降 尘，是星云湖富营养化的主要原因之一[8]。呼伦湖大气沉降带来的总磷为 86.2 公斤/平方公 里/年[9]，长春南湖 1993 年降尘量为 216 吨/平方公里/年，折合总磷约为 100－200 公斤/平 方公里/年[10]；呼伦湖和长春南湖的降尘污染均对水体总磷浓度有明显影响。目前巢湖湖面 降尘污染还研究得较少。根据这些研究结果估算，巢湖湖面降尘带来的总磷污染将使平水年 湖水总磷浓度增加 0.03-0.06mg/L 以上，这已经超过了公认的富营养化危险水平，是治理巢 湖富营养化需要削减的主要营养盐来源之一。
我国现阶段三湖治理工作是根据九五期间制定的规划[1]开展的。由于近十年来，我国 经济快速发展，治污形势发生了根本的变化，原先制定的治理规划和治理策略已经不适应目 前的发展形势。国家正在进行新的三湖治理规划，探讨和回顾九五时期制定的三湖治理规划 的成功和不足，对于完善新的治理规划，指导今后三湖污染治理工作是非常必要的。
2. 我国富营养化治理存在的问题
我们分析，九五期间制定的三湖治理规划，指导现阶段的三湖水的河流与湖泊的水质标准类别和指标不一致。国内外研究和实践表明， 水体中营养盐特别是总磷浓度过高是湖泊水华的主要原因。目前河流和湖泊执行的国家地表 水环境质量标准 GB 3838—2002 中总磷浓度相差很大，如下表所示。同样水质类别，河流 总磷浓度标准比湖泊大 2－4 倍。现阶段主要湖泊治理的目标是 III 类，从表中可以看出，除 I 类河流水质优于湖泊治理的 III 类目标外，其他类别的河流水质比治理目标差。目前流入 三湖的河流水质普遍低于河流 II 级水质标准，来自这些河流的河水含磷量高于湖泊治理目 标一倍以上，严重污染了需要治理的下游湖泊。
1. 引言
湖泊水污染治理的难点是营养盐控制，以防止蓝藻大规模爆发。近年来，我国在湖泊 水污染治理方面投入巨大，巢湖、太湖、滇池三湖治理投入超过百亿元，城市污水处理率不 断增加，然而，蓝藻却依然频繁爆发，呈现欲演欲烈，日益加重的趋势，严重影响饮用水安 全，威胁人体健康。今年无锡太湖蓝藻爆发引起的危机对当地社会生活和经济发展造成了极 大的影响。虽然我国的污水处理事业近年来虽然得到了极大的发展，污水处理能力和城市污 水处理率有了较大的提高，但是，由于近年来，我国经济快速发展，城市人口急剧增加，城 市污水随之增加，在很多流域，未经处理排入湖泊的污水总量仍然在增加，这是使我国很多 湖泊所受到的污染包括营养盐仍在继续增加，导致水华加剧。

我国湖泊富营养化治理存在的问题与治理建议
黄卫东 1，夏维东 2
1 中国科学技术大学地球与空间科学系，合肥（230026） 2 中国科学技术大学热科学与能源工程系，合肥（230026）
E-mail：huangwd@，xiawd@
在污染物总量控制基础上，增加浓度控制，使所有污染排放源的污染物浓度低于湖泊控 制浓度，今后即使增加新的污染源，由于其浓度低于排放水体污染物控制浓度，虽然增加了 污染物排放量，但同时增加了水量，提高了纳污容量，并不增加湖泊的污染物浓度，从而能 很好地控制湖泊的水质。在不改变湖泊水质标准的前提下，污染治理要求不会发生变化，即 使人口增加，经济发展，废水排放量随之增加，也不需要提高已建污染治理设施的治理效果， 很好地维持了建成设施的运行稳定性。这大大简化了流域污染控制的管理工作。