济南市大明湖治理前后水环境变化分析及治理对策

刘洪林 曲 玲

一、前言

大明湖历史悠久，湖名见诸文字已有一千四百多年，至清代已形成“四面荷花三面柳，一城山色半城湖”的秀丽景色，是全国著名的风景游览区。由于历史遗留原因，大明湖南岸每天约有7000m3未经任何处理的生活污水排入湖内，造成了大明湖水质恶化。2007年10月济南市政府决定对大明湖进行扩建和整治，历时两年，扩建后总面积由74 hm2扩大到103.4 hm2，新增水面 11.7 hm2、陆地 17.7 hm2，挖湖65.1 万 m3，清淤 21.53 万 m3，大明湖水生态环境有了初步好转。但由于进入大明湖的污水尚未彻底截留，大明湖整体环境还没有达到预期效果。

本文收集整理了2004～2015年期间逐月的水环境监测资料，经过水环境质量和营养状态评价，分析了大明湖扩建治理前后的水质和水生态变化，并根据目前大明湖水环境质量状况，提出了维护大明湖水生态环境的治理措施。

二、水环境质量评价

1.水质类别评价

大明湖水功能区划为景观娱乐用水区，水质目标为水环境质量Ⅳ类标准。依据《地表水环境质量标准》，对2004～2015年水质进行逐月和年均值类别评价，见表1。

表1 大明湖2004～2015年水质类别评价结果表

由表1可见，大明湖扩建治理前（2004～2008年）水环境质量较差，超出水功能区目标占监测频次的46.7%，其中Ⅴ类水质占30.0%，劣Ⅴ类水质占16.7%，劣Ⅴ类主要集中在汛期（7～9月）。治理后 2009～2015年水环境质量有明显好转，水环境质量符合Ⅳ类以上标准的频次已由治理前的53.7%上升到76.2%。超出Ⅳ类水质主要出现在2011年和2013年的非汛期（3～5月）。

大明湖主要超标项目有总磷、五日生化需氧量（BOD5）和化学需氧量（COD）。说明大明湖水环境的特征，即湖体水质含磷、氮量较高，且具有一定的可生化性（即生化需氧量略高）。而工业和有机污染指标（氨氮、化学需氧量、高锰酸盐指数）基本符合相应的水质标准。

2.富营养化评价

按照《地表水资源质量评价技术规程》（SL395-2007）中技术要求，选取总磷、总氮、叶绿素a和高锰酸盐指数，采用指数法，对大明湖2004～2015年监测资料进行营养状态评价，评价结果见表2。

由表2可见，大明湖扩建治理前后水体营养状态评价基本为中度富营养，扩建治理前营养状态指数在65～70之间，扩建治理后营养状态指数略有下降，在60左右。

表2 大明湖2004～2015年营养状态评价结果表

三、变化趋势分析

1.主要污染物质超标倍数分析

由水质评价结果得出，大明湖主要超标污染物总磷和五日生化需氧量，统计2004～2015年均值的超标倍数变化，见图1和图2。

由污染物质超标倍数变化图来看，大明湖扩建治理前五日生化需氧量和总磷超标倍数在0.7左右；扩建治理后除2013年枯水年份之外，超标倍数降至0.3以下，超标倍数整体下降。

2.季节性Kendall趋势分析

季节性Kendall检验法是将历年相同月份的水质资料进行比较，如果后面的值（时间上）高于前面的值记为“+”号，否则记作“-”号。如果加号的个数比减号的多，则可能为上升趋势，类似地，如果减号的个数比加号的多，则可能为下降趋势。分析结果可分为三类五级。三类为上升、下降和无趋势；五级为高度显著上升、显著上升、无趋势、显著下降和高度显著下降。

图1 大明湖五日生化需氧量超标倍数变化图

图2 大明湖总磷超标倍数变化图

图3 大明湖营养状态指数变化图

表3 大明湖2004～2015年趋势分析Kendall检验结果表

选取溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总磷、总氮、铜、锌、氟化物、硒、砷、汞、镉、铬（六价）、铅、氰化物、挥发酚、阴离子表面活性剂、硫化物、硫酸盐、氯化物、硝酸盐氮、铁、锰（25项），采用季节性Kendall检验方法对大明湖扩建治理前2004～2008年和治理后2009～2015年监测资料主要监测参数分别进行分析评价，评价结果见表3。

评价结果显示大明湖扩建治理前五年2004～2008年，氨氮、氯化物和阴离子表面活性剂是高度显著上升，总氮和硫酸盐是显著上升，溶解氧显著下降，说明治理前大明湖水质有继续恶化的趋势。治理后2009～2015年，只有氯化物高度显著上升，挥发酚显著下降，其他参数没有明显升降趋势。说明大明湖扩建治理后水质趋于稳定，恶化趋势受到有效控制。

3.富营养化变化分析

统计2004～2015年大明湖水体营养状态指数，见图3。

由图3可见，大明湖扩建治理前和扩建治理后富营养状态均各保持一个较为平稳状态，但从营养状态指数上来看，扩建治理前营养指数在65～70之间，扩建治理后基本维持在60左右，扩建治理后比扩建治理前降低了约10%。

四、污染成因及对策建议

1.污染成因

通过对大明湖扩建扩建治理前后水环境和水生态评价和变化分析得出，大明湖扩建治理后水环境和水生态发生了初步好转，但尚不能完全达到景观娱乐用水区Ⅳ类标准，分析其原因如下：

（1）据调查，大明湖扩建治理前每天约有7000 m3未经任何处理的生活污水排入湖内，扩建治理后，实施污水截流4000 m3，但仍有3000m3进入湖区。

（2）大明湖是由城内众泉汇流而成的天然湖泊，清洁水源主要来自市区诸泉的汇聚。据分析，大明湖每天需要清洁水源3.83万m3，市区诸泉的水量满足不了大明湖所需的清洁水源需求。

（3）大明湖经过扩建后，总面积由74hm2扩大到 103.4hm2，新增水面 11.7hm2，湖内环境容量有所提高，但由于湖区内水体流动较慢，水体自净能力需要进一步提高。

2.对策建议

大明湖扩建治理后，人为排污和缺少清洁水源补充是影响大明湖水体进一步好转的主要原因，为此提出以下建议：

（1）加大大明湖的治污力度，收集和拦截全部排向大明湖的废水，汇集到污水处理厂处理后达标排放，实现公园以外工业和生活污水的“零入湖”。

（2）引入清洁水源，在清洁泉水进入湖区同时，将污水处理厂处理达标的水重新引入湖区，保证湖区对清洁水源的要求，提高湖区水体的环境容量。

（3）增加湖区喷水设施，加强水体与空气的交换，提高水体的自净能力■