1、東湖水污染研究報告1背景介紹東湖，降水豐富，常年濕潤，我國最大的“城中湖”。擁有120多個島嶼、112千米湖岸線、區(qū)域匯水面積375平方千米。其水系分布共東、西、北三面，為長江圍繞，并顯現(xiàn)出西高東低的地形趨勢?？煞譃闁|沙湖水系和北湖水系，其中東沙湖水系主要湖泊有沙湖、東湖、楊眷湖，北湖水系主要湖泊有嚴西湖、嚴東湖、北湖。由于隅堤建設，湖面養(yǎng)殖等原因，東湖被分為水果糊、郛鄭湖、湯菱湖、廟湖、團湖、后湖、喻家湖等子湖。大東湖水系在歷史上與長江是相連的，各湖泊間也有一定的水力聯(lián)系。發(fā)揮著多種功能：遇到降雨時，雨水的調(diào)蓄功能;湖區(qū)周邊的動植物，改善生態(tài)的功能;極具魅力的湖區(qū)風景促進了旅游業(yè)的發(fā)展，景觀

2、功能;農(nóng)業(yè)方面，水產(chǎn)養(yǎng)殖的功能;城市工業(yè)方面，供水功能影響著武漢的城市環(huán)境、東湖開發(fā)區(qū)的經(jīng)濟、社會可持續(xù)發(fā)展。近兒十年來，隨著武漢城市化的快速發(fā)展，越多的外來人口聚集，東湖湖區(qū)周圍人口密度不斷增加，加上工業(yè)、種植業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，以及市政控制水環(huán)境的基本設施的不完善，污水整體面積32.5平方千米。2東湖污染概述2.1 點源污染為了城市污水的排放的便捷，東湖與污染嚴重沙湖連通，造成大量污水流入東湖，使東湖的水質急劇下降;為了交通便利，填湖修路，把完整的東湖分割成一塊塊池塘,其中一些池塘被承包下來作為漁業(yè)養(yǎng)殖使用，很大程度上降低了水體的自凈能力,雪上加霜。東湖水生態(tài)群落結構被破壞，

3、其結果就是水中的浮游生物的數(shù)量激增，湖水向富營養(yǎng)化狀態(tài)發(fā)展。2.2 非點源污染城市地表徑流、降雨和底泥污染等面源污染因素導致東湖水質惡化：湖區(qū)周邊地區(qū)會因降雨形成地表徑流，將地表的大量污染物帶入湖中；降雨初期形成的地表徑流中，污染物不僅量大且濃度非常高，而且造成東湖周邊地區(qū)空氣中的塵埃、有害氣體和顆粒物隨降雨的過程進入東湖水體，致使東湖水環(huán)境受到污染；底泥污染詳見下文。3 污染項目類型（化學性污染）3.1 東湖富營養(yǎng)化衣2.2如.湖各2CXJS-ZO13佯水航類劃刃I苗井狀態(tài)表制泊名稱水屈類別總養(yǎng)折數(shù)郭鄭湖V&7輕度富棧養(yǎng)IV55輕區(qū)稅背養(yǎng)掃湖TTJ50中背齊U1湖III50中昔胖S5

4、VRR中度直甘養(yǎng)小障翩V54輕度宙管并普負湘05中度審晉養(yǎng)V55輕度塞莒牀怖家湖劣V68中障'搭昔接70屮朋高件養(yǎng)農(nóng)z_mz0i斗坪東湖水質曲測表制泊名?。核狪地功能次別水幀期狀背蘇狀痂校上-年水黑湖武呂區(qū)/V桂度為背養(yǎng)好轉車細斗湖鳳扉區(qū)inIV變并陽缶，劉応年枯水期湖北種貞五湖泊水域監(jiān)測皓果咂屋號Miflfl#蠢JW越m或標雎墳II薊養(yǎng)狀匕握卅1IV中岳強養(yǎng)抄鋼V息照MC靜解札ft學劇Hit41汕炎中MT8養(yǎng)陽盤:卞點!卵制.ILVT卩點WJiTHcWi監(jiān)藺站朶血左一般認為富營養(yǎng)化發(fā)生所必備的條件因素歸納為以下幾個方面：（1）適宜的溫度條件、光照和充足的氮、磷等營養(yǎng)鹽；（2）硅、鐵

5、等元素量適度；（3）含溶解氧充足；（4）水流流態(tài)緩慢，水體更新周期長。只有當上述四個條件均比較適宜時，才會出現(xiàn)某種優(yōu)勢藻類“瘋狂增長”的現(xiàn)象，形成水華。東湖在二十世紀七十年代后期的東湖整體處于營養(yǎng)化狀態(tài)，并向富營養(yǎng)化發(fā)展，僅僅用了幾年時間東湖水體就己經(jīng)呈現(xiàn)富營養(yǎng)化狀態(tài)。水生植物在二十世紀七十年代后急劇變化，群落結構變得趨于簡單，中小型浮游生物極具增加，湖中產(chǎn)生了大量的浮游動植物、底棲動物及水生植物、生物多樣性指數(shù)驟降。經(jīng)檢測，東湖的污染物主要是氮、磷兩種元素。點源污染方面，主要原因就是生活污水污染和工業(yè)廢水污染所導致的。關于氮：目前我國對于生活污水、生活垃圾的管控不嚴，生活污水大量排放進入東湖

6、，含有尿素、氨氮為主要氮形態(tài)的生活污水和人畜糞便，排入水體后會使正常的氮循環(huán)變成“短路循環(huán)”；而工業(yè)廢水進入之后直接導致東湖水質污染超標。以及東湖曾經(jīng)是武漢市市區(qū)比較重要的水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)域，在水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中，含有大量的有機物的餌料通過人工投放進入水體，使東湖水質嚴重超標。再加上農(nóng)田徑流挾帶的大量氨氮和硝酸鹽氮進入水體后，改變了其中原有的氮平衡，促進某些適應新條件的藻類種屬迅速增殖，覆蓋了大面積水面。水體中的過量磷主要來源于肥料、農(nóng)業(yè)廢棄物和城市污水。在城市污水中磷酸鹽的主要來源是洗滌劑，它除了引起水體富營養(yǎng)化以外，還使許多水體產(chǎn)生大量泡沫；以及來自外來的工業(yè)廢水和生活污水；另一方面還有其內(nèi)源作用即

7、水體中的底泥在還原狀態(tài)下會釋放磷酸鹽，從而增加磷的含量，特別是在一些因硝酸鹽引起的富存養(yǎng)化的湖泊中城市污水的排入使之更加復雜化，使該系統(tǒng)迅速惡化即使停止加入磷酸鹽，問題也不會解決多年來在底部沉積了大量的富含磷酸鹽的沉淀物由于不溶性的鐵鹽保護層作用通常是不會參與混合的，可當?shù)讓铀趿康投幱谶€原狀態(tài)時通常在夏季分層時出現(xiàn)保護層消失，從而使磷酸鹽釋入水中。表2大東湖面源污染貝荷表污染來源化學麗氧口Ct/a>rN(c/a)TP(i/a)城市面源322MH43242-32224-40化肥農(nóng)筠-51.828.4帝禽-53.5620.65農(nóng)村面濂生活河染淋-61.32249-149.2斗2斗g小計

8、-31592R6.06總H-322K-4K435S72637.92110.06126G63.1.2 污染危害（1）影響水體的溶解氧；（2）降低水體的透明度；（3）使水味變得腥臭難聞；（4）向水體釋放有毒物質；（5）對水生生態(tài)的不利影響。3.1.3 污染治理通過上面的分析：氮磷營養(yǎng)鹽，特別是磷，是控制東湖藻類生長的主要因素，也是其富營養(yǎng)化的主要限制性因子。若要控制水體的富營養(yǎng)化，則必須控制水體氮磷等營養(yǎng)鹽的含量及其比例。經(jīng)調(diào)查，水果湖，郭鄭湖和廟湖這三個子湖泊的主要污染物總磷是通過點源污染造成的，所以對于點源污染方面，應限制湖泊周圍的排污口排放的污染物濃度并嚴格控制排污口的數(shù)量，盡量減少排污口。

9、湯菱湖、后湖、廟湖這三個子湖泊的主要污染物總磷則來自于內(nèi)源污染，就是底泥，現(xiàn)階段解決底泥污染最好的措施是挖出湖底淤積的底泥，考慮長期發(fā)展，則用生態(tài)修復的方法也可以使底泥污染降低。在總氮污染方面，其中四個湖泊：水果湖、郭鄭湖、后糊和廟湖的總氮污染都是內(nèi)源污染造成的。因此，底泥的清除工作勢在必行。故而氮磷營養(yǎng)鹽，尤其是磷，是控制東湖藻類生長的主要因素，也是其富營養(yǎng)化的主要限制性因子。若要控制水體的富營養(yǎng)化，則必須控制水體氮磷等營養(yǎng)鹽的含量及其比例。（利貝格最小值定律指出：植物生長取決于外界提供給它的所需養(yǎng)料中數(shù)量最少的一種。在合適的溫度、光照條件、pH值、硅鐵以及其他營養(yǎng)物質充分的條件下，植物的生

10、長取決于外界供給它們養(yǎng)分最少的一種或兩種。）3.2 重金屬污染3.2.1污染物與污染源東湖各重金屬污染程度大小為Cd>Zn>Cu>Pb>Ni>Cr。自2003年以來，東湖湖區(qū)周邊的大多數(shù)排污口己關閉，可是依舊有些的排污口沒有完全關閉，這是東湖水的工業(yè)廢水污染源；此外，各類廢舊電池和廢舊電子用品的隨意丟棄；以及底泥中吸附的重金屬物質進入水體之后的二次污染均是重要來源。3.2.2污染危害以Cd為例：Cd是一種積累富集型毒物，進入人體后，主要累積于肝、腎內(nèi)和骨骼中。能引起骨節(jié)變形，自然骨折，腰關節(jié)受損，有時還引起心血管病。這種病潛伏期10多年，發(fā)病后難以治療°

11、Cd濃度021.1mg/L可使魚類死亡，濃度0.1mg/L時對水體的自凈作用有害，如日本富山事件。工業(yè)含Cd廢水的排放，大氣Cd塵的沉降和雨水對地面的沖刷，都可使Cd進人水體。Cd是水遷移性元素，除了Cds外，其他Cd的化合物均能溶于水。進人水體的Cd還可與無機和有機配位體生成多種可溶性配合物。重金屬在水環(huán)境中的物理化學遷移主要包括下述三種作用。（1）沉淀作用。重金屬在水中可生成氫氧化物，也可以生成硫化物或碳酸鹽。這些化合物的溶度積都很小，容易生成沉淀物。最終使重金屬污染物在水體中的擴散速度和范圍受到限制，從水質自凈方面看這是有利的，但大量重金屬沉積于排污口附近的底泥中。（2）吸附作用。重金屬

12、離子由于帶正電，在水中易于被帶負電的膠體顆粒所吸附。吸附重金屬離子的膠體，隨水流向下游遷移，但大多會很快地沉降下來。因此，這也使重金屬容易富集在排水口下游一定范圍內(nèi)的底泥中。沉淀作用和吸附作用都會造成大量重金屬沉積于排污口附近的底泥中。沉積在底泥中的重金屬是一個長期的次生污染源，很難治理，當環(huán)境條件發(fā)生變化時有可能重新釋放出來，會成為二次污染源。（3）氧化還原作用。由于氧化還原作用的結果，使得重金屬在不同條件下的水體中以不同的價態(tài)存在，而價態(tài)不同其活性與毒性也不同。無機汞在水體底泥中或在魚體中，在微生物的作用下，能夠轉化為毒性更大的有機汞（甲基汞）。生物遷移是指重金屬通過生物體的新陳代謝、生長

13、、死亡等過程所進行的遷移。過程比較復雜，它既是物理化學問題，也服從生物學規(guī)律。所有重金屬都能通過生物體遷移.并由此使重金屬在某些有機體中富集起來，經(jīng)食物鏈的放大作用，構成對人體的危害。3.2.3治理措施1物理法：河流稀釋和換水法、吸附法、生物膜修復法等。2化學法：化學混凝沉淀法、離子還原法、離子交換法、電動力學修復法等。3生物法：植物修復法、動物修復法、微生物和藻類修復法等。但對于東湖這個特定對象而言，大范圍的修復方法很有限，結合修復效果而言，生物修復是目前比較好的方法：（1）植物修復法：利用重金屬積累或超重金屬積累水生植物，將水體中的重金屬提取出來，富集輸運到植物體內(nèi)，然后通過收割植物將重金

14、屬從水體清除出去。目前，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多水生植物能夠較好地吸收水中的重金屬離子：水浮蓮、印度葵、香蒲和蘆葦都己被用來處理污水。（2）動物修復法：應用一些優(yōu)選的魚類以及其它水生動物品種，在水體中吸收、富集重金屬，然后把它們從水體中驅除以達到水體重金屬污染修復的目的。此法需馴化出特定的水生動物，并且處理周期較長、費用高，后續(xù)處理費用較大，要大力推廣比較困難。（3）微生物和藻類修復法：利用水體中的微生物或者向污染水體中補充經(jīng)馴化的高效微生物對水體重金屬進行固定和形態(tài)的轉化。3.3其他污染從上表不難看出，除了主要的污染外，東湖的需氧性有機物污染也十分嚴重。在這里進行簡介：有機物可分為自然生成的有機物和

15、人工合成的有機物。自然形成的有機物特征極不穩(wěn)定，易于被生物降解，轉化為穩(wěn)定的無機物。在有氧的條件下，好氧微生物作用，主要產(chǎn)物為二氧化碳、水,等穩(wěn)定物質；在無氧條件下，即厭氧微生物作用，主要產(chǎn)物為甲烷、二氧化碳、水、硫化氫、氨氣等既有毒害作用，又有惡臭味，嚴重影響環(huán)境衛(wèi)生，會造成公害。生活污水和很多工業(yè)廢水，如食品工業(yè)、石油化工工業(yè)、制革工業(yè)、焦化工業(yè)等廢水中都含有這類有機物。雖然好氧分解的產(chǎn)物無害，但在分解過程中要消耗水體或環(huán)境中的溶解氧，故有機物又稱為好氧物質。當水體中有機物濃度較高時，微生物耗氧量很大，從大氣中補充的氧不敷需要，會使水中溶解氧的含量下降，當水中溶解氧降低至4mgL以下時，魚

16、類和水生生物將不能在水中生存。從而導致魚類和水生物死亡。如果完全缺氧，則有機物將轉入?yún)捬醴纸?，生成大量硫化氫、氨氣、硫醇等帶惡臭的氣體，使水質變黑發(fā)臭，造成水環(huán)境嚴重惡化。水體污染中有機物污染的程度,可用化學需氧量衡量(CoD)和生化需氧量(B0D)表示。4 應對總方略4.1治理(1) 污染專項治理。(針對超標項目精確舉措)(2) 污染內(nèi)源、點源、面源治理。(武漢常年都是濕潤的環(huán)境,特別是在進入雨季豐水期時,降下的暴雨會形成大面積的積水,城市徑流將空氣中的污染物與地面的污染物帶入湖水中,造成嚴重的污染。所以,東湖未來面臨的污染狀況十分緊急,不管從內(nèi)源、點源和面源污染來看都得引起重視)4.2 保

17、護(1) 加強控污。(污水濃度、污水總量、污水容量控制。通過從武漢市2014年第四季度污水處理廠監(jiān)測數(shù)據(jù)結果的調(diào)查,目前武漢市大部分排放入湖中的工業(yè)污水和生活污水的水質基本都達到國家排放標準標)(2) 提升環(huán)境容納量。(根據(jù)下表管理)左32水環(huán)境承戰(zhàn)力各抬標權更乘數(shù)門標層準則宦搭標層權蛋全年降水駁05地我水資淖量0.25水賽源最0.2水資源可利用率0.35全郃城佈供水雖0疔城區(qū)人口OJ城市化水乎0.2國出生產(chǎn)總債0.2水環(huán)境承社合經(jīng)濟0,5工業(yè)實現(xiàn)増加值0.2義力發(fā)展第上產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)增加值0.2城幣居民生活用水肩0工業(yè)用水ft復率0J芳朋年排放量0主態(tài)環(huán)境3工業(yè)廢水拮放達標嘩0.2生活污水集申處理

18、率0,2城區(qū)綠化廈戰(zhàn)率0.3污水業(yè)理侖量0.14.3 治理制度問題處理(1) 各部門多方治理,權責交叉與分歧,缺少責任機制(2) 資金不足且缺乏有效的市場機制；(3) 缺乏有效的合作機制；(4) 缺乏相關的法律法規(guī)；(5) 監(jiān)督體系的建設。5 東湖水環(huán)境展望依據(jù)武漢城市總體規(guī)劃(2006-2020)，它明確了構建“武漢大東湖”生態(tài)水網(wǎng)的規(guī)劃理念和要求，并將大東湖水系作為武昌-江夏片水網(wǎng)的核心，通過建設嚴西湖、嚴東湖郊野公園、東湖分景區(qū)和沙湖市級城市公園等，形成深入城市中心的大東湖生態(tài)綠楔；提出了改善武昌大東湖區(qū)域生態(tài)環(huán)境、提升湖泊水功能、開發(fā)城市旅游資源的基本構想，在空間形態(tài)上提出構建一個“結構合理、生態(tài)良好、水流暢通、環(huán)境宜人”的水網(wǎng)體系，通過大東湖生態(tài)水網(wǎng)構建工程恢復湖泊生態(tài)功能，實施大東湖水污染控制、水環(huán)境修復與水環(huán)境監(jiān)測等工程