東湖水環(huán)境研究報(bào)告

東湖水污染研究報(bào)告1背景介紹東湖，降水豐富，常年濕潤(rùn)，我國(guó)最大的“城中湖”。擁有120多個(gè)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(zhǎng)江圍繞，并顯現(xiàn)出西高東低的地形趨勢(shì)?？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)殖等因素，東湖被分為水果糊、郛鄭湖、湯菱湖、廟湖、團(tuán)湖、后湖、喻家湖等子湖。大東湖水系在歷史上與長(zhǎng)江是相連的，各湖泊間也有一定的水力聯(lián)系。發(fā)揮著多個(gè)功效：碰到降雨時(shí)，雨水的調(diào)蓄功效;湖區(qū)周邊的動(dòng)植物，改善生態(tài)的功效;極具魅力的湖區(qū)風(fēng)景增進(jìn)了旅游業(yè)的發(fā)展，景觀功效;農(nóng)業(yè)方面，水產(chǎn)養(yǎng)殖的功效;都市工業(yè)方面，供水功效——影響著武漢的都市環(huán)境、東湖開發(fā)區(qū)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。近兒十年來，隨著武漢都市化的快速發(fā)展，越多的外來人口聚集，東湖湖區(qū)周邊人口密度不停增加，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(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(diǎn)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，造成大量污水流入東湖，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(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)發(fā)展。2.2非點(diǎn)源污染都市地表徑流、降雨和底泥污染等面源污染因素造成東湖水質(zhì)惡化：湖區(qū)周邊地區(qū)會(huì)因降雨形成地表徑流，將地表的大量污染物帶入湖中；降雨早期形成的地表徑流中，污染物不僅量大且濃度非常高，并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(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(xiàng)目類型（化學(xué)性污染）3.1東湖富營(yíng)養(yǎng)化3.1.1污染物與污染源普通認(rèn)為富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)生所必備的條件因素歸納為下列幾個(gè)方面：（1）適宜的溫度條件、光照和充足的氮、磷等營(yíng)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(zhǎng)。只有當(dāng)上述四個(gè)條件均比較適宜時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)某種優(yōu)勢(shì)藻類“瘋狂增加”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(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，并向富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)展，僅僅用了幾年時(shí)間東湖水體就己經(jīng)呈現(xiàn)富營(yíng)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(jiǎn)樸，中小型浮游生物極具增加，湖中產(chǎn)生了大量的浮游動(dòng)植物、底棲動(dòng)物及水生植物、生物多樣性指數(shù)驟降。經(jīng)檢測(cè)，東湖的污染物重要是氮、磷兩種元素。點(diǎn)源污染方面，重要因素就是生活污水污染和工業(yè)廢水污染所造成的。有關(guān)氮：現(xiàn)在我國(guó)對(duì)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，含有尿素、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(huì)使正常的氮循環(huán)變成“短路循環(huán)”；而工業(yè)廢水進(jìn)入之后直接造成東湖水質(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，含有大量的有機(jī)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)新條件的藻類種屬快速增殖，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，它除了引發(fā)水體富營(yíng)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(huì)釋放磷酸鹽，從而增加磷的含量，特別是在某些因硝酸鹽引發(fā)的富存養(yǎng)化的湖泊中——都市污水的排入使之更加復(fù)雜化，使該系統(tǒng)快速惡化，即使停止加入磷酸鹽，問題也不會(huì)解決——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)層作用普通是不會(huì)參加混合的，可當(dāng)?shù)讓铀趿康投幵谶€原狀態(tài)時(shí)普通在夏季分層時(shí)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(duì)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(yíng)養(yǎng)鹽，特別是磷，是控制東湖藻類生長(zhǎng)的重要因素，也是其富營(yíng)養(yǎng)化的重要限制性因子。若要控制水體的富營(yíng)養(yǎng)化，則必須控制水體氮磷等營(yíng)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(gè)子湖泊的重要污染物總磷是通過點(diǎn)源污染造成的，因此對(duì)于點(diǎn)源污染方面，應(yīng)限制湖泊周邊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(gè)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)階段解決底泥污染最佳的方法是挖出湖底淤積的底泥，考慮長(zhǎng)久發(fā)展，則用生態(tài)修復(fù)的辦法也能夠使底泥污染減少。在總氮污染方面，其中四個(gè)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，底泥的去除工作勢(shì)在必行。故而氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽，特別是磷，是控制東湖藻類生長(zhǎng)的重要因素，也是其富營(yíng)養(yǎng)化的重要限制性因子。若要控制水體的富營(yíng)養(yǎng)化，則必須控制水體氮磷等營(yíng)養(yǎng)鹽的含量及其比例。（利貝格最小值定律指出：植物生長(zhǎng)取決于外界提供應(yīng)它的所需養(yǎng)料中數(shù)量最少的一種。在適宜的溫度、光照條件、pH值、硅鐵以及其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)充足的條件下，植物的生長(zhǎng)取決于外界供應(yīng)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。自以來，東湖湖區(qū)周邊的大多數(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；另外，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。能引發(fā)骨節(jié)變形，自然骨折，腰關(guān)節(jié)受損，有時(shí)還引發(fā)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(shí)對(duì)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(duì)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，其它Cd的化合物均能溶于水。進(jìn)人水體的Cd還可與無機(jī)和有機(jī)配位體生成多個(gè)可溶性配合物。重金屬在水環(huán)境中的物理化學(xué)遷移重要涉及下述三種作用。（1）沉淀作用。重金屬在水中可生成氫氧化物，也能夠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。最后使重金屬污染物在水體中的擴(kuò)散速度和范疇受到限制，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(huì)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疇內(nèi)的底泥中。沉淀作用和吸附作用都會(huì)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種長(zhǎng)久的次生污染源，很難治理，當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生變化時(shí)有可能重新釋放出來，會(huì)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，使得重金屬在不同條件下的水體中以不同的價(jià)態(tài)存在，而價(jià)態(tài)不同其活性與毒性也不同。無機(jī)汞在水體底泥中或在魚體中，在微生物的作用下，能夠轉(zhuǎn)化為毒性更大的有機(jī)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(zhǎng)、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。全部重金屬都能通過生物體遷移．并由此使重金屬在某些有機(jī)體中富集起來，經(jīng)食物鏈的放大作用，構(gòu)成對(duì)人體的危害。3.2.3治理方法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、離子交換法、電動(dòng)力學(xué)修復(fù)法等。3生物法：植物修復(fù)法、動(dòng)物修復(fù)法、微生物和藻類修復(fù)法等。但對(duì)于東湖這個(gè)特定對(duì)象而言，大范疇的修復(fù)辦法很有限，結(jié)合修復(fù)效果而言，生物修復(fù)是現(xiàn)在比較好的辦法：（1）植物修復(fù)法：運(yùn)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(yùn)到植物體內(nèi)，然后通過收割植物將重金屬從水體去除出去?，F(xiàn)在，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多水生植物能夠較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解決污水。（2）動(dòng)物修復(fù)法：應(yīng)用某些優(yōu)選的魚類以及其它水生動(dòng)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)除以達(dá)成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(dòng)物，并且解決周期較長(zhǎng)、費(fèi)用高，后續(xù)解決費(fèi)用較大，要大力推廣比較困難。（3）微生物和藻類修復(fù)法：運(yùn)用水體中的微生物或者向污染水體中補(bǔ)充經(jīng)馴化的高效微生物對(duì)水體重金屬進(jìn)行固定和形態(tài)的轉(zhuǎn)化。3.3其它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(jī)物污染也十分嚴(yán)重。在這里進(jìn)行介紹：有機(jī)物可分為自然生成的有機(jī)物和人工合成的有機(jī)物。自然形成的有機(jī)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(jī)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——現(xiàn)有毒害作用，又有惡臭味，嚴(yán)重影響環(huán)境衛(wèi)生，會(huì)造成公害。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)等廢水中都含有這類有機(jī)物。即使好氧分解的產(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(jī)物又稱為好氧物質(zhì)。當(dāng)水體中有機(jī)物濃度較高時(shí)，微生物耗氧量很大，從大氣中補(bǔ)充的氧不敷需要，會(huì)使水中溶解氧的含量下降，當(dāng)水中溶解氧減少至4mg／L下列時(shí)，魚類和水生生物將不能在水中生存。從而造成魚類和水生物死亡。如果完全缺氧，則有機(jī)物將轉(zhuǎn)入?yún)捬醴纸猓纱罅苛蚧瘹?、氨氣、硫醇等帶惡臭的氣體，使水質(zhì)變黑發(fā)臭，造成水環(huán)境嚴(yán)重惡化。水體污染中有機(jī)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(duì)總方略4.1治理（1）污染專項(xiàng)治理。（針對(duì)超標(biāo)項(xiàng)目精確舉措）（2）污染內(nèi)源、點(diǎn)源、面源治理。（武漢常年都是濕潤(rùn)的環(huán)境，特別是在進(jìn)入雨季豐水期時(shí)，降下的暴雨會(huì)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，造成嚴(yán)重的污染。因此，東湖將來面臨的污染狀況十分緊急，不管從內(nèi)源、點(diǎn)源和面源污染來看都得引發(fā)重視）4.2保護(hù)（1）加強(qiáng)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解決廠監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果的調(diào)查，現(xiàn)在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)基本都達(dá)成國(guó)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治理制度問題解決（1）各部門多方治理，權(quán)責(zé)交叉與分歧，缺少責(zé)任機(jī)制；（2）資金局限性且缺少有效的市場(chǎng)機(jī)制；（3）缺少有效的合作機(jī)制；（4）缺少有關(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)的核心，通過建設(shè)嚴(yán)西湖、