黃蓋湖入湖污染物負荷估算及治理的思考

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(1.長江工程職業(yè)技術(shù)學院,武漢 430212; 2.湖北天成建設(shè)工程項目管理有限公司咸寧分公司,湖北 咸寧 437000)

1 黃蓋湖概況及基本情況

黃蓋湖地處長江中游南岸，是湖南省臨湘市、湖北省赤壁市的界湖。黃蓋湖流域涉及臨湘市的黃蓋鎮(zhèn)、乘風鄉(xiāng)、源源鎮(zhèn)、聶市鎮(zhèn)、定湖鎮(zhèn)、坦渡鄉(xiāng)、江南鎮(zhèn)、羊樓司鎮(zhèn)8個鄉(xiāng)鎮(zhèn)和赤壁市黃蓋湖鎮(zhèn)、滄湖開發(fā)區(qū)、余家橋鄉(xiāng)、新店鎮(zhèn)、趙李橋鎮(zhèn)5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。黃蓋湖流域面積1 538 km2，其中臨湘市1 106 km2，赤壁市432 km2。現(xiàn)有水域面積70km2(相應(yīng)水位26.8m)其中臨湘市42km2，赤壁市28km2。湖底高程21m，最高水位30.15m(2010年7月)，最低水位23m。最大湖容5.75億m3(相應(yīng)湖內(nèi)水位29.6m)。新店河、源潭河以及湖周地區(qū)來水經(jīng)黃蓋湖調(diào)蓄后，向北由鴨棚口河排入長江。黃蓋湖流域居長株潭城市群和武漢城市圈交匯中點，水陸兩便，交通發(fā)達，是臨湘市重要的糧、棉油、魚生產(chǎn)基地，也是赤壁市優(yōu)質(zhì)水稻、蔬菜、茶葉生產(chǎn)基地。據(jù)長江水資源保護科學研究調(diào)查，2013年黃蓋湖區(qū)農(nóng)作物播種面積45.43萬畝，其中糧食作物播種面積29.78萬畝，經(jīng)濟作物播種面積15.65萬畝，糧經(jīng)比約2∶1。黃蓋湖區(qū)臨湘市2013年地區(qū)生產(chǎn)總值(GDP)20.96億元，占臨湘市的21.8%。2013年糧食總產(chǎn)量17.65萬t，油料0.87萬t，棉花0.19萬t，蔬菜6.8萬t，水產(chǎn)品2.18萬t；赤壁市黃蓋湖區(qū)2013年實現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值(GDP)15.6億元，工業(yè)總產(chǎn)值11.32億元，糧食總產(chǎn)量5.2萬t，棉花總產(chǎn)量950t，油料總產(chǎn)量4 852t。近十幾年來，在農(nóng)牧業(yè)及水產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程中，黃蓋湖水體受到了一定的污染，對該區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)建設(shè)有一定的影響。

2 入湖污染物來源分析

理論上講，進入湖區(qū)的污染物主要來源為：外源污染物和內(nèi)源污染物。外源污染物又有點污染源和面污染源(非點污染源)之分。點污染源主要包括湖區(qū)周邊集中的工礦企業(yè)廢水排放、集鎮(zhèn)的生活污水以及固體廢物處置場；面污染源主要包括農(nóng)業(yè)施肥、禽畜養(yǎng)殖、城鎮(zhèn)地表徑流、大氣降水與降塵、水體投餌養(yǎng)殖、水面娛樂活動廢棄物、水土流失及土壤侵蝕等。內(nèi)源污染物主要指底泥及沉積物。各類污染物有的直接進行湖泊水體，有的先排入河渠(溝)，再匯集到湖泊中。由于面源污染主要受水文循環(huán)過程(降雨和徑流)的影響，有空間上的廣泛性，時間上的不確定性、滯后性和模糊性，且污染物的來源和排放點不固定等特點，信息獲取難度大，不便于監(jiān)測、研究，實際工作中常用簡便方法進行處理。

3 污染負荷估算

3.1 點污染負荷

據(jù)《黃蓋湖綜合治理規(guī)劃環(huán)境影響報告》中有關(guān)資料，黃蓋湖周邊13個鄉(xiāng)鎮(zhèn)無大型工礦企業(yè)分布，也無固體廢物處置場。點污染主要為13個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生活污水，一部分生活污水不是直接流入湖區(qū)，而是通過入湖河流或溝渠匯水區(qū)凈化后流入湖區(qū)。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)進入湖區(qū)的生活污染負荷占總負荷的比例為:黃蓋鎮(zhèn)80%、乘風鄉(xiāng)80%、源潭鎮(zhèn)80%、聶市鎮(zhèn)65%、定湖鎮(zhèn)70%、坦渡鄉(xiāng)60%、江南鎮(zhèn)10%、羊樓司鎮(zhèn)5%、黃蓋湖鎮(zhèn)85%、滄湖開發(fā)區(qū)65%、余家橋鄉(xiāng)65%、趙李橋鎮(zhèn)45%、新店鎮(zhèn)15%。經(jīng)計算，2012年黃蓋湖13個城鎮(zhèn)生活污水總產(chǎn)生量255.21萬t，生活污水入湖量為122.35萬t。據(jù)調(diào)查，鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水中各項污染物的濃渡為：COD200.0mg/L、BOD590.0 mg/L、NH3-N40.0 mg/L、TN38.0 mg/L、TP5.2 mg/L。據(jù)此計算出各鄉(xiāng)鎮(zhèn)入湖污染物含量見表1。

表1 黃蓋湖環(huán)湖各鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水排放量及污染物含量計算表

3.2 非點源污染

為簡化計算，黃蓋湖非點源污染主要考慮農(nóng)業(yè)施肥污染、禽畜養(yǎng)殖污染、水產(chǎn)養(yǎng)殖污染及農(nóng)村分散居民生活污染4個方面。2012年黃蓋湖周邊13個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的基本情況見表2。

(1)農(nóng)業(yè)施肥污染

根據(jù)統(tǒng)計資料，黃蓋湖周邊13個鄉(xiāng)鎮(zhèn)氮肥施用主要以尿素、碳酸氫氨為主，磷肥以過磷酸鈣為主，復(fù)合肥以磷酸二氫鉀為主。據(jù)調(diào)查，2012年黃蓋湖13個鄉(xiāng)鎮(zhèn)化肥施用量4 968 t，其中氮肥1 825t，占36.7%，磷肥1 046t，占21.1%，復(fù)合肥2 097t，占42.2%?？紤]土壤類型和坡度、植物類別與吸收、農(nóng)田截流等因素，計算時取綜合折算系數(shù)0.8，再根據(jù)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)污染物進入湖區(qū)的比例，計算出施用化肥進入黃蓋湖區(qū)的TN471.21t/a,TP164.81t/a。

(2) 禽畜養(yǎng)殖污染

畜禽所排泄出大量的廢棄物是水體污染的源頭，養(yǎng)殖過程中，使用清潔的水體沖洗飼養(yǎng)圈內(nèi)外產(chǎn)生污水排入溝渠、河流造成地表水污染或下滲造成地下水污染；清潔水體與養(yǎng)殖場的糞便等廢棄物發(fā)生接觸，使清潔水體受到污染；禽畜糞便作為肥料施用后，糞便中氮、磷從耕地流失形成地表水或地下水污染：畜禽養(yǎng)殖生產(chǎn)過程中不恰當?shù)募S便貯存，造成氮、磷養(yǎng)分的滲漏和散發(fā)到在大氣中造成污染。為簡化計算，取禽畜糞便排泄系數(shù)為：家禽為TN0.28(kg/只·年),TP為0.15(kg/只·年)；豬糞尿為TN4.51(kg/頭·年),TP為1.7(kg/頭·年)；牛糞尿TN為61.1(kg/頭·年),TP為10.07(kg/頭·年)。

表2 黃蓋湖環(huán)湖各鄉(xiāng)鎮(zhèn)2012年基本情況調(diào)查統(tǒng)計表

據(jù)調(diào)查，黃蓋湖13個鄉(xiāng)鎮(zhèn)2012年末約有生豬存欄68.7萬頭，牛5 248頭，家禽(雞鴨鵝)199.4萬只。依據(jù)禽糞便排泄系數(shù)可計算出畜禽年污染物產(chǎn)生量。按20%計算進入水體和各鄉(xiāng)鎮(zhèn)污染物進入湖區(qū)的比例，計算出畜禽污染年進入黃蓋湖區(qū)的TN為437.24 t/a,TP166.18 t/a。

(3) 水產(chǎn)養(yǎng)殖污染

據(jù)調(diào)查，黃蓋湖周邊13鄉(xiāng)鎮(zhèn)2012年水產(chǎn)品養(yǎng)殖量25 834 t，按養(yǎng)殖1kg雜食性魚類向環(huán)境中排放氮0.028kg，磷0.0046 kg計算，水產(chǎn)養(yǎng)殖向環(huán)境中排放的TN約為723.37 t，TP約為118.85 t。進入湖區(qū)的污染量按25%計算，則水產(chǎn)養(yǎng)殖進入湖區(qū)的TN為180.87 t，TP約為29.73 t。

如黃蓋鎮(zhèn)2012年的水產(chǎn)養(yǎng)殖量為1 541t，則進入湖區(qū)的TN、TP計算如下：

TN=1541×0.028×25%=10.79(t)；TP=1541×0.0046×25%=1.77(t)。

(4)農(nóng)村生活污染

農(nóng)村生活污染源主要來源于農(nóng)村人口的生活污水。由于農(nóng)村庭院、農(nóng)田對居民一般生活排水和糞尿排水的消納，根據(jù)有關(guān)研究確定生活污染水的排污系數(shù)及流失系數(shù)為：農(nóng)村污水：TN為0.58(kg/人·年)、TP為0.15(kg/人·年)、流失率65%；人糞尿：TN為3.06(kg/人·年)、TP為0.52(kg/人·年)、流失率20%。根據(jù)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村人口，考慮各鄉(xiāng)鎮(zhèn)進入湖區(qū)水體污染物比例，可計算出農(nóng)村生活污染物進入湖區(qū)的TN為59.07 t, TP為12.03 t。

如黃蓋鎮(zhèn)2012年農(nóng)村人口7 908人，則進入湖區(qū)的TN、TP計算如下：

TN=[7 980×(0.58×65%+3.06×20%)/1 000]×80%=6.25(t)；TP=[7980×(0.15×65%+0.52×20%)/1 000]×80%=1.27(t)。

從上述計算可以看出，黃蓋湖的入湖污染物總負荷量為：TN1194.88 t,TP379.12 t。見表3 。入湖氮、磷污染負荷過重，已超出湖泊的納污能力。主要來源是化肥污染和禽畜養(yǎng)殖污染，分別占41%和38%。圍網(wǎng)養(yǎng)殖污染也不可小視，主要由人工投餌造成，據(jù)調(diào)查當時黃蓋湖養(yǎng)殖面積為12.16萬畝，占正常水面面積的18.7%。

表3 黃蓋湖環(huán)湖各鄉(xiāng)鎮(zhèn)2012年入湖污染負荷匯總計算表

4 水質(zhì)變化趨勢

據(jù)《長江水資源質(zhì)量公報》2006～2017年對黃蓋湖湖區(qū)的黃蓋湖農(nóng)場(鐵山咀)斷面水質(zhì)評價成果匯總表4，從表中可看出：水質(zhì)為劣Ⅴ類的月份共19個，占總數(shù)的13.19%；水質(zhì)為Ⅴ類的月份共8個，占總數(shù)的5.56%；水質(zhì)為Ⅳ類的月份共44個，占總數(shù)的30.56%；Ⅲ類及以下水質(zhì)月份共73個，占總數(shù)的50.69%，總體水質(zhì)情況不是很好。2006-2007年幾乎全年水質(zhì)都在Ⅴ類以上，以后逐漸有所好轉(zhuǎn)，但2015-2017年又明顯變差。主要超標指標為總磷(TP)、總氮(TN)、氨氮(NH3-N)、五日生化需氧量(BOD5)、溶解氧(DO)、pH等。湖區(qū)水質(zhì)超標的主要原因是水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)和種植業(yè)面源污染負荷過大，超過了湖區(qū)水域枯水期的納污能力。

表4 黃蓋湖農(nóng)場(鐵山咀)斷面水質(zhì)評價成果匯總表

5 幾點思考

(1)提高認識，強化流域統(tǒng)一管理。

由于黃蓋湖是湖南和湖北兩省的界湖，兩省應(yīng)統(tǒng)一提高認識，聯(lián)合加強管理，只有政策一致，統(tǒng)一污染綜合治理的標準和要求，才能取得較為理想的效果。好在《黃蓋湖綜合治理規(guī)劃》項目正在實施，項目完工后，對水質(zhì)改善會有明顯的提升作用。

(2)加強農(nóng)業(yè)施肥管理，減少農(nóng)藥的使用量。

倡導有機肥和無機肥相結(jié)合的施肥方式，逐步降低化肥的施用水平，推進生物防治，盡量減少農(nóng)藥的使用量，即使要用，也應(yīng)選擇低毒害、低殘留及高效能的新型農(nóng)藥。此外，還應(yīng)合理規(guī)劃禽畜養(yǎng)殖場布局與結(jié)構(gòu)，提高畜禽糞便的資源化利用，逐步改善農(nóng)村生活方式，實施農(nóng)村生活垃圾集中清運，建設(shè)分散式生活污水處理設(shè)施，減少農(nóng)村生活污水排放入湖。

(3)應(yīng)盡量減少圍堤(池)養(yǎng)殖，確保湖泊面積不減少，湖區(qū)各水體暢通。

據(jù)報道，截止到2017年底，湖南臨湘市已將9 636畝圍欄、6 800口網(wǎng)箱全部端掉。湖北赤壁市也全部拆除了網(wǎng)箱6 470個，迷魂陣1008部，涉及水域面積1.1萬畝。湖區(qū)全面完成拆圍后可減少圍網(wǎng)投餌養(yǎng)殖造成的污染，但湖汊圍堤建漁池現(xiàn)象時有發(fā)生，圍堤養(yǎng)殖不僅致使湖泊面積逐年減少，水體不能得到交換，降低自凈能力，而且養(yǎng)殖戶為提高產(chǎn)量，普遍采用投化肥喂養(yǎng)，導致水體水質(zhì)嚴重破壞，雖說也用湖泊水體進行輪換，但輪換的水體進入湖泊后，造成整個湖水的污染。此外，投肥養(yǎng)殖時養(yǎng)殖密度和投肥量等控制不好，容易造成死魚，如對大批死魚處理不當，還會造成更嚴重的污染。筆者有次到湖邊村莊走訪，離湖邊還有上百米就聞到一股死魚臭味，近湖察看，岸坡到處丟棄的是死魚，湖汊水面上也漂浮一層死魚(風浪吹來)。養(yǎng)殖戶為省錢，未對大批死魚作處理，任其自然腐難，造成長時間嚴重污染。因此，應(yīng)加強對水產(chǎn)養(yǎng)殖的科學規(guī)劃與管理，對小魚池全部退池還湖，對較大面積的湖汊圍堤，也應(yīng)設(shè)置合適的攔網(wǎng)連通口，以確保水體的連通。

(4)認真落實湖長制，加大執(zhí)紀和處罰力度

隨著河湖長制的全面推行，各層級的湖長都已明確，一定要全面負起責任，一件一件抓落實，真正做到守湖有責、守湖擔責、守湖盡責。加大對責任落實情況和工作執(zhí)行情況的督查力度，對失職失責行為嚴格執(zhí)紀、嚴肅問責。對蓄意造成污染的當事者嚴懲不貸。此外，建議建立以村級湖長為群主的沿湖村民微信群，廣泛接受群眾監(jiān)督。