中國(guó)蒙新高原湖區(qū)水環(huán)境主要問(wèn)題及控制對(duì)策*

張亞麗，許秋瑾，席北斗，張列宇

(中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院，北京100012)

中國(guó)蒙新高原湖區(qū)水環(huán)境主要問(wèn)題及控制對(duì)策*

張亞麗，許秋瑾＊＊，席北斗，張列宇

(中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院，北京100012)

實(shí)施“西部大開(kāi)發(fā)”戰(zhàn)略的重大決策，對(duì)于平衡中國(guó)各區(qū)域間的發(fā)展位差以及提高整個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力具有重要的戰(zhàn)略意義.而西部脆弱的生態(tài)環(huán)境決定了西部大開(kāi)發(fā)中要以生態(tài)保護(hù)優(yōu)先的環(huán)境保護(hù)政策為切入點(diǎn)和立足點(diǎn)，堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)大開(kāi)發(fā)與可持續(xù)發(fā)展有機(jī)結(jié)合.本文系統(tǒng)地闡述了中國(guó)蒙新湖區(qū)在氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)的影響下水環(huán)境的主要問(wèn)題及控制對(duì)策，并以典型湖泊烏梁素海、呼倫湖、博斯騰湖、柴窩堡湖及艾比湖等為例，綜合分析了近幾十年來(lái)水環(huán)境指標(biāo)的變化情況，證實(shí)了水生態(tài)環(huán)境的退化趨勢(shì)，旨在宏觀上把握蒙新湖區(qū)湖泊現(xiàn)狀特征，為制定蒙新湖區(qū)湖泊資源的合理開(kāi)發(fā)及水環(huán)境保護(hù)的策略提供理論依據(jù).屬干旱半干旱氣候特征的蒙新湖區(qū)，目前存在湖泊萎縮、湖泊咸化、水質(zhì)惡化、水生生物種群結(jié)構(gòu)變化等眾多問(wèn)題，而中國(guó)關(guān)于蒙新高原湖區(qū)的研究，雖然有一定研究基礎(chǔ)和資料，但與東部湖區(qū)相比明顯滯后，缺乏系統(tǒng)認(rèn)識(shí).研究氣候變化條件下蒙新湖區(qū)湖泊水環(huán)境質(zhì)量演變規(guī)律和發(fā)展趨勢(shì);水利工程調(diào)配對(duì)區(qū)域水動(dòng)力條件、污染物輸移過(guò)程的影響及評(píng)估水利調(diào)度對(duì)重要環(huán)境因子的影響作用;選定該湖區(qū)特征水環(huán)境理化因子，如礦化度，研究其對(duì)水生生物的影響作用，以及探索發(fā)展適合于干旱半干旱地區(qū)特征氣候條件影響下的水生態(tài)恢復(fù)技術(shù)應(yīng)是今后該湖區(qū)主要的研究領(lǐng)域和方向.

蒙新高原湖區(qū);湖泊;水環(huán)境問(wèn)題;控制對(duì)策

西部大開(kāi)發(fā)是世紀(jì)之交中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重大戰(zhàn)略性調(diào)整，環(huán)境戰(zhàn)略在西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略體系中處于根基地位，而湖泊是人類(lèi)生活和區(qū)域發(fā)展不可缺少又不可替代的重要環(huán)境資源.我國(guó)蒙新高原湖區(qū)占據(jù)十分重要的區(qū)位，關(guān)系著縮小國(guó)家東西部貧富差距以及西部邊疆穩(wěn)定.隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度的提高和開(kāi)發(fā)潛力的增大，與東部平原湖區(qū)相比，屬干旱半干旱的蒙新湖區(qū)存在湖泊萎縮、湖泊咸化、水質(zhì)惡化、水生生物種群結(jié)構(gòu)變化等眾多問(wèn)題.而我國(guó)關(guān)于蒙新高原湖區(qū)的研究明顯滯后，缺乏系統(tǒng)認(rèn)識(shí).在蒙新湖區(qū)眾多湖泊中，真正進(jìn)行長(zhǎng)期系列的水文觀測(cè)的湖泊寥寥無(wú)幾，本文結(jié)合湖泊的區(qū)位特征、富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)、現(xiàn)有調(diào)查數(shù)據(jù)的考證及與人類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)關(guān)系的密切性程度，選取烏梁素海、呼倫湖、博斯騰湖、柴窩堡湖及艾比湖為典型湖泊，較為系統(tǒng)地分析和探討了蒙新湖區(qū)獨(dú)特的水資源、水環(huán)境、水生態(tài)特征與過(guò)程以及在新的自然和人為干擾下的湖泊響應(yīng)，而這種響應(yīng)對(duì)整個(gè)湖區(qū)而言，具有一定的相似性和差異性;這種特殊性和特有性不同于中國(guó)乃至世界上其他區(qū)域的湖泊，對(duì)其開(kāi)展研究可以豐富湖沼學(xué)研究與湖泊管理的研究體系和案例庫(kù)，可為蒙新湖區(qū)重點(diǎn)湖泊的水污染控制與治理提供理論依據(jù).

1 蒙新高原湖區(qū)概況

蒙新高原湖區(qū)［1］是指分布在內(nèi)蒙古自治區(qū)、河北省西北部及新疆維吾爾自治區(qū)所轄范圍內(nèi)的一些湖泊.區(qū)內(nèi)湖泊大致以黑河為界，黑河以西多構(gòu)造湖，以東多小型風(fēng)蝕湖，亦有部分構(gòu)造湖.該區(qū)湖泊面積為9411 km2，占全國(guó)湖泊總面積的13.2%.區(qū)內(nèi)面積大于1 km2的湖泊共772個(gè)，大于10 km2的湖泊共107個(gè)，大于50 km2的有50余個(gè).

蒙新高原地處內(nèi)陸，遠(yuǎn)離海洋，氣候干旱，年降水量一般在400 mm以下，多數(shù)低于250 mm;但河流與潛水易向江水洼地的中心積聚，所以亦能發(fā)育眾多的湖泊.其中大型湖泊多為彼此孤立的內(nèi)陸盆地水系的最后歸宿，成為匯水中心或河流的尾閭.因區(qū)內(nèi)蒸發(fā)強(qiáng)度較大，年蒸發(fā)量多達(dá)2000-3000 mm(φ20 cm蒸發(fā)皿)，蒸發(fā)量超過(guò)湖水的補(bǔ)給量，導(dǎo)致湖水不斷濃縮，遂發(fā)育成閉流性的咸水湖或鹽湖;而發(fā)育在沙漠地區(qū)的風(fēng)成湖，具有面積小、湖水淺、補(bǔ)給水量少、湖水易濃縮等特點(diǎn).常隨水源的多少而變化，雨季成湖，旱季干涸，盛產(chǎn)鹽、堿、芒硝和石膏等化工原料.

本區(qū)湖泊多為內(nèi)陸水系的最后歸宿地，入湖河流易于改道，致使有些湖泊兼具游移性質(zhì).受高山融雪補(bǔ)給的湖泊，水位較穩(wěn)定，多發(fā)育為咸水湖;而分布在沙丘、戈壁地區(qū)的湖泊，只靠少量的降水或地下水補(bǔ)給，由于蒸發(fā)量大大超過(guò)補(bǔ)給量，湖水濃縮，湖面縮小，水深極淺，大多發(fā)育成咸水湖或鹽湖.新疆地區(qū)的湖泊水體化學(xué)組成豐富，水體陽(yáng)離子涵蓋了鈣、鎂和鈉離子型，水體陰離子為碳酸鹽和硫酸鹽型;內(nèi)蒙古地區(qū)湖泊水體化學(xué)組成相對(duì)單一，陽(yáng)離子為鈉型，陰離子為氯化物型［2］，礦化度一般在1-200 g/L之間.

2 水環(huán)境主要問(wèn)題及原因分析

對(duì)于蒙新高原湖區(qū)的湖泊，由于太陽(yáng)輻射強(qiáng)，降雨稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，干濕期差異大，并且經(jīng)常出現(xiàn)大風(fēng)和多風(fēng)天氣，特別是秋末冬初，冷空氣活動(dòng)和寒潮天氣過(guò)程比較頻繁，因此，不同于東部平原湖區(qū)，屬干旱半干旱的蒙新湖區(qū)在氣候變化及湖泊自然演化背景下，水環(huán)境問(wèn)題有其特殊性.特別是近年來(lái)強(qiáng)烈的人類(lèi)活動(dòng)，更加速了水環(huán)境質(zhì)量惡化趨勢(shì).對(duì)于內(nèi)陸封閉型湖泊的變化而言，1950s是一個(gè)重要界線(xiàn)，這之前由于缺乏機(jī)械性設(shè)備，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)湖泊變化的影響甚微.而1950s以來(lái)，機(jī)械化程度的迅速提高及組織規(guī)模的擴(kuò)大，大量圍墾和攔截地表水流等人類(lèi)活動(dòng)致使湖泊水環(huán)境特征發(fā)生了劇烈變化.水環(huán)境問(wèn)題具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面.

2.1 湖泊萎縮，水量銳減

據(jù)近年的調(diào)查，蒙新高原湖區(qū)面積共減少6989 km2，占全國(guó)湖泊面積減少數(shù)的56%.1950s新疆境內(nèi)5 km2以上湖泊總面積為9700 km2，至1980s初僅為4628 km2，縮減了一半多，相應(yīng)的水量減少了約50×108m3;1950s初內(nèi)蒙古全區(qū)1 km2以上湖泊總面積為5261 km2(中蒙界貝爾湖未統(tǒng)計(jì)在內(nèi))，1980s縮減為4244 km2，減少了近1/5［1］.從選定的典型湖泊(烏梁素海、呼倫湖、博斯騰湖及艾比湖)的湖面面積、湖容、平均水深、水量及水位等指標(biāo)的發(fā)展態(tài)勢(shì)來(lái)看(表1)，這些指標(biāo)均顯示出不同幅度的下降趨勢(shì).1999-2006年呼倫湖面積縮小了 373.6 km2以上，萎縮率高達(dá) 537.76 km2/10a，水位連續(xù)下降了 2.9 m，下降率為4.24 m/10a，水量減少約54×108m3;而1980s艾比湖的面積較1950s縮減了近一半，容積減少了30×108m3，水位也相應(yīng)劇降3 m.與歷史湖泊調(diào)查數(shù)據(jù)［3］相比，近30年來(lái)，全國(guó)消失面積在100.0-500.0 km2的湖泊有4個(gè)，分別是新疆的曲曲克蘇湖、青格力克湖、加依多拜湖和烏尊布拉克湖，消失面積在1000.0 km2以上的為新疆的羅布泊［4］，湖泊的消亡對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦乃辞兰吧a(chǎn)生活等造成永久性的損失和嚴(yán)重影響.

表1 蒙新高原湖區(qū)典型湖泊物理性狀趨勢(shì)變化［1，5，10-13］Tab.1 Trend variation of physical property of typical lakes in Inner Mongolia-Xinjiang Plateau

對(duì)于蒙新湖區(qū)來(lái)說(shuō)，湖泊萎縮，水量銳減主要是由氣候因素決定的，而近幾十年以來(lái)，人為因素則從另一側(cè)面加速了這個(gè)過(guò)程.典型湖泊氣候變化的時(shí)間序列分析表明［6-7］，受冰川融水和降水同時(shí)補(bǔ)給的蒙新湖泊，降水和氣溫均對(duì)湖泊變化影響較大.有氣候記錄表明［8］，中亞地區(qū)氣溫有升高的趨勢(shì)，但降水反而略顯下降，這種降水減少很可能與該地區(qū)因冬季趨暖從而影響西風(fēng)帶位置，致使冬季降水減少有關(guān).而降水減少，反過(guò)來(lái)又促使人類(lèi)引水?dāng)r蓄等活動(dòng)加劇，造成徑流進(jìn)一步減少，加速湖泊水位下降與面積收縮.以暖干為主要特征的氣候背景是造成湖面蒸發(fā)量超過(guò)湖面降水量與入湖徑流量之和，因而導(dǎo)致湖水均衡虧水量累計(jì)值遞增、湖泊水位下降、湖面退縮的結(jié)果.而伴隨著西北地區(qū)大規(guī)模開(kāi)發(fā)及愈加快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，強(qiáng)烈的人為活動(dòng)引起湖泊水源補(bǔ)給量減少，即上游不合理的節(jié)流蓄水、高耗水的農(nóng)田灌溉、上游植被的亂砍濫伐、草場(chǎng)的過(guò)度開(kāi)發(fā)等都造成了土地含水、保水能力減小，瞬間徑流量增大，湖泊水源入不抵支，湖體自?xún)羧萘靠s小.居延海的消亡，就是典型的實(shí)例［9］.

2.2 水質(zhì)咸化、礦化度上升

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，蒙新湖區(qū)30余個(gè)主要湖泊，除喀納斯湖以外，均已處于咸水湖和鹽湖階段.從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)所得的典型湖泊礦化度提高百分率來(lái)看(表2)，礦化度呈迅猛遞增之勢(shì).以博斯騰湖為例，1950s礦化度尚處于0.5 g/L以下，到了1980s中期，礦化度已升至1.8 g/L左右，目前某些水域水質(zhì)的年平均礦化度已超過(guò)3.0 g/L，較1950s增加了5倍之多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了生活用水和非鹽堿地地區(qū)灌溉用水國(guó)家標(biāo)準(zhǔn);據(jù)悉，1980-1989 年烏梁素海湖水礦化度為1.916 g/L，1990-1999 年為2.414 g/L，2000-2008 年增至4.604 g/L［14］，翻了一倍多(1980-1999年為環(huán)保資料，2000-2008年為水文站烏梁素海東湖水質(zhì)站點(diǎn)監(jiān)測(cè)資料);而艾比湖更是從70 g/L增至122.67 g/L之多，礦化度增長(zhǎng)速度之迅猛充分體現(xiàn)了蒙新湖區(qū)在鹽化態(tài)勢(shì)上的共性特征.

表 2 蒙新高原湖區(qū)典型湖泊礦化度趨勢(shì)變化［1，5，10-11，20］Tab.2 Trend variation of mineralization degree of typical lakes in Inner Mongolia-Xinjiang Plateau

如果鹽湖處于硫酸鹽或氯化物沉積階段，那么碳酸鹽含量高指示了湖泊水體淡化，湖泊處于逆向演化階段;含量低則指示了湖泊正向演化，湖水正不斷濃縮，演化過(guò)程加?。?5］.這些結(jié)論與蒙新湖泊的實(shí)際情況完全相符.蒙新湖區(qū)水質(zhì)咸化，礦化度升高的原因有二，一是氣候因素，二是人類(lèi)活動(dòng).在百年尺度上，蒙新氣候具有冷濕暖干配置的氣候演變模式.1950s-1980s水位持續(xù)下降，主要是由于這一時(shí)期湖區(qū)氣候處于暖干化［16］.氣候變化引起降水量的變化，從而影響徑流量的豐枯.1990s以前，氣溫波動(dòng)上升，降水基本不變或略顯減小，但水面蒸發(fā)呈減小趨勢(shì).而1990s之后，降水有所增加，蒸發(fā)旺盛，而總體湖泊水量收支呈負(fù)值，湖泊萎縮，日益咸化.有關(guān)研究人員分析從1950s以來(lái)湖面面積與湖水礦化度的關(guān)系，得出此間艾比湖水面積變化和湖水含鹽量之間有著直接的負(fù)相關(guān)關(guān)系［17］.其次，人類(lèi)活動(dòng)［16，18-19］打破了自然狀況下湖泊的水量平衡和水鹽平衡:其中補(bǔ)給水對(duì)湖泊水質(zhì)有顯著的直接影響，由于蒙新湖區(qū)地廣人稀的特征，農(nóng)業(yè)發(fā)展占據(jù)著非常重要的地位，如把大量礦化度較高的農(nóng)田排水不斷泄入湖內(nèi)，是引起湖水礦化度增加的直接原因之一;周邊區(qū)域分布著鹽土、荒漠土和干旱土，諸如上游植被的亂砍濫伐和草場(chǎng)的過(guò)度開(kāi)發(fā)等墾荒行為會(huì)引起水土流失，這種土壤的易溶鹽分隨降水和地表徑流進(jìn)入湖中，對(duì)湖水的礦化度上升起到了促進(jìn)作用;另外，出于經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的需要，人為截取入湖水量，使入湖淡水水量減少，湖水循環(huán)緩慢，影響湖泊生態(tài)系統(tǒng)中的生物地球化學(xué)循環(huán)，這也是引起湖水礦化度增高的主要原因.

2.3 水質(zhì)惡化

2.3.1 有機(jī)污染與重金屬污染 湖泊有機(jī)物質(zhì)主要來(lái)源于生活污水、生產(chǎn)廢水、湖面養(yǎng)殖投餌、降水降塵以及地表徑流，還包括旅游、底泥釋放等途徑.由于沙漠化和草場(chǎng)退化，水分的下滲程度明顯增加，這樣使得地表徑流減少，從而導(dǎo)致湖泊面積和蓄水量減少，使得湖泊的自?xún)裟芰p弱.同時(shí)，水土流失和草場(chǎng)退化加劇，使得進(jìn)入到水體中營(yíng)養(yǎng)物和污染物的濃度增加，會(huì)更進(jìn)一步加劇湖泊水環(huán)境系統(tǒng)的惡化.具體水質(zhì)指標(biāo)如表3所示.據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，新疆湖庫(kù)污染類(lèi)型為有機(jī)污染，首要污染物為化學(xué)需氧量(COD)和總磷(TP)，其中博斯騰湖和烏倫古湖兩個(gè)大型湖泊受到了有機(jī)污染，水質(zhì)已達(dá)V類(lèi)，而位于烏魯木齊市郊的柴窩堡湖受到工業(yè)廢水的污染，水質(zhì)已劣于V類(lèi);烏梁素海水質(zhì)化學(xué)污染嚴(yán)重，目前全年水質(zhì)為劣V類(lèi)，主要為有機(jī)污染，其中，氨氮、總氮(TN)、總磷，COD、五日生化需氧量(BOD5)和氟化物均超過(guò)地表水Ⅲ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，COD、BOD5、氟化物超過(guò)地表水 V 類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)［21-22］.

有毒有機(jī)物污染也是地表水的一個(gè)非常突出的環(huán)境問(wèn)題.湖泊水體中的有毒污染物，除來(lái)自工業(yè)廢水、廢渣等點(diǎn)污染源和使用農(nóng)藥排水外，城市污水處理廠的出水及污泥、大氣降水、垃圾場(chǎng)滲濾水也是普遍而重要的來(lái)源.而有些微量有機(jī)物即使不超標(biāo)，它們的協(xié)同作用亦會(huì)使人體無(wú)法承受.雖然在蒙新湖區(qū)中有毒有害物質(zhì)尚未形成普遍性污染，但應(yīng)加強(qiáng)對(duì)其預(yù)防及效應(yīng)機(jī)理的研究.

表 3 蒙新高原湖區(qū)典型湖泊水質(zhì)污染情況［1，5，12，25-31］Tab.3 Water pollution situation of typical lakes in Inner Mongolia-Xinjiang Plateau

重金屬類(lèi)污染物一旦進(jìn)入湖泊水體，很快會(huì)在水體各要素(如水質(zhì)、沉積物(包括懸浮物)和生物相)之間發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化以及生化反應(yīng)，對(duì)湖泊水質(zhì)、水生生物產(chǎn)生污染.金屬被水體中的懸浮物吸附并最終沉積到湖泊水體表層的沉積物中;在水-沉積物界面一系列生物地球化學(xué)過(guò)程的作用下，污染物又可重新進(jìn)入上覆水體.水體沉積物中的重金屬還可通過(guò)生物富集和放大作用，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成直接和間接的威脅.評(píng)價(jià)結(jié)果表明，艾比湖和柴窩堡湖出現(xiàn)砷超標(biāo)［23］;呼倫湖表層沉積物中重金屬的潛在生態(tài)危害程度為輕微-中等水平，具有潛在影響的重金屬元素主要是Cd和As［24］.

2.3.2 富營(yíng)養(yǎng)化加劇 湖泊富營(yíng)養(yǎng)化如今已成為世界范圍內(nèi)主要的湖泊環(huán)境問(wèn)題，也是世界級(jí)亟需解決的一大難題.它不僅降低了湖泊水體的使用功能，而且造成環(huán)境災(zāi)害和經(jīng)濟(jì)損失.表3中關(guān)于引發(fā)富營(yíng)養(yǎng)化的原因變量和反應(yīng)變量等一系列指標(biāo)充分顯示了形勢(shì)的嚴(yán)峻.如呼倫湖，目前已達(dá)富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，這主要由草原上大量含營(yíng)養(yǎng)鹽的徑流、干草入湖引起的;烏梁素海成為世界上十分典型的重度富營(yíng)養(yǎng)化的草型湖泊;博斯騰湖、烏倫古湖、賽里木湖也已達(dá)中富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài).這些湖泊飽受農(nóng)田退水、工業(yè)廢水和城市生活污水的污染危害，造成有機(jī)廢物和營(yíng)養(yǎng)鹽在湖泊水體和沉積物中不斷富集，并導(dǎo)致各湖泊不同程度地受到富營(yíng)養(yǎng)化的危害.

湖泊富營(yíng)養(yǎng)發(fā)展的最直接原因是大量N、P等營(yíng)養(yǎng)鹽輸入的增加和積蓄，此外，湖泊所處的地理位置、湖區(qū)環(huán)境條件、湖盆成因演變、湖泊形態(tài)、湖水的補(bǔ)給與排泄方式等因素都對(duì)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的形成和發(fā)展產(chǎn)生影響.因此，不同湖泊的富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)展過(guò)程各有不同.湖泊富營(yíng)養(yǎng)化是一個(gè)動(dòng)態(tài)演變的過(guò)程.在此過(guò)程中，湖泊水體營(yíng)養(yǎng)水平的升高可導(dǎo)致初級(jí)生產(chǎn)力的上升，這些信息在沉積物中留下相應(yīng)的沉積記錄［32］，反映出湖泊富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)程.湖泊沉積物是湖泊營(yíng)養(yǎng)鹽的重要蓄積庫(kù)，在一定條件下，沉積物中的營(yíng)養(yǎng)鹽可能成為湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的主導(dǎo)因子，即在湖泊環(huán)境發(fā)生變化時(shí)(如:入湖營(yíng)養(yǎng)鹽負(fù)荷量減少或完全截污后)，沉積物中的營(yíng)養(yǎng)鹽會(huì)逐步釋放出來(lái)，補(bǔ)充湖水中的營(yíng)養(yǎng)鹽.

2.4 荒漠化

蒙新湖區(qū)過(guò)度放牧與墾地，引起草場(chǎng)退化、水土流失等嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題.由于沙漠化和草場(chǎng)退化，水分的下滲程度增加，使得地表徑流減少，從而使進(jìn)入到水體中營(yíng)養(yǎng)物和污染物的濃度增加，更進(jìn)一步加劇了湖泊水環(huán)境系統(tǒng)的惡化.而氣候干旱化、草場(chǎng)退化和超載過(guò)牧之間是相互影響的，氣候干旱化造成草場(chǎng)退化，草地生產(chǎn)力下降，使草場(chǎng)載畜能力下降，導(dǎo)致超載過(guò)牧;而超載過(guò)牧進(jìn)一步加劇畜草矛盾和草場(chǎng)退化，使草地植被群體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，蓋度、密度下降，直至下墊面狀況出現(xiàn)重大變化，影響到地表與大氣間的物質(zhì)和能量的交換，加劇氣候的干旱化趨勢(shì)［33］.有研究認(rèn)為湖泊干枯的湖底鹽漠面積與該流域沙塵總?cè)諗?shù)之間存在密切關(guān)系，浮塵天數(shù)與湖面面積具有顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，湖泊水域的伸縮而引發(fā)的荒漠化環(huán)境變化是造成該流域沙塵天氣的主要因素［34-35］，而風(fēng)沙天氣也反向促進(jìn)了荒漠化的發(fā)展，并且嚴(yán)重影響了人類(lèi)的生產(chǎn)生活活動(dòng).

2.5 水生生物種群結(jié)構(gòu)變化

水生生物是湖泊生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，它們對(duì)環(huán)境條件的要求和適應(yīng)能力不同，尤其是浮游動(dòng)植物和底棲生物.綜合考慮浮游動(dòng)植物的種類(lèi)、密度和多樣性指數(shù)，可以對(duì)水體的富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)和污染情況進(jìn)行較為客觀的評(píng)價(jià)［36-37］.底棲動(dòng)物是淡水生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，它們對(duì)環(huán)境污染的反應(yīng)較靈敏，能較直觀反應(yīng)水質(zhì)的變化，是常用的水體狀況指示生物［38-40］.近年來(lái)，在不合理的人類(lèi)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和氣候暖干化的共同作用下，蒙新湖區(qū)湖水水域面積萎縮、水位大幅度下降，湖周邊大面積蘆葦和濕地消失，湖濱沼澤干枯，部分湖底裸露，表面覆蓋的松散沙礫已成為沙源，并快速向外擴(kuò)展，生物多樣性遭到破壞.如烏梁素海，浮游植物種類(lèi)從1980s的8門(mén)97屬降至2005年的7門(mén)58屬，以藍(lán)藻、綠藻、硅藻為優(yōu)勢(shì)種;1980s高等水生植物中蘆葦占湖面積的1/2，沉水植物以蓖齒眼子菜、輪藻、狐尾藻為主;挺水植物主要為蘆葦和香蒲，2002年沉水植物中增加了菹草、大茨藻等耐污種，且以適應(yīng)微咸水質(zhì)的蘆葦和龍須眼子菜為優(yōu)勢(shì)種;魚(yú)類(lèi)從1980s的4目7科21種降至2002年的7、8種，青魚(yú)、草魚(yú)、瓦氏雅羅魚(yú)等19種水產(chǎn)品均已絕種，出現(xiàn)了大量的草蝦、泥鰍、麥穗等沼澤化魚(yú)種.2004-2006年魚(yú)產(chǎn)量主要以小型的鯽魚(yú)為主，目前只剩下耐污染較強(qiáng)的鯽魚(yú)和泥鰍，其他的魚(yú)類(lèi)已很難覓其蹤影［1，5，41-42］.又如呼倫湖，浮游植物種類(lèi)已由1988年調(diào)查的181種屬減少到目前的142種屬;浮游動(dòng)物生物量由1998年4.1 mg/L下降到目前的1.7 mg/L;底棲動(dòng)物生物量由1988年的0.408 mg/m2下降到目前的0.339 mg/m2，并已經(jīng)出現(xiàn)耐低鹽種類(lèi).與此同時(shí)，野生魚(yú)類(lèi)數(shù)量和質(zhì)量也明顯下降，1960s大中型經(jīng)濟(jì)魚(yú)類(lèi)(如鯉、鯽、鲌、鯰)占魚(yú)類(lèi)資源量的80%左右，水生生態(tài)群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，至1980s中期，湖泊大中型經(jīng)濟(jì)魚(yú)類(lèi)產(chǎn)量只占20%-30%，進(jìn)入1990s大中型經(jīng)濟(jì)魚(yú)類(lèi)產(chǎn)量已不足10%，2003年大中型經(jīng)濟(jì)魚(yú)類(lèi)(鯉、鯽)僅占全年漁獲物的2.4%;不少特有漁業(yè)資源瀕臨枯竭，紅鰭鲌、細(xì)鱗魚(yú)、哲羅魚(yú)已瀕臨絕跡［4］.1970s博斯騰湖有浮游植物54屬，1980s增加數(shù)十種，并從1981年的8門(mén)88屬增至1988年的8門(mén)187種屬，綠藻、裸藻、隱藻的種類(lèi)增多.到了2004年，全年以飛燕角甲藻為主要的優(yōu)勢(shì)種類(lèi)，微囊藻是次優(yōu)勢(shì)藻;浮游動(dòng)物從1980s的54屬104種降至2005年的48屬104種;1991-1992年，博斯騰湖有大型水生維管束植物12種，主要優(yōu)勢(shì)種為蘆葦、香蒲等挺水植物，而2008年則只發(fā)現(xiàn)3種，主要優(yōu)勢(shì)種為蘆葦和蓖齒眼子菜;1965年前博斯騰湖魚(yú)類(lèi)主要由扁吻魚(yú)和塔里木裂腹魚(yú)等4種土著魚(yú)類(lèi)組成，1967年從福海漁場(chǎng)移植了貝加爾雅羅魚(yú)等多種魚(yú)類(lèi)，使湖中魚(yú)類(lèi)達(dá)到24種.1980s扁吻魚(yú)和塔里木裂腹魚(yú)幾近絕跡，引入的赤鱸比例很高.2001年扁吻魚(yú)和塔里木裂腹魚(yú)在博斯騰湖水域已經(jīng)絕跡，鯽魚(yú)、鯉魚(yú)、貝爾加雅羅魚(yú)(白條)、赤鱸(五道黑)成為湖中主要的經(jīng)濟(jì)魚(yú)類(lèi).目前紅鰭鲌、細(xì)鱗魚(yú)、哲羅魚(yú)已絕跡消亡，野雜魚(yú)類(lèi)數(shù)量有所增加，而且低齡化現(xiàn)象嚴(yán)重，魚(yú)蝦存量急劇下降.蒙新高原湖區(qū)生態(tài)環(huán)境極度脆弱，水生生物種群的演替及單一化趨勢(shì)顯著，表明生態(tài)環(huán)境已嚴(yán)重退化.

3 對(duì)策

3.1 重視和加強(qiáng)蒙新湖區(qū)的科學(xué)研究

黨的十五屆四中全會(huì)上，中央做出了實(shí)施“西部大開(kāi)發(fā)”戰(zhàn)略的重大決策，對(duì)平衡中國(guó)各區(qū)域間的發(fā)展位差以及提高整個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力具有重要的戰(zhàn)略意義.然而，西部地區(qū)脆弱的生態(tài)環(huán)境決定了西部大開(kāi)發(fā)中要以生態(tài)保護(hù)優(yōu)先的環(huán)境保護(hù)政策為切入點(diǎn)和立足點(diǎn)，堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)大開(kāi)發(fā)與可持續(xù)發(fā)展有機(jī)結(jié)合，以提高整個(gè)西部區(qū)域的整體競(jìng)爭(zhēng)力［47-48］.因此，重視和加強(qiáng)蒙新湖區(qū)的科學(xué)研究顯得尤其必要和迫切，目前，中國(guó)蒙新湖區(qū)的研究大多集中在個(gè)體湖泊研究水平上，十分薄弱，建議未來(lái)在該湖區(qū)應(yīng)著重在以下領(lǐng)域進(jìn)行深入研究:一是由于氣候變化對(duì)干旱半干旱湖區(qū)水資源、水環(huán)境造成很大影響，因此研究氣候變化條件下蒙新高原湖區(qū)湖泊水環(huán)境質(zhì)量演變規(guī)律和發(fā)展趨勢(shì)不僅對(duì)制定該區(qū)湖泊營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)指標(biāo)具有重要意義，而且能對(duì)全球氣候演變方面的研究起到一定的指示作用.二是水利工程可通過(guò)維持湖泊生態(tài)水位、減少湖庫(kù)泥沙淤積及降低湖庫(kù)發(fā)生水質(zhì)惡化及富營(yíng)養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)，使湖泊濕地的演化達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài).因而，結(jié)合典型湖泊示范區(qū)，通過(guò)研究水利調(diào)度導(dǎo)致的特征水位調(diào)整對(duì)區(qū)域水動(dòng)力條件、污染物輸移過(guò)程的影響及評(píng)估水利調(diào)度對(duì)湖泊重要環(huán)境因子的影響作用具有重要意義.三是選定蒙新湖區(qū)重要的理化環(huán)境的特征因子，如礦化度，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)和室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)研究礦化度對(duì)水生生物的影響作用及其對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化是否具有指示作用，進(jìn)一步探索該區(qū)水質(zhì)惡化和富營(yíng)養(yǎng)化的形成機(jī)理.四是研究發(fā)展適應(yīng)于干旱半干旱地區(qū)氣候影響和抗鹽化的生態(tài)修復(fù)技術(shù)，包括自然處理技術(shù)，土壤生物工程技術(shù)和植物工程技術(shù)等，為干旱半干旱地區(qū)湖泊的生態(tài)恢復(fù)儲(chǔ)備技術(shù).

3.2 湖泊污染控制與治理措施

3.2.1 合理調(diào)配水資源 蒙新湖區(qū)水資源時(shí)空分布不均，加之許多生態(tài)環(huán)境惡化現(xiàn)象，突顯實(shí)現(xiàn)水資源合理配置及可持續(xù)發(fā)展的迫切性.利用水利工程既能在一定程度上滿(mǎn)足供水、防洪、發(fā)電、灌溉、航運(yùn)、漁業(yè)以及旅游等方面的需求，又能改善環(huán)境、補(bǔ)償生態(tài)，對(duì)于確保經(jīng)濟(jì)發(fā)展和西部邊疆穩(wěn)定具有十分重要的意義［49］.統(tǒng)一管理、保護(hù)、開(kāi)發(fā)和調(diào)配水資源是實(shí)施西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的重要保證，因此，實(shí)施從康巴地區(qū)開(kāi)始的大規(guī)模調(diào)西南之水濟(jì)西北之土的工程是西部大開(kāi)發(fā)的核心戰(zhàn)略.

3.2.2 控制點(diǎn)源污染，提高工業(yè)和城鎮(zhèn)生活污水處理率 由于蒙新地區(qū)屬資源型兼水質(zhì)型缺水，水環(huán)境自?xún)裟芰ο鄬?duì)較差，城市排水和污水處理設(shè)施又嚴(yán)重不足，導(dǎo)致了水生態(tài)環(huán)境極為脆弱.例如，新疆庫(kù)爾勒有老城區(qū)和東城區(qū)-西尼爾兩個(gè)污水處理廠，其中老城區(qū)目前實(shí)際處理能力為4×104m3/d，處理率很低.因而，城鎮(zhèn)污水及工業(yè)廢水的再生利用，將成為促進(jìn)西北地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、保障水資源供給的根本保證.應(yīng)主要結(jié)合當(dāng)?shù)匚鬯|(zhì)及經(jīng)濟(jì)條件，合理引進(jìn)先進(jìn)、實(shí)用、適用的污水處理工藝和再生水利用技術(shù).此外，蒙新湖區(qū)相對(duì)于東部地區(qū)，可利用的土地資源較為豐富，因而可提倡采用自然生物凈化工藝處理生活污水.

3.2.3 控制面源污染 蒙新湖區(qū)地處河流末端的尾閭湖泊受到人為活動(dòng)的強(qiáng)烈影響，已引起了一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題.因此，干早半干旱區(qū)湖泊受損生態(tài)系統(tǒng)重建恢復(fù)、湖泊環(huán)境治理和保護(hù)與可持續(xù)利用已成為亟待研究和解決的問(wèn)題.生態(tài)修復(fù)工程是通過(guò)減少或避免人類(lèi)活動(dòng)對(duì)湖泊生態(tài)脆弱區(qū)的干擾，利用大自然的力量，發(fā)揮生態(tài)的自我繁衍和修復(fù)能力，從而達(dá)到大面積、快速防治湖泊生態(tài)功能退化的系統(tǒng)工程［50］.常見(jiàn)的湖泊生態(tài)修復(fù)技術(shù)有:人工濕地修復(fù)技術(shù)、湖濱濕地的構(gòu)建、底泥生態(tài)疏浚、引水稀釋、深水曝氣技術(shù)、水生動(dòng)植物修復(fù)技術(shù)、生態(tài)膜技術(shù)、生態(tài)浮床技術(shù)等.在西北干旱半干旱地區(qū)湖泊的生態(tài)修復(fù)中，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)睾吹膶?shí)際情況，找出目前環(huán)境條件的限制性因素，并對(duì)各種技術(shù)進(jìn)行綜合比較集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)所期望達(dá)到的生態(tài)-社會(huì)-經(jīng)濟(jì)效益.以博斯騰湖為例，鑒于其特有的自然地理、水文特征、生物及社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況的特征，應(yīng)充分挖掘其現(xiàn)有的自然資源，如水體、植物、地形地勢(shì)等濕地的主要組成部分，將人工濕地修復(fù)技術(shù)作為其水環(huán)境修復(fù)的關(guān)鍵技術(shù)之一，構(gòu)建表面流人工濕地處理系統(tǒng)［51］.

3.3 完善湖泊管理

湖泊流域的土壤、植被和工農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)程度是湖泊輸入的徑流水量、營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷和污染物質(zhì)濃度的決定因素.只有通過(guò)改變湖泊的輸入與輸出，調(diào)整湖泊物質(zhì)流與能量流的傳遞，使之平衡，才能保持湖泊生態(tài)健康.而改變湖泊的輸入，顯然必須從流域管理入手，需要妥善協(xié)調(diào)湖泊水源保護(hù)與流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)將水源保護(hù)任務(wù)納入流域生產(chǎn)發(fā)展規(guī)劃，逐步實(shí)現(xiàn)全流域范圍的綜合治理和管理.有效的水環(huán)境管理對(duì)緩解干旱地區(qū)的缺水問(wèn)題至關(guān)重要［52］.現(xiàn)行的流域管理多采取分散管理，不同的資源類(lèi)型隸屬不同的業(yè)務(wù)部門(mén)管理，完整的生態(tài)環(huán)境被劃分給不同的行政轄區(qū)管理，因此造成了流域管理職能和權(quán)限的脫節(jié)，并割裂了流域內(nèi)水文特征、生態(tài)系統(tǒng)固有的完整性［53-54］.應(yīng)統(tǒng)籌流域，政府、企業(yè)和公眾共同參與，應(yīng)用行政、市場(chǎng)、法律手段，對(duì)流域?qū)嵭袇f(xié)調(diào)、有計(jì)劃、可持續(xù)的管理，促使流域可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)健康［55］.建議應(yīng)建立統(tǒng)一的流域水資源和水環(huán)境管理機(jī)構(gòu)，將治理、開(kāi)發(fā)與保護(hù)等作為一個(gè)完整的系統(tǒng)，統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理.在管理體制方面，倡導(dǎo)法律支持下的以流域機(jī)構(gòu)為主導(dǎo)、有公眾參與的流域統(tǒng)一管理模式，確立有公眾參與下的以法律形式確認(rèn)的流域水資源開(kāi)發(fā)、利用和水環(huán)境保護(hù)規(guī)劃;其次，在機(jī)制方面，借鑒其他國(guó)家的管理經(jīng)驗(yàn)，可探索中國(guó)水權(quán)交易方面的新路子，把水資源開(kāi)發(fā)和水環(huán)境保護(hù)使用納入市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)范疇，采取調(diào)整水價(jià)格的辦法來(lái)解決整體用水情況，使水資源能在相對(duì)缺水的區(qū)域產(chǎn)生更大價(jià)值，并確保水環(huán)境的健康和可持續(xù)利用［56-59］.

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Major problems and control measures of water ecological environment in Inner Mongolia-Xinjiang Plateau

ZHANG Yali，XU Qiujin，XI Beidou＆ZHANG Lieyu
(Chinese Research Academy of Environmental Sciences，Beijing 100012，P.R.China)

The policy‘The development campaign of the western regions’has great significance for balancing the developing disparities between different regions and improving the economic strength of China.The fragile ecological environment of the western regions determines that ecological protection should be set as the basic point，and that economic development should be combined with sustainable development in those regions.This paper systematically formulates major problems and control measures of aquatic ecosystems in Inner Mongolia-Xinjiang Plateau，where is under the influence of climate change and human activities.We choose Lake Wuliangsuhai，Lake Hulun，Lake Bosten，Lake Chaiwopu and Lake Ebinur as typical examples and analyze the changes in water ecological status in the recent decades.It is confirmed that the degradation of water ecological environment occurs.This paper aims at understanding the current characteristics of lakes in Inner Mongolia-Xinjiang Plateau and providing theoretical support for reasonable development of lake resources and protection of water ecological environment.At present，lakes in Inner Mongolia-Xinjiang Plateau is arid and semi-arid and there exists many problems，such as lake size shrinking，salinization，sediment，deterioration of water quality and structural changes of aquatic ecosystem.Compared with lakes in east China，the research on the Inner Mongolia-Xinjiang Plateau in our country lacks of systematic knowledge and lagging relatively，although some basic research and information have been developed.In the future，the following fields will be focused on:(1)the evolution and trend of water environmental quality in the Inner Mongolia-Xinjiang Plateau under the influence of climate change;(2)the effect of water allocation on regional hydrodynamic conditions，pollutant transport process and the influence of water scheduling to important environmental fac-tors;(3)selecting characteristic physical and chemical factors of water environmental in the Plateau，such as mineralization degree，to examine their influence on the aquatic biological communities;(4)exploring aquatic ecological restoration technology which is suitable for arid and semi-arid regions.

Inner Mongolia-Xinjiang Plateau;lakes;water environmental problems;control measures

＊ 國(guó)家環(huán)保公益項(xiàng)目(200909048)和國(guó)家“十一五”水專(zhuān)項(xiàng)課題(2009ZX07106-001)聯(lián)合資助.2011-07-22收稿;2011-08-26收修改稿.張亞麗，女，1988年生，碩士研究生;E-mail:zhangdouli@163.com.

＊＊ 通訊作者;E-mail:xuqj@craes.org.cn.