東湖水環(huán)境研究報告

東湖水污染研究匯報1背景簡介東湖，降水豐富，常年濕潤，我國最大的“城中湖”。擁有120多種島嶼、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，其中東沙湖水系重要湖泊有沙湖、東湖、楊眷湖，北湖水系重要湖泊有嚴(yán)西湖、嚴(yán)東湖、北湖。由于隅堤建設(shè)，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)絡(luò)。發(fā)揮著多種功能：碰到降雨時，雨水的調(diào)蓄功能;湖區(qū)周圍的動植物，改善生態(tài)的功能;極具魅力的湖區(qū)風(fēng)景增進(jìn)了旅游業(yè)的發(fā)展，景觀功能;農(nóng)業(yè)方面，水產(chǎn)養(yǎng)殖的功能;都市工業(yè)方面，供水功能——影響著武漢的都市環(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，伴隨武漢都市化的迅速發(fā)展，越多的外來人口匯集，東湖湖區(qū)周圍人口密度不停增長，加上工業(yè)、種植業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，以及市政控制水環(huán)境的基本設(shè)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點源污染為了都市污水的排放的便捷，東湖與污染嚴(yán)重沙湖連通，導(dǎo)致大量污水流入東湖，使東湖的水質(zhì)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,其中某些池塘被承包下來作為漁業(yè)養(yǎng)殖使用，很大程度上減少了水體的自凈能力,雪上加霜。東湖水生態(tài)群落構(gòu)造被破壞，其成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非點源污染都市地表徑流、降雨和底泥污染等面源污染原因?qū)е聳|湖水質(zhì)惡化：湖區(qū)周圍地區(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，并且導(dǎo)致東湖周圍地區(qū)空氣中的塵埃、有害氣體和顆粒物隨降雨的過程進(jìn)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(xué)性污染）3.1東湖富營養(yǎng)化3.1.1污染物與污染源一般認(rèn)為富營養(yǎng)化發(fā)生所必備的條件原因歸納為如下幾種方面：（1）合適的溫度條件、光照和充足的氮、磷等營養(yǎng)鹽；（2）硅、鐵等元素量適度；（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(dāng)上述四個條件均比較合適時，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(jì)七十年代后期的東湖整體處在營養(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)展現(xiàn)富營養(yǎng)化狀態(tài)。水生植物在二十世紀(jì)七十年代后急劇變化，群落構(gòu)造變得趨于簡樸，中小型浮游生物極具增長，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，東湖的污染物重要是氮、磷兩種元素。點源污染方面，重要原因就是生活污水污染和工業(yè)廢水污染所導(dǎo)致的。有關(guān)氮：目前我國對于生活污水、生活垃圾的管控不嚴(yán)，生活污水大量排放進(jìn)入東湖，具有尿素、氨氮為重要氮形態(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(jìn)入之后直接導(dǎo)致東湖水質(zhì)污染超標(biāo)。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，具有大量的有機物的餌料通過人工投放進(jìn)入水體，使東湖水質(zhì)嚴(yán)重超標(biāo)。再加上農(nóng)田徑流挾帶的大量氨氮和硝酸鹽氮進(jìn)入水體后，變化了其中原有的氮平衡，增進(jìn)某些適應(yīng)新條件的藻類種屬迅速增殖，覆蓋了大面積水面。水體中的過量磷重要來源于肥料、農(nóng)業(yè)廢棄物和都市污水。在都市污水中磷酸鹽的重要來源是洗滌劑，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；另首先尚有其內(nèi)源作用．即水體中的底泥在還原狀態(tài)下會釋放磷酸鹽，從而增長磷的含量，尤其是在某些因硝酸鹽引起的富存養(yǎng)化的湖泊中——都市污水的排入使之愈加復(fù)雜化，使該系統(tǒng)迅速惡化，雖然停止加入磷酸鹽，問題也不會處理——數(shù)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(hù)層作用一般是不會參與混合的，可當(dāng)?shù)讓铀趿康投幵谶€原狀態(tài)時一般在夏季分層時出現(xiàn)．保護(hù)層消失，從而使磷酸鹽釋入水中。3.1.2污染危害（1）影響水體的溶解氧；（2）減少水體的透明度；（3）使水味變得腥臭難聞；（4）向水體釋放有毒物質(zhì)；（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，尤其是磷，是控制東湖藻類生長的重要原因，也是其富營養(yǎng)化的重要限制性因子。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重要污染物總磷是通過點源污染導(dǎo)致的，因此對于點源污染方面，應(yīng)限制湖泊周圍的排污口排放的污染物濃度并嚴(yán)格控制排污口的數(shù)量，盡量減少排污口。湯菱湖、后湖、廟湖這三個子湖泊的重要污染物總磷則來自于內(nèi)源污染，就是底泥，現(xiàn)階段處理底泥污染最佳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(fù)的措施也可以使底泥污染減少。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)源污染導(dǎo)致的。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重要原因，也是其富營養(yǎng)化的重要限制性因子。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應(yīng)它的所需養(yǎng)料中數(shù)量至少的一種。在合適的溫度、光照條件、pH值、硅鐵以及其他營養(yǎng)物質(zhì)充足的條件下，植物的生長取決于外界供應(yīng)它們養(yǎng)分至少的一種或兩種。）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。自以來，東湖湖區(qū)周圍的大多數(shù)排污口己關(guān)閉，可是仍舊有些的排污口沒有完全關(guān)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(zhì)進(jìn)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(jìn)入人體后，重要累積于肝、腎內(nèi)和骨骼中。能引起骨節(jié)變形，自然骨折，腰關(guān)節(jié)受損，有時還引起心血管病。這種病潛伏期10數(shù)年，發(fā)病后難以治療。Cd濃度0．2～1．1mg／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(jìn)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(jìn)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(xué)遷移重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，輕易生成沉淀物。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(zhì)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。重金屬離子由于帶正電，在水中易于被帶負(fù)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，這也使重金屬輕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導(dǎo)致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種長期的次生污染源，很難治理，當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生變化時有也許重新釋放出來，會成為二次污染源。（3）氧化還原作用。由于氧化還原作用的成果，使得重金屬在不一樣條件下的水體中以不一樣的價態(tài)存在，而價態(tài)不一樣其活性與毒性也不一樣。無機汞在水體底泥中或在魚體中，在微生物的作用下，可以轉(zhuǎn)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、死亡等過程所進(jìn)行的遷移。過程比較復(fù)雜，它既是物理化學(xué)問題，也服從生物學(xué)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(gòu)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(fù)法等。2化學(xué)法：化學(xué)混凝沉淀法、離子還原法、離子互換法、電動力學(xué)修復(fù)法等。3生物法：植物修復(fù)法、動物修復(fù)法、微生物和藻類修復(fù)法等。但對于東湖這個特定對象而言，大范圍的修復(fù)措施很有限，結(jié)合修復(fù)效果而言，生物修復(fù)是目前比很好的措施：（1）植物修復(fù)法：運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)許多水生植物可以很好地吸取水中的重金屬離子：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(fù)法：應(yīng)用某些優(yōu)選的魚類以及其他水生動物品種，在水體中吸取、富集重金屬，然后把它們從水體中驅(qū)除以到達(dá)水體重金屬污染修復(fù)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(fù)法：運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(jìn)行固定和形態(tài)的轉(zhuǎn)化。3.3其他污染從上表不難看出，除了重要的污染外，東湖的需氧性有機物污染也十分嚴(yán)重。在這里進(jìn)行簡介：有機物可分為自然生成的有機物和人工合成的有機物。自然形成的有機物特性極不穩(wěn)定，易于被生物降解，轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無機物。在有氧的條件下，好氧微生物作用，重要產(chǎn)物為二氧化碳、水,等穩(wěn)定物質(zhì)；在無氧條件下，即厭氧微生物作用，重要產(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(yán)重影響環(huán)境衛(wèi)生，會導(dǎo)致公害。生活污水和諸多工業(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)等廢水中都具有此類有機物。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(zhì)。當(dāng)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(dāng)水中溶解氧減少至4mg／L如下時，魚類和水生生物將不能在水中生存。從而導(dǎo)致魚類和水生物死亡。假如完全缺氧，則有機物將轉(zhuǎn)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(zhì)變黑發(fā)臭，導(dǎo)致水環(huán)境嚴(yán)重惡化。水體污染中有機物污染的程度，可用化學(xué)需氧量衡量（CoD）和生化需氧量（BOD）表達(dá)。4應(yīng)對總方略4.1治理（1）污染專題治理。（針對超標(biāo)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，尤其是在進(jìn)入雨季豐水期時，降下的暴雨會形成大面積的積水，都市徑流將空氣中的污染物與地面的污染物帶入湖水中，導(dǎo)致嚴(yán)重的污染。因此，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保護(hù)（1）加強控污。（污水濃度、污水總量、污水容量控制。通過從武漢市第四季度污水處理廠監(jiān)測數(shù)據(jù)成果的調(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(zhì)基本都到達(dá)國家排放原則標(biāo)）（2）提高環(huán)境容納量。（根據(jù)下表管理）4.3治理制度問題處理（1）各部門多方治理，權(quán)責(zé)交叉與分歧，缺乏責(zé)任機制；（2）資金局限性且缺乏有效的市場機制；（3）缺乏有效的合作機制；（4）缺乏有關(guān)的法律法規(guī)；（5）監(jiān)督體系的建設(shè)。5東湖水環(huán)境展望根據(jù)《武漢都市總體規(guī)劃（-）》，它明確了構(gòu)建“武漢大東湖”生態(tài)水網(wǎng)的規(guī)劃理念和規(guī)定，并將大東湖水系作為武昌-江夏片水網(wǎng)的關(guān)鍵，通過建設(shè)嚴(yán)西湖