常熟市昆承湖水体主要污染物指标时空异质性分析及水体生态修复对策

龙源期刊网常熟市昆承湖水体主要污染物指标时空异质性分析及水体生态修复对策作者：金民来源：《名城绘》2020年第03期龙源期刊网龙源期刊网龙源期刊网摘要：利用昆承湖8个常规监测断面的历年监测数据，通过统计分析确定水质的主要污染指标，分析指标的时间、水期、空间分布规律，明确给出了水质污染重点治理时段，并对水体生态修复提出建设性意见。关键词：水体污染;时空规律;生态修复昆承湖是我市境内最大的湖泊，自20世纪70年代以来，由于环湖开发、工业污染、不合理的渔业养殖和管理的相对缺位，以及流域內人口密度的增加等因素，加上张家港河航道从昆承湖北端穿过，导致湖体水质日趋恶化，引起常熟市委市政府的高度重视[1]。自2006年10月我市开始对湖体进行生态修复工程[2]。通过汇总统计近20年来昆承湖水质监测数据，深入分析湖体的水质污染特性并对昆承湖生态修复提出了一系列的整治对策。1基本概况1.1昆承湖概况昆承湖又名东湖，位于常熟市区南郊，属于太湖流域水系阳澄湖湖群，南北长6公里，东西宽3-4公里，面积18.4平方公里，是常熟市境内最大的湖泊，蓄水量达0.5亿立方米，沿湖河口二十多条。昆承湖北靠南三环，东西为227复线和227省道，南邻锡太公路，这四条道路内总区域面积约为32.4平方公里。张家港航道从湖北端穿过。1.2监测概况昆承湖湖体设有8个水质监测断面，分别是徐泾港、坭桥、青洲、张泾、西塘河、马家厍、环湖、湖中，见图1、图8。本文分析了自1996年以来，各断面开展水期监测的数据，监测时间为枯水期（一月）、丰水期（7月）、平水期（11月）。按照《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）之表一中基本项目进行监测并进行评价。2主要污染指标的确定根据1996-2012年昆承湖湖体8个常规监测断面的历年监测数据，采用国家《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中的Ⅲ类水质标准限制，通过计算地表水综合污染指数和污染分担率来确定主要污染指标。1、地表水的综合污染指数2、污染分担率龙源期刊网污染物在该断面污染物中的污染分担率。通过统计分析（表1、表2、表3）可以看出，1996-2010年，昆承湖水体中氨氮、总磷和总氮等三项指标污染分担率比较高且超标严重，其中总磷污染分担率达到32.7%;其次是总氮和氨氮，污染分担率分别是24.5%和12.3%。各年度氨氮、总磷和总氮超标率一直处于高位波动状态。由此得出，2007年前昆承湖水质首要污染物指标是氨氮、总磷和总氮，2008年以后氨氮指标有所下降，但总磷和总氮仍处于较高水平，见图1。3主要污染指标时空变化规律3.1时间分布以昆承湖8个断面的主要污染指标年浓度均值来统计，1996-2010年，昆承湖水体总氮浓度总体呈现波动状态，各年度总氮均值均超过Ⅲ类水质标准，1997年达到最高，浓度为5.99mg/L，2008年以后呈下降趋势，见图2。1996-2010年，昆承湖总磷浓度总体呈波动变化趋势，除2001年度符合Ⅲ类水质标准外，其他年度总磷浓度均超过Ⅲ类水质标准，1997年浓度值最高，达到0.25mg/L，2007年以后有下降趋势，见图3。1996-2010年，昆承湖水体氨氮浓度1997年浓度值最高，为1.82mg/L，其后总体呈下降趋势，2007年以后湖体水质达到Ⅲ类水质标准并逐年下降，见图4。3.2水期分布昆承湖水质由于受季节和水量变化影响，枯丰贫水期间水质有明显差异。按照常熟市的实际气象和水资源分配情况，将各月份划分至三个水期，其中12月至次年3月为枯水期，4月、5月、10月和11月为平水期，6、7月、8月9月和为丰水期，分别将各年度的监测数据按照水期进行统计。由统计结果可以看出，昆承湖枯水期水质污染严重，平水期其次，丰水期水质相对最好。各年度氨氮、总磷和总氮浓度水期特征明显：1996-2001年，各水期氨氮浓度呈波动下降，2001-2008年，各水期浓度基本平稳;2008年后，各水期氨氮浓度呈总体下降，见图5;1996-2001年，各水期总磷浓度呈波动下降，2001-2008年，各水期浓度出现上升波动趋势，2008年后，各水期总磷浓度再次呈现下降趋势，见图6;1996-2001年，各水期总氮浓度呈波动下降，2001-2010年，各水期浓度基本平稳，见图7。枯水期氨氮浓度均值在1997年达到最高值，然后呈现逐年下降趋势，而丰水期和平水期氨氮浓度在1999年时达到了最高，2000年之后，呈现下降趋势。枯水期总氮浓度均值在1997年达到最高值，然后呈现逐年下降趋势。枯水期总磷浓度均值在1997年达到最高值，然后呈龙源期刊网现逐年下降趋势，到2001年下降到了Ⅲ类水标准以下，但是接下来几年，各水期总磷浓度均出现了反弹。从1996-2010年昆承湖各水期总磷浓度变化趋势图上可以明显看出，总磷污染对昆承湖水体的影响非常严重。由以上分析可以看出，1996-2001年昆承湖枯水期总磷、总氮和氨氮浓度对均值影响较大，是总磷、总氮和氨氮污染治理的关键时期。2008年市政府提出昆承湖生态修复计划之后，昆承湖水质明显好转，2008年以来水质明显改善，水期差别明显减小。枯水期是昆承湖氮磷污染最重时期。3.3空间分布以1996-2010年监测数据为基础，计算昆承湖各断面氨氮、总磷和总氮多年均值。分析看出，坭桥、青州、西塘河、马家厍、环湖五个断面总氮和氨氮指标均超过Ⅴ类水质标准，其中坭桥污染最重，湖心最好。由于受西面莫城河道、北面张家港河道以及东面河道水质污染影响，总氮和氨氮处于全湖高值区段，湖心处于低值区段，而且这个区域总磷相对波动较小。见图8、图9。昆承湖各断面总氮呈双峰值分布，西岸坭桥浓度达到2.89mg/L，湖中1.66mg/L，湖东北环湖达到2.75mg/L，见图九。由昆承湖主要污染指标总氮和氨氮空间分布特征可以看出，昆承湖水污染治理重点在控制湖西坭桥方向和湖体北部张家港河道来水。4数据分析结论通过对地表水综合污染指数和污染分担率的统计分析，确定昆承湖总磷、总氮和氨氮是主要污染指标。昆承湖1996-1999年氨氮浓度值超过Ⅳ类水质标准，2007年以后呈下降趋势;总氮浓度值在1996-1999年和2005-2010年超过了Ⅳ类水质标准;总磷浓度值在1999-2001年和2010年低于Ⅳ类水质标准外，其余年度均超过Ⅳ类水质标准。分析表明，昆承湖水体氮、磷指标富营养化还是比较严重。昆承湖枯、丰、平水期和水质有明显差异，总体上看，枯水期水质污染最重，平水期其次，丰水期水质相对最好。1996-2001年昆承湖枯水期总磷、总氮和氨氮浓度对均值影响较大，是总磷、总氮和氨氮污染治理的关键时期。2006年市政府开始对昆承湖实施生态修复计龙源期刊网划之后，昆承湖水质逐年好转，2008年以来水质明显改善，水期差别明显减小。枯水期是昆承湖氮、磷污染最重时期。由于受西面莫城河道、北面张家港河道以及东面河道水质污染影响，该区域水体中总氮和氨氮处于全湖高值区段，湖中处于低值区段，水污染治理重点在西岸和北岸。5水体生态修复对策通过对历史数据和现状调查，结果显示昆承湖水体都达到富营养化阶段。面临湖泊生态系统退化、点源污染、面源污染、城镇生活污水、渔业养殖污染和河网水体污染等，生态修复时湖泊富营养化控制必不可少的措施，湖泊是有生命的水体，只有修复湖泊良性生态系统，湖泊富营养化才能真正得到控制。建议在以下几个方面对水体进行生态修复。5.1建立生态驳岸，修复滨水景观建立湖泊生态系统的良性生态平衡，包括建立湖泊周围的缓冲带，保护湖区周围及上游森林植被，防止营养物质的过多流失，以及保持良性水生生态系统，是湖泊治理的最终目标[3]。在湖泊生态修复中，应当着重对浅水区的水生植物生长带，水陆交错的湖滨带和侵蚀区的陆生生态带进行生态修复。5.2湖泊底泥生态疏浚湖泊底泥是湖泊水生态系统的重要组成部分，是湖泊营养物质的中心环节，也是水土界面物质的交换带。底泥中富含的营养物是湖体的内污染源，是造成水体富营养化和藻类爆发的营养盐来源之一[4]。据资料显示，底泥释放总氮占总污染量的18.5%，总磷占29.4%，即便将外部入湖污染全部控制，仅湖内底泥释放和动力作用下的再悬浮、溶出也将引起藻类的发生。5.3利用浮床陆生植物治理典型富营养化水域浮床陆生植物采用生物调控法，利用水上种植技术，在以富营养化为主体的污染水域、水面种植粮食、蔬菜、花卉或绿色植物等各种适宜的陆生植物。在收获农产品、美化绿化水域的同时，通过根系的吸收和吸附作用，富集氮磷等元素，讲解、富集其他有害有毒物质，并以收获植物体形式将其搬离水体，从而达到变废为宝、净化水质、保护水域的目的。5.4建立渔业生态工程由于湖泊水生植物丰富、水动力条件稳定、适宜鱼类和水生动物繁衍和养殖等自然条件，网围养殖，不占陆域，经济效益高。但是要控制养殖规模，不能无序快速扩大。需要科学合理压缩和控制养殖面积，推广静养经济价值高的鱼种，控制水生植物无序繁衍，收割和更新高等水生植物种类对养殖业和水生植物优化改造，控制环湖外源营养负荷的输入，疏浚湖体，调活湖体，增加水体营养物的输出，强化湖体的自净能力。龙源期刊网昆承湖生态修复应遵循“治本与治标相结合，治水与建景相结合”的原则，逐步推进截污清淤、植树造景，恢复生态湿地功能，建设环湖景观走廊，才能把昆承湖打造成亲水融绿的“生态之湖”[2]。参考文献：[1]王青，潘继征，吴晓东，etal.太湖流域湖荡湿地有色溶解有机物特征分布与来源解析[J].江苏农业科学，2018，046（021）：279-285.[2]陳小华，李小平，程曦，王菲菲，&陈无歧.（2013）.太湖流域典型中小型湖泊富营养化演变分析（19912010年）.湖泊科学（06），74-81.[3]曹晶晶，李瑞杰，秦毅.城市浅水湖泊水质模拟研究——以昆承湖为例[J].水资源保护，2009，25（4）：12-15.[4]水盾草在中国的分布特点和入侵途径[J].生物多样性，2003（03）：48-55.（作者单位：常熟市环境监测站）