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我国是一个河流湖库众多的国家,水体污染已成为环境污染的重要组成部分,其中以氮、磷和水生态破坏问题为甚[1-4]。据调查,我国湖库水体TP浓度为0.018~0.97 mg·L−1,普遍高于学术研究认为发生富营养化的磷浓度阈值0.02 mg·L−1的10~50倍[5-6],长江、黄河和珠江等七大水系水体中的磷浓度也较高,黄河干流TP的年均浓度达到2.81 mg·L−1,珠江河口每年赤潮频发[7-9]。可见,控制氮、磷污染是我国水污染防治的重要工作。
云南是一个天然湖泊众多的省份,其湖泊在湖沼学特征、营养化进程、水质本底、生态结构与脆弱性等方面呈现出多样性和独特性[7-9]。九大高原湖泊由于其独特的社会经济地位和半封闭或全封闭的出流格局,导致湖泊生态系统比较脆弱,一旦被污染或破坏极难进行修复[10-11]。针对此种情况,九大高原湖泊自“九五”开始开展大规模的水污染防治和生态保护工作,但随着湖泊流域经济社会快速发展,氮、磷污染负荷入湖量仍呈持续增长态势,使得控制氮、磷污染成为控制湖泊营养化的主要问题和难点[9]。
抚仙湖是深水贫营养湖泊,星云湖是浅水富营养湖泊,二者均位于云南省玉溪市境内,是云南省贫营养、富营养湖的典型代表[10-11],二者通过隔河相连,属于同一流域(图1)。近年来,随着抚仙湖-星云湖流域农村生活污染和农田化肥大量使用、磷矿资源开发等活动,对湖体水质造成严重污染[11]。
抚仙湖-星云湖流域氮、磷污染防治对策研究
——以2000~2015年数据为例The Countermeasures of Nitrogen and Phosphorus Pollution Prevention and Control in the Watershed of Fuxian Lake and Xingyun Lake ——Based on the Data from 2000 to 2015
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摘要: 抚仙湖是我国战略性水资源储备库,星云湖是与其一衣带水的湖泊,二者水质和水生态环境保护治理工作受到国家高度重视。为明确抚仙湖-星云湖流域水污染特征并提出有针对性的污染控制对策,该研究对流域的污染特征进行分析。研究表明,近20年来,抚仙湖和星云湖水体中氮、磷污染指标浓度都呈现上升趋势,这与流域面源污染负荷的产生量和入湖量显著增加相关。流域内的氮、磷主要污染源均来自于农田面源、农村生活污染水和畜禽粪便。根据氮、磷负荷排放特征,识别出流域内的氮磷污染高风险区,并结合流域内已有的氮磷污染防治措施现状,进一步提出以空间管控和生态修复为核心的流域氮磷污染控制对策及措施。Abstract: Fuxian Lake is one of the water resource strategic reservoirs in China, Xingyun Lake is connected to Fuxian Lake. Chinese government has paid a high attention to their protection and management in water quality and their aquatic ecological environment. In order to understand the pollution characteristics of this area and propose some targeted countermeasures, this research investigated the variation of pollutions of the two lakes. Results showed that the nitrogen and phosphorus were the main pollution factors, and the concentration of them has showed an increasing trend in the past twenty years. The nitrogen and phosphorus mainly came from the farmland non-point source, the rural domestic sewage and the livestock wastewater. Based on the discharge characteristics of nitrogen and phosphorus in this area, the high-risk areas of nitrogen and phosphorus pollution were identified and the prevention and control countermeasures of the nitrogen and phosphorus pollution were put forward, focusing on spatial management and ecological restoration.
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表 1 抚仙湖流域TP、TN污染负荷排放量
污染物种类 “十五” “十一五” “十二五” TN/t·a−1 占比/% TP/t·a−1 占比/% TN/t·a−1 占比/% TP/t·a−1 占比/% TN/t·a−1 占比/% TP/t·a−1 占比/% 面源 农村污水 639.08 30.70 54.78 16.35 304.50 25.67 25.96 16.30 639.08 14.11 54.78 6.69 畜禽粪便 687.24 33.02 95.00 28.35 124.74 10.51 33.99 21.34 687.24 15.17 95.00 11.60 农田面源 582.50 27.98 107.76 32.10 433.40 36.53 36.18 22.72 2 000.06 44.15 479.54 58.58 旅游污水 − − − − 3.83 0.32 0.53 0.33 88.72 1.96 13.40 1.64 农村垃圾 − − − − 5.12 0.43 2.05 1.29 40.15 0.89 3.86 0.47 水土流失 − − − − 33.38 2.81 14.23 8.93 96.52 2.13 37.32 4.56 降尘降水 − − − − 182.85 15.41 17.18 10.79 584.22 12.90 46.60 5.69 点源 工业废水 7.60 0.37 0.90 0.27 0.67 0.06 0.02 0.01 5.18 0.11 0.00 0.00 城镇污水 121.60 5.84 24.30 7.25 39.72 3.35 3.38 2.12 388.48 8.58 33.46 4.09 磷矿污染 43.50 2.09 52.30 15.61 58.14 4.90 25.75 16.17 0.00 0.00 54.68 6.68 合计 2 081.50 100.00 335.04 100.00 1 186.35 100.00 159.27 100.00 4 529.65 100.00 818.64 100.00 表 2 星云湖流域TP、TN污染负荷排放量
污染物种类 “十五” “十一五” “十二五” TN/t·a−1 占比/% TP/t·a−1 占比/% TN/t·a−1 占比/% TP/t·a−1 占比/% TN/t·a−1 占比/% TP/t·a−1 占比/% 点源 城镇生活 37.60 1.40 7.50 1.96 78.32 2.38 14.24 2.41 128.29 7.02 12.60 3.63 工业 3.80 0.14 3.60 0.94 − − − − − − − − 磷矿污染 − − − − 185.07 5.62 99.67 16.90 − − − − 规模化
养殖690.60 25.63 138.10 36.13 − − − − 196.64 10.76 37.61 10.84 农村生活 812.20 30.14 158.80 41.55 853.44 25.92 88.09 14.93 − − − − 畜禽粪便 − − − − 1 646.37 50.00 317.54 53.83 476.71 26.09 66.17 19.08 面源 农田化肥
流失968.30 35.93 59.60 15.59 518.04 15.73 43.17 7.32 1 014.27 55.51 203.32 58.63 水土流失和湖面干、湿
沉降182.40 6.77 14.60 3.82 11.20 0.34 27.16 4.60 11.20 0.61 27.10 7.81 合计 2 694.90 100.00 382.20 100.00 3 292.44 100.00 589.87 100.00 1 827.11 100.00 346.80 100.00 -
[1] 徐建锋. 农业流域面源污染特征对氮磷盈亏平衡的响应研究[D]. 武汉: 华中农业大学, 2016. [2] 陈小锋, 揣小明, 杨柳燕. 中国典型湖区湖泊富营养化现状、历史演变趋势及成因分析[J]. 生态与农村环境学报, 2014, 30(4): 438 − 443. doi: 10.3969/j.issn.1673-4831.2014.04.005 [3] 金书秦, 韩冬梅, 牛坤玉. 新形势下做好农业面源污染防治工作的探讨[J]. 环境保护, 2018, 46(13): 63 − 65. [4] 孙宇. 生态保护与修复视域下我国流域生态补偿制度研究[D]. 长春: 吉林大学, 2015. [5] 揣小明. 我国湖泊富营养化和营养物磷基准与控制标准研究[D]. 南京: 南京大学, 2011. [6] 陈小锋. 我国湖泊富营养化区域差异性调查及氮素循环研究[D]. 南京: 南京大学, 2012. [7] 黎睿, 王圣瑞, 肖尚斌, 等. 长江中下游与云南高原湖泊沉积物磷形态及内源磷负荷[J]. 中国环境科学, 2015, 35(6): 1831 − 1839. doi: 10.3969/j.issn.1000-6923.2015.06.028 [8] 李丽. 广东沿海典型赤潮高发区海洋环境生态研究[D]. 广州: 暨南大学, 2009. [9] 顾雨. 基于水环境承载力的抚仙湖流域经济发展战略研究[D]. 北京: 北京化工大学, 2011. [10] 张晓旭, 孔德平, 张淑霞. 贫营养湖水环境承载力及对策研究——以抚仙湖为例[J]. 环境科学导刊, 2014, 33(4): 5 − 12. doi: 10.3969/j.issn.1673-9655.2014.04.003 [11] 杨加林, 李杰, 李经纬, 等. 抚仙湖-星云湖水生生物与水环境研究综述[J]. 云南地理环境研究, 2012, 24(2): 98 − 102. doi: 10.3969/j.issn.1001-7852.2012.02.019 [12] 云南省人民政府.云南省水污染防治工作方案[EB/OL].(2016-01-25)[2019-04-05]. http://www.yn.gov.cn/yn_zwlanmu/qy/wj/yzf/201601/t20160125_23597.html. [13] 国务院. 水污染防治行动计划[M]. 北京: 人民出版社, 2015