抚仙湖生态环境保护战略研究

抚仙湖生态环境保护战略研究一、抚仙湖生态系统的脆弱性分析（一）湖泊生态环境的特殊性抚仙湖隶属澂江、江川、华宁三县管辖（土地总面积70980.15hm2，其中澂江县占63.5%），处于金沙江与珠江两大流域分水地带，南北、东西两岸由于地形、地貌不同。湖盆东西两侧为断层崖或断块山地分水岭呈“人”字形分布，断块山地在湖区分布较广，其山脉自北向南延伸，延绵不断，山体陡峭，抚仙湖西岸与东岸相比，在近湖岸等高线相对稀疏，地势相对平坦。在地质构造上，抚仙湖位于扬子地台滇桂台向斜的滇东凹陷，是上世纪以来构造断裂形成的地堑盆地，属于比较年轻的“断陷湖泊”。以石灰岩为主的碳酸盐岩分布于抚仙湖的东岸、南岸，北、西两岸有少量分布，约占湖区岩类面积的60%。以砂岩及页岩为主的碎屑岩类分布于北西岸，面积占岩类面积的40%，多冲沟破箐、岩石易风化，是水土保持的重点地区。抚仙湖东西两岸均有中、低山围绕，湖岸陡峭，断层发育，其湖岸和湖盆的特征均呈现出典型的地堑断陷湖泊的形态。抚仙湖南部较狭窄的湖区，其盆底地势由南向北逐渐变深，倾入北部深湖盆。抚仙湖具有高原湖泊深水湖特有的“三小一高一低”的特性，即抚仙湖的水量补给系数（3.18）小、水量年交换系数（0.0038）小、水生植被分布面积小（占整个湖面不足0.1%）；换水周期长（167年）。流域的森林覆盖率低（27.1％）。由于以上的特殊性，一是湖泊水体的水平和垂直交换速度均比较缓慢，污染物容易在湖湾富集，导致水质恶化；二是抚仙湖补给水量较小，水资源消耗量大。抚仙湖蓄水量189.3亿m3，多年平均入湖径流量1.67亿m3，多年平均出流水量（包括用水量和海口河下泻水量）1.61亿m3。三是水体和外流域的交换速度十分缓慢。换水周期长达167年，入湖氮、磷的滞留率高达91.8%t97.4%。抚仙湖平均水深87米，深水湖泊的特点决定了其较高污染物沉降积累的特性。加上抚仙湖南北狭长，入湖污染物主要从南、北端注入湖内，而出水河流海口位于东岸中部，远离两端，这就决定了抚仙湖“纳污吐新”的特性。因此，抚仙湖具有特别高的污染物滞留率，很容易发生营养盐的积累而导致营养化。如果实现星云湖出流改道之后平均每年进入抚仙湖的径流量将减少0.25亿m3，抚仙湖换水周期将会延长至200年以上，对于这样一个处在干旱缺水区的深水湖泊，一旦发生富营养化，就现有技术水平而言将很难恢复。（二）生态系统的不稳定性抚仙湖是一个典型的深水湖泊，由于底质为岩石、砾石或粗沙，水生生物群落分布面积占整个湖面不足0.1%。大型水生植物是藻类最强劲的竞争对手，缺乏大型水生植物的深水湖泊在富营养化方面表现比较脆弱。由于抚仙湖地质结构形成的原因，没有适合大型水生植物和底栖动物生存的环境条件。1980年调查结果显示，抚仙湖水生植物分布面积只有300亩左右，不足湖面的0.1%，主要分布在避风的河口冲积扇区域，分布深度不超过5m。2000年4月调查发现，抚仙湖水生植物的分布面积和群落密度不仅没有明显的发展，而且水生植物表面普遍生长了附着藻类，因而生长受到很大的影响，呈衰退趋势。湖泊中的大型水生植物是藻类最强劲的竞争对手，缺乏大型水生植物的湖泊生态系统是很不稳定的，容易发生蓝藻水华。抚仙湖缺乏大型水生植物，营养循环以藻类为基础，营养元素的输入和积累直接表现了藻类数量的增加，虽然总体水质尚好，在局部湖湾内已经出现了蓝藻水华，存在爆发全湖性蓝藻水华的潜在危险。（三）水环境承载能力有限水环境承载能力指的是在一定的水域，其水体能够被继续使用并仍保持良好生态系统时，所能够容纳污水及污染物的最大能力。1）、抚仙湖的水环境容量抚仙湖污染负荷构成全流域陆上污染源氮污染物主要来源于农田径流污染物，其占氨氮和总氮总污染负荷的比例分别为68.8%、66.4%。陆上污染源磷污染物主要来源于畜禽养殖污染物流失和农田径流污染物，其占总磷总污染负荷的比例分别为34.5%、47%。陆上污染源有机污染物主要来源于农田径流污染物和农村生活污染，其占总污染负荷的比例分别为52%、34%。湖泊的环境容量指在满足该湖泊的环境目标的前提下，其所能接受的最大污染物量。众所周知，N、P往往是湖泊环境保护中最应关注的污染因子，湖泊的氮、磷环境容量由四部分组成，第一部分可称为生物作用容量，由鱼类和大型水生植物吸收氮磷再被部分收获及藻类吸收氮磷后死亡沉降形成;第二部分可称为物化沉降容量,系由N、P吸附在固体颗粒上随固体颗粒沉降形成的;第三部分是出流输移容量，即由湖泊出流带走一部分氮、磷；第四部分是湖内稀释容量，即由湖泊水体稀释输入的P、N所形成的纳污能力。其中前三部分容量是可再生的；第四部分容量是不可再生的，对应一定的水质背景和水质目标，对应一个有限的总量，如果将这个总量分配到若干年计划使用，将其他容量也按年计算就可得到逐年年容量。直接从对湖泊容量有贡献的过程出发来分析抚仙湖的N、P环境容量。根据国家环保总局华南环境科学研究所《抚仙湖环境容量与污染总量控制研究》结果：应用水动力学模型（EFDC）和水质模型（WASP）耦合建立抚仙湖水质模拟模型，通过模型概化，参数确定等工作，计算结果表明，在抚仙湖流域水环境容量总量为高锰酸盐指数4343.0吨/年、氨氮324.7吨/年、总氮381.5吨/年、总磷59.4吨/年。高锰酸盐指数总量折算为有机污染物CODcr总量为8686.0吨/年(保守起见，CODcr与CODMn的换算关系取为：CODcr：CODMn=2)。其中总氮、总磷受湖面干、湿沉降影响较大，根据玉溪市环境监测站2003年的监测数据推算（考虑监测可能的误差做了适当折减）：湖面干、湿沉降入湖负荷总氮300吨/年、总磷28吨/年。抚仙湖的可生物降解污染负荷指标如COD、氨氮的容量较大，目前总的污染负荷尚未超过容量要求，基本可以达到总量控制的要求。污染控制的主要因子是营养指标因子，总氮、总磷污染负荷大大超过容量要求，全湖河流总氮负荷削减量为274.75吨/年，削减率为77%；全湖河流总磷负荷削减量为14.43吨/年，削减率为31%。抚仙湖流域陆域可利用的水环境容量总量为总氮81.5吨/年、总磷31.4吨/，所以，湖泊的水环境的承载能力是有限的。二、湖泊污染现状分析（一）抚仙湖水质与湖泊营养状况1）、抚仙湖水质现状抚仙湖是云南九大高原湖泊中水质尚好的湖泊之一，水质总体较好，含沙量少，清澈透明（7~10m），是本区水质极佳的水源。但是随着沿湖区域经济的发展及人口的增加。根据玉溪市环境监测站历年在抚仙湖的湖心、尖山、哨嘴和路居布设的常规水质监测点的统计结果表明，1985年-2003年，抚仙湖水质呈下降趋势，如2001年抚仙湖I类水质超标率为27.8%,2002年抚仙湖I类水质超标率为71.9%，2003年抚仙湖I类水质超标率为17.7%。主要污染物为氮、磷、非离子氨和叶绿素a，其中TN、TP指标局部超标。2003、2004年抚仙湖水质已由2002年II类标准上升为《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）I类标准。由于环境问题的长期积累，抚仙湖水质虽然综合评价为I类标准，但是总磷、藻类还呈上升趋势，水质级别脆弱，还需加大保护治理的力度。2）湖泊营养状况的历史变迁·浮游植物生物量增长过快，加速了水体的恶化由于面源污染物的逐年输入累积，为水生物的繁殖增生创造了条件，据监测统计资料，自1980年以来抚仙湖浮游植物生物量增加了2.6倍，优势门类绿藻门的生物量增加3.5倍，硅藻门的生物量增加2.5倍。特别自1995以来，藻类数量增加了1倍，绿藻门藻类数量增加了2.6倍。一些清水性种类如金藻门的生物量在逐年减少，2000年比1995年相应减少1.8倍。同时一些喜营养的种类如甲藻的生物量增加2.1倍，裸藻增加了2.6倍。浮游植物这些生态变化趋势的特征说明，抚仙湖的营养积累和藻量增长过程正在加速进展。抚仙湖蓝藻1996年7门至2000年减至4门、绿藻1996年35门至2000年减至15门；硅藻1996年8门减至2000年6门；1990年抚仙湖优势种呈金藻，1995年优势种小转板藻小环藻，2000年优势种小环藻栅藻，这就是随着水质被污染的变化，影响到水生生物优势种群变化，它们是互相影响。透明度原600~700cm降至400~600cm。抚仙湖1996-2000年五年内透明度变化比较明显呈下降趋势，与湖泊中的浮游植物的变化也是一致的。抚仙湖透明度最高测值达到800cm，最低测值仅50cm；透明度的高低与浮游植物的多少关系十分密切。见表1。抚仙湖有机质及营养物质的增加，为藻量繁殖增生创造物质基础，而Chl—a随着藻量的增加而增长。藻量的繁殖又直接影响透明度的下降。70年代抚仙湖的透明度在10-12m、80年代7-10m、90年代4.3-7m、平均每年以30cm的速度下降，十分惊人。透明度下降直接影响水体物化、生化等一系列生态系统的变化，这些因子彼此间相互影响，促使水体生态系统的调控能力降低，水体自净能力减弱。·抚仙湖营养状态指数逐年上升根据中国环境监测总站文件（总站生字[2001]090号）《关于印发湖泊（水库）富营养化评价方法及分级技术规定的通知》（2001年12月11日），采用综合营养状态指数法评价湖泊的富营养状况。根据多项综合评价结果表明：抚仙湖80年代属贫营养型，90年代初渐渐向贫营养末期发展，抚仙湖营养状态指数逐年上升，2003年依据综合营养状态指数法评价，抚仙湖营养状态指数为18.76，总体营养水平仍为贫营养型，但是变化速度比起自然演变是迅速的，抚仙湖磷污染负荷量已经达到43.74t/a（不包括垃圾杂物和泥沙携带的磷），平均单位湖面负荷量为0.206g/m2/a，这种营养负荷足以引起富营养化。必须引起高度的重视。（二）抚仙湖污染源分析1）、面源污染一般来说，面源污染包括城镇地表径流、农牧区地表径流（包括农村村落污染）、矿区地表径流、林区地形径流、大气孤芳自赏水、大气降尘、湖泊养殖、水面娱乐、污染底泥等。湖泊污染物的输入主要有两种途径：一种为直接入湖，如降水、降尘、直接入湖的排放；另一种为间接入湖，即点污染源或面污染源产生的污染物汇入湖泊支流或渗入地下水再进入湖泊，也是污染物进入湖泊的主要途径之一。2）、农村废水农村废水包括村镇生活污水和农田排水。抚仙湖流域村镇生活污水基本未经处理直接排入沟渠，特别是近湖、沿湖污水直接入湖，人均排放CODcr49.9t/d，BOD532.1g/d，SS32.1g/d，TP1.4t/d，TN6.2t/d，流域内农田排水分为蔬菜地、花卉地及水田排水，其中耕地以种植水稻为主，水田在水稻生长期内生年排水2-3次，3）、农村固体废弃物农村固体废弃物包括农村垃圾、人畜粪便和作物秸杆等。据统计，每亩耕地每年产秸秆0.493吨，大部分随意排放，污染环境，到了雨季，这些废弃物又会随水进入水体，加剧湖源富营养化。4）、化肥农药现流域内化肥施用量49681t/a，其中氮肥25517t/a，约20%随水流失，磷肥13586t/a，约15%随水流失。现流域内农药施用量299t/a，其中剧毒长残效农药品种19.3%。施用的农药及化肥中的重金属随水流入湖中，进而污染水体。5）、水土流失抚仙湖流域的水土流失面积约为1179.35t/km2，占总面积的41.8%，土壤侵蚀模数2025t/km2/a。由于流域内森林覆盖率低，植被破坏严重，大量泥砂及氮、磷很容易随水流进入湖体。6）、降尘及降水抚仙湖湖面降水污染浓度TP0.121mg/L，TN0.736mg/L，CODMN1.95mg/L，湖面孤芳自赏尘污染浓度TP3.97g/kg，TN4.97g/kg。抚仙湖降水TP是滇池的3.2倍，降尘是滇池的3.3倍，其原因是流域内磷矿石的开采，使粉矿微粒进入大气层所致。7）、湖泊底泥污染湖泊底泥中的污染物在切断外源后，会缓慢释放出来进入上层水体，形成内污染源。星云湖平均每年由隔河输入抚仙湖TN37.09t、TP3.49t，分别占抚仙湖9条主要河流入湖总量的17%和13.4%。输入的藻量约443.2t/a（丰水年以Chla计）。由于星云湖底泥淤积严重，在两湖