骆马湖生态环境现状及其保护措施

申 霞，洪大林，谈永锋，王永平，董家根

(1.南京水利科学研究院，江苏南京 210029;2.南京市水利规划设计院有限责任公司，江苏南京 210006;3.江苏省水文水资源勘测局，江苏南京 210029)

骆马湖地处江苏省北部，是江苏省第4 大淡水湖泊，北临新沂，西连邳州，南接宿豫，东连马陵山，具有防洪、灌溉、航运、渔业、旅游、生态等多种功能和综合效益。骆马湖不仅是沂河、中运河洪水的主要调蓄湖泊，也是宿迁、新沂两市的重要水源地，又是国家南水北调东线输水工程的主要调节水库之一。因此，加强骆马湖的管理与保护，对保障水资源和水生态质量安全具有重要的战略意义。笔者在对骆马湖及周边水系水文特征进行调查的基础上，取样分析骆马湖水质、底质及出入湖河道的生态环境现状，并对湖泊污染的主要来源进行计算解析，旨在为制定骆马湖污染控制及水生态保护方案提供参考。

1 水文特征

根据2005 年骆马湖地形测图可知，骆马湖死水位20.50 m(废黄河高程)时，相应水面面积为200 km2，库容为2.55 亿m3;正常蓄水位23.00 m时，相应水面面积为287 km2，库容为9.18 亿m3;设计洪水位25.00 m 时，水面面积320 km2，库容15.95亿m3。根据洋河滩历年水位资料统计，骆马湖多年日平均水位为22.44 m，历史最低水位为17.85 m，最高水位为25.47 m。年水位变幅为1.90 ～5.73 m，年换水约10 次，为典型的过水型湖泊。骆马湖周边水系及采样点位置见图1。

骆马湖的主要入湖河道有中运河、沂河，上游来水经骆马湖调蓄后，分别由嶂山闸经新沂河下泄入海，由皂河闸进入骆南中运河，由洋河滩闸进入总六塘河。根据2011 年骆马湖出入湖河道及闸涵逐月实测流量资料，计算出中运河、沂河、皂河翻水站年入湖水量分别为17.9 亿m3、14.4 亿m3、6.9 亿m3，合计39.2 亿m3;皂河闸、洋河滩闸、嶂山闸出湖水量分别为3.6 亿m3、4.8 亿m3、16.4 亿m3，合计24.8 亿m3，可见入湖流量最大的是中运河，出湖流量最大的是新沂河。2004 年入、出湖总水量分别为88.7 亿m3和75.7 亿m3;2008 年入、出湖总水量分别为66.5 亿m3和68.5 亿m3。分析2003—2011年的出入湖水量资料可知，骆马湖出入湖水量年际间差别较大，主要是由于降水量的不均衡导致的;同时出入湖总水量呈现出逐年减少的趋势。

图1 骆马湖周边水系及采样点位置示意图

2 生态环境现状

2.1 采样点布置及分析方法

在湖区7 个点采集柱状泥样，分析其中的TP、TN 及总有机碳(TOC)含量。分析方法如下:实验室自然风干样品，经研磨过100 目筛后，采用高氯酸-硫酸酸溶-钼锑抗比色法测定TP，重铬酸钾-硫酸消化-凯氏法测定TN，重铬酸钾-硫酸消解法测定TOC［1］。同时采用改良彼德森采泥器(开口面积0.025 m2)，在湖区7 个点采集湖底松软底质，现场筛洗后捡出底栖动物，置于福尔马林溶液固定，带至实验室分类、计数、称重。

2.2 湖体水质及富营养化状况

2.2.1 水质评价

骆马湖湖区及主要出入湖河道水质监测值及评价结果见表1。根据GB 3838—2002《地表水环境质量标准》，骆马湖湖区及周边河道DO 浓度满足Ⅰ类水标准，CODMn满足Ⅱ类标准，NH+4-N 和TP 满足Ⅲ类水标准(注:TN 指标不参与水质评价)。各点实测pH 值在9.6 ～10.2 之间，与标准中规定的pH 值范围6 ～9 相比，呈微碱性。1 ～5 号采样点位于骆马湖周边河道，总体上看，出湖河道水质好于入湖河道(沂河、中运河(北))水质。其中沂河的TP、TN质量浓度最高，分别达0.074 mg/L、8.88 mg/L;中运河(北)TP 质量浓度次之，为0.055 mg/L，这两条河道接纳骆马湖上游山东及江苏两省沿河城镇排放的污水，水质相对较差。6 ～12 号采样点位于骆马湖湖区，水质好于周边河道，从水质浓度的空间分布看，湖体西北部水质差于东南部，这是由于西北片有中运河及沂河客水汇入，而这两条河流接纳上游排污。分析1991—2011 年骆马湖水质资料［2-5］可知，历年来该湖区水环境质量总体上无明显恶化趋势，冬季水质好于夏季，湖体水质维持在Ⅱ～Ⅲ类，营养盐浓度略有上升的趋势。

表1 2011 年骆马湖湖区及出入湖河道水质状况

2.2.2 富营养化评价

湖泊富营养化综合评价是对湖泊富营养化发展过程中某一阶段营养状态的定量描述。常用的湖泊富营养化评价方法有营养状态指数法、营养度指数法、评分法、生物指标评价法。笔者选择Chl-a、SD、TN、TP、CODMn等5 个水质指标，采用营养状态指数法计算式(1)～(5)对骆马湖湖区营养状态进行评价。根据营养状态指数计算式(6)得到各指标的营养指数，将各指数进行算术平均得到骆马湖综合营养指数，结果见表2。由表2 可见，骆马湖目前处于中营养化状态，离富营养化水平较近。

表2 2011 年骆马湖营养状态指数计算结果

2.3 沉积物分析

前人对骆马湖沉积物分布及粒度开展研究［6］，结果表明骆马湖软底泥主要集中于东南湖区，面积约126 km2，砂质底主要分布在东北部和西部河口三角洲处，硬底基本处于砂质底与软底的过渡带以及西北部易出露湖区，分布范围较广，仅次于软泥区。

本次调查中，在湖区水质取样点同时采集了沉积物样品，表层2 cm 沉积物中营养盐和有机质的含量分析结果见表3。从表3 可见，虽然骆马湖为过水性湖泊，但沉积物中营养物含量仍较高，已接近中等污染湖泊的水平。其中TP 质量分数在0.031%～0.048%之间，TN 质量分数在0.10% ～0.30%之间，TOC 质量分数在0.51% ～ 2.02% 之间。而1998 年2 月骆马湖沉积物采样分析结果为TN 质量分数平均在0.10% ～0.25%之间，TP 质量分数则在0.03%左右［6］。显然，骆马湖在过去的10 余年间，沉积物中营养盐含量呈明显增加趋势。从表3还可见，6 号和11 号点沉积物营养盐和有机质较高，而西北湖区沉积物中营养盐含量相对较低。上覆水中营养盐空间分布规律却与此相反，这是由于骆马湖西北湖区为采沙区，表层富含有机质的沉积物已基本被清除。

表3 2011 年骆马湖湖区各采样点沉积物中营养盐及有机质质量分数 %

2.4 水生生物资源

2.4.1 浮游植物

2011 年11 月7 个水质采样点的浮游植物调查表明，骆马湖浮游植物共有蓝藻、硅藻、隐藻、甲藻、裸藻、绿藻、金藻7 门30 属。其中硅藻门质量分数最高，占湖泊浮游植物总量的44.8%;其次是绿藻门，占22.8%;金藻门占19.8%;隐藻门占8.9%;裸藻门占1.8%;甲藻门占1.1%;蓝藻门质量分数最低，占0.8%。近年来藻类生物量有明显增长趋势［7］，且受上游来水影响较大，上游来水污染严重时，营养物质大量入湖，浮游植物生长旺盛。此外，骆马湖浮游植物分布具有明显的季节性和区域性，春季种类少，秋季种类多。

2.4.2 底栖生物

2011 年11 月对骆马湖湖区7 个水质采样点的底栖生物进行取样分析，其中水栖寡毛类包括苏氏尾鳃蚓、霍甫水丝蚓、厚唇嫩丝蚓，软体动物包括铜锈环棱螺、长角涵螺、大沼螺，以及寡鳃齿吻沙蚕。各采样点底栖生物的密度和生物量统计结果见表4。从底栖生物样品分析结果看，6 号、9 号底栖生物量较丰富，全湖平均生物密度和生物量分别为211.4 个/m2和23.6 g/m2。1976 年江苏省水产科学研究所对骆马湖底栖动物调查的生物量是288.2～338.9 g/m2，1997 年为90.61 g/m2，1998 年为85.99 g/m2，种类达26 种;2005 年由于河蚬大量发现，生物量达571.1 g/m2，底栖生物种类为8 种［8］。很显然，近10 余年骆马湖底栖生物的种类和数量均有明显减少。

3 污染源解析

3.1 入湖排污

骆马湖流域包括邳州市、新沂市、宿豫区、泗阳县。其中邳州市处于骆马湖的上游，区域内的工业、生活、农业污染源经部分处理后，排入中运河，最终进入骆马湖。新沂市尾水排入新沂河，宿豫区和泗阳县尾水排入六塘河，最终汇入黄海。因此，骆马湖流域内的工业、农业、生活等污染总量可以通过入湖河道的污染物总量来反映。根据2011 年入湖河道的流量及污染物浓度，计算得到2011 年中运河和沂河进入骆马湖的NH+4-N、TN、TP、CODMn等污染物总量分别为934 t、17735 t、398 t、14154 t。资料显示［9］，历年来通过周边河道入湖的NH+4-N、TN、TP 呈增加趋势。

3.2 渔业养殖排污

骆马湖渔业养殖起步于1995 年，由此湖区养殖模式由单一捕捞走上了养捕结合的道路。作为养殖型湖泊，主要通过人为方式向水体内投喂大量饵料，以达到养殖鱼类的高产。随着近些年养殖规模的不断扩大，投喂的饵料不断增加，随饵料入湖的营养盐也与日俱增。投喂的饵料除部分为鱼类摄食外，未利用的饵料及鱼类排泄物成为湖泊营养盐的来源之一，势必加速湖水的富营养化，造成水质恶化。骆马湖湖区主要的渔业养殖方式为网围、网箱养殖，现有网围面积约3 128 hm2、网箱面积约50 hm2，年养殖增产量约0.9 万t。渔业养殖排污计算的方法较多，如根据鱼体内N、P 含量、饵料中N、P 含量等［10］，但各种方法计算的结果有一定的出入。结合骆马湖养殖的鱼种，根据文献［11］选取养殖排污质量比如下:TN为3.36 g/kg、TP 为0.58 g/kg、COD 为25.4 g/kg，由此可计算得到养殖业进入骆马湖水体的TN、TP、COD总量分别为30.20 t/a、5.20 t/a、228.60 t/a。

3.3 船舶污染

骆马湖作为京杭运河的一部分，承担着江苏省南北向的航运交通重任，船舶污染是骆马湖水污染防治过程中一个不容忽视的问题。船舶污水包括生活污水及含油废水，污染物产生量按式(7)、(8)计算。

式中:M1为生活污染物产生总量，kg/d;Q 为航段船舶流量，艘/a;L 为航段长度，km;P 为船舶工作人员数，人/艘;W 为船员生活污染物产生当量，kg/(人·d);T 为船舶平均航行时间，h/d;u 为船舶平均航速，km/h;K 为日流量不均匀系数;M2为石油类产生总量，kg/d;I 为航段油废水产生量，L/(d·艘);ρ 为船舶油废水石油类平均质量浓度，mg/L。

根据实地调研，2011 年中运河骆马湖航段船舶流量约为37 万艘，日流量不均匀系数取1.2，航段长度为11 km，船舶平均航速为30 km/h，平均船舶工作人员6 人/艘，平均航行时间6 h/d。根据文献［11］，船员生活污染物中COD、TN、TP 的产生当量分别为73 g/(人·d)、12.9g/(人·d)、1.05g/(人·d)，船舶油废水产生量取实验平均值为6.74 L/(d·艘)，油废水石油类平均质量浓度取238 mg/L(考虑到现状油废水经重力分离后排放)。由此计算得到骆马湖航道内船舶产生的COD、TN、TP、石油类总量为11.90 t/a、2.10 t/a、0.18 t/a、0.04 t/a。

3.4 底泥释放污染

据调查，骆马湖由于水体交换快，湖水年交换次数为10 次，底质冲刷剧烈，湖底大部分没有底泥覆盖，为硬质湖底，有底泥覆盖的面积仅为126 km2，占全湖面积的33.7%。由于硬质湖底释放入水体的营养盐非常少，一般都忽略不计。范成新等［6］进行了不同温度下骆马湖柱状沉积物N、P 释放速率及释放量计算，结果显示全湖内源N、P 负荷分别约为1 113.2 t/a 和12.5 t/a。根据本次采集的沉积物中营养盐含量与以上实验所采用的沉积物营养盐含量类比，估算出骆马湖底泥释放TN、TP 的量约为1 447.00 t/a 和16.00 t/a。

表4 2011 年骆马湖湖区各采样点底栖生物密度及生物量统计结果

3.5 湿沉降污染

骆马湖正常蓄水位时，水面面积为287 km2。2011 年，嶂山闸、皂河闸平均降雨量为772.6 mm，进入骆马湖的水量为2.22 亿m3。降雨中TN、TP 质量浓度分别为1.516 mg/L、0.063 mg/L［12］，计算出降雨进入骆马湖的TN、TP 量分别为336.60 t、14.00 t。

3.6 地表径流污染

骆马湖四周建有堤防，堤内为湖滨滩地，无耕地及居民点。堤内植被生长良好，截留了地表径流中的部分污染物，因此通过地表径流进入骆马湖的TN、TP 量较少，约为14.46 t/a 和2.59 t/a［12］。

3.7 各污染源贡献率

选择TN、TP 两项指标分析骆马湖污染来源的构成比例，结果见表5。由表5 可见，中运河和沂河的汇入，是骆马湖中营养盐的主要来源，占全湖污染来源的90%以上。除此之外，贡献率从大到小依次为底泥中营养盐的释放、大气湿沉降、渔业养殖、地表径流、船舶污染。

表5 骆马湖各污染源总量排放及贡献率

4 生态环境保护对策

湖泊有其自身的生命特征和运动规律，只有遵循湖泊的自然规律，保护湖泊的健康生态，才能实现湖泊资源环境为人类社会的可持续利用。根据骆马湖生态环境现状及污染源解析结果，提出以下建议。

a. 防治水污染。骆马湖作为南水北调东线工程重要的调蓄水库，其水质的好坏对于整个工程至关重要。根据江苏省骆马湖流域水污染防治规划中的治污规划，拟通过改扩建区域内污水处理厂控制工业及城镇生活点源，同时加强船舶污染治理，减轻石油类的排放。为防止因调水水质污染对沿线工农业生产及居民生活产生不利影响，需建立水质监测及预警系统，制定防范预案，最大限度减少水污染危害，保证用水安全。

b. 控制富营养化。近年来骆马湖湖区及入湖河道营养盐浓度有增加的趋势，为从源头上控制污染物入湖，必须对中运河及沂河沿线的农业面源污染进行整治，采取工程或非工程措施进行截污导流。此外，湖泊内源污染也不容忽视，为了增加渔业产量，饵料的大量投放使得其利用率降低，未被吞食的饲料直接沉入水底，使淤积物越积越多，成为养殖型湖泊沉积物污染的主要来源。因此，控制骆马湖流域内的面源污染以及湖泊的内源释放，是解决湖泊富营养化的重要途径。

c. 保护水生生物栖息地。建立骆马湖湖滨湿地保护区是保护水生生物资源的最有效途径。鉴于骆马湖湿地生物资源多样性现状，应加快湿地自然保护区的建设及管理，制定正确的政策并进行科学的规划，确定保护、治理、开发和利用湿地资源的总体方针。林业、水利、航运、水产、环保、农业等部门相互协调，确保骆马湖生态保护的全局性和长远性。

目前湖区过度采沙，除易造成滩地、湖岸工程坍塌威胁防洪安全外，还影响着船舶的正常航运秩序，增加了船舶溢油溢液等水污染事故的发生概率，因此严格控制采沙规模、提高船舶风险防范能力，亦是维护骆马湖生态安全的有效途径。

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