武汉东湖水资源环境质量研究进展

罗雨夕

摘要：在文献资料分析研究的基础上，针对武汉东湖生态质量下降、水污染严重等问题，详细论述了国内对东湖湖泊水资源环境进行的水质污染成因调查、富营养化状况分析、沉积物重金属分布特性、湿地生物多样性现状以及治理方略与措施等应用研究状况。基于前人及现有的研究成果，提出了东湖水资源环境质量的改善在于整个东湖区域生态环境优化的治理对策。

关键词：东湖湖泊;水资源环境;水污染与富营养化;沉积物重金属分布;湿地生物多样性;治理方略与措施

中图分类号：X52

文献标识码：A

文章编号：1674-9941（2018）8-0008-03

1 引言

东湖位于武汉市武昌区的东北部，整体面积32.5km2，是长江中游一个浅水型内陆湖泊。作为国内水域面积最大的城中湖，东湖发挥着调蓄雨水、生态调节、景观娱乐、水产养殖、生活供水等多种功能，对武汉城市环境、经济、社会可持续发展有着重要影响。近年来，由于东湖区域内三大产业的加速发展和城镇化建设的进程加快，东湖湖泊资源消耗频率增大，使东湖生态环境质量严重下降，对社会造成了不良影响，国务院、地方政府以及社会机构都十分重视。国内专家学者对东湖生态环境资源污染特征进行了定性定量分析研究，丰富和发展了东湖水资源环境整治的方法和对策，对实现东湖生态环境的综合治理和湖泊资源可持续发展具有重要作用。

2 东湖水质与富营养化研究

东湖作为武汉市第二大内陆湖泊，出现的水质污染和富营养化成为了东湖水资源环境研究的主要问题。找到东湖水质污染原因以及治理水环境污染的有效办法，对更好地控制东湖水体富营养化与改善东湖水质具有重要意义。

2.1 东湖水质污染成因研究

湖区水质污染来源主要有两方面，一是点源污染，二是面源污染。点源污染就是城市居民当中产生的生活污水和周边工业区排放出的污染物;面源污染就是城市地表径流、降雨和底泥污染等污染源[1]。点源污染产牛的污水，未经处理就直接排放到湖里，污水中所含大量营养物质进入湖泊，使湖区水体的富营养化程度加剧。面源污染即湖区周边地区因降雨形成地表径流，将地表的大量污染物带人湖中.污染物不仅量大且浓度非常高。

周新萌等的研究，表明了点源污染和面源污染直接导致了东湖水质污染超标恶化以及水质的富营养化[2]。而陈威等也提出，东湖富营养化的形成主要是水体中磷元素过量，主要原因是点源污染。并指出在控制点源污染的同时，控制面源污染也十分重要[3]。

2.2 东湖水质与富营养化关系研究

水体富营养化已成为当前严重影响生态安全、制约社会经济发展、降低居民生活质量的一大因素。湖泊水质的富营养化主要是由于N/P等营养元素的过量排放，在湖泊生态系统中积累并超过其负荷能力造成的。一般来说，湖区水体质量与富营养化呈正比例关系。水体污染程度愈重，富营养化程序愈高。

陶新园等通过定点定时采样、水质分析等方法，对东湖不同区域不同月份水体水质和富营养化进行了研究。结果表明，东湖4个区域湖水细菌总数与湖水富营养化程度呈现正相关[4]。甘义群等对东湖富营养化做出了分析，采用营养状态指数法对东湖富营养化进行评价，结果表明：富营养化的水体占到整个面积的六成以上[5]。

從以上研究成果町以看出，随着城市化建设的脚步加快，社会经济的高速发展大幅增加了武汉城市水资源的消耗与利用。污水排放力度的增大带来的是污染负荷加剧，使得城市水生态系统结构和水体功能的遭到严重破坏。东湖污染主要由湖区周围生活污水、工业废水、渔业饵料、地表径流汇入造成。而湖岸曲折、湖堤分隔，导致湖水流速慢，水质更新缓慢，湖泊自身对污染物的稀释自净能力弱。这些都直接导致了东湖水质污染超标，水质恶化，进而导致水质富营养化。

3 东湖沉积物重金属分布特性研究

重金属是一类难降解、易积累、毒性大的环境污染物。重金属污染具有移动性大和中毒浓度低的特点，不仅会对水体生态环境造成影响，还会通过食物链积累而损害水生生物和人类健康。因此，了解水体重金属污染现状，调查重金属污染问题，显得尤为重要。

喻劲松等探讨了重金属污染元素在武汉主要类型湖泊环境体系各要素（水体、底泥、生物）间的地球化学行为、重金属污染元素在湖泊水体、底泥中的分布特点，指出重金属污染元素在湖泊底泥中，主要以铁锰氧化物的形式存在[6]。刘振东等应用主成份分析方法，对武汉市东湖主体湖区的沉积物30个代表性样品12种元素进行分析，确定沉积物的重金属污染源的主要类型，分析评价了东湖主体湖区的沉积物的污染程度[7]。李晓明等用BCR连续提取法研究了武汉东湖沉积物中重金属元素的分布特征，并评价了武汉东湖沉积物中重金属的生态风险[8]。孙宇婷等分析了9种重金属在东湖水域植物体内的分布现状及各部位对重金属的富集能力。结果表明：水生植物金鱼藻、青萍和水葫芦对重金属富集系数较大，可作为水体修复植物，净化被重金属复合污染的水体[9]。张婷等使用电感耦合等离子体质谱仪（ICP - MS）测定了东湖不同湖域沉积物柱状样中9种重金属含量，对重金属元素的垂向分布特征进行了研究，并采用地累积指数法对重金属的污染程度进行评价[10]。周帆琦等采用七步连续提取法，探讨了东湖子湖（郭郑湖、庙湖）及南湖柱状沉积物中的水环境特征、不同赋存形态磷的垂向分布特征及所占的百分比，并分析了各形态磷之间的相关性[11]。

水生植物大都对重金属有很强的吸收富集能力，且植物组织中重金属的含量与水环境中重金属的含量呈正相关[12～14]。因此利用水生植物修复重金属污染水体的应用前景十分广阔。传统的物理和化学处理方法修复重金属污染的水体，存在着成本高、耗能大、操作困难、二次污染的风险等缺点。而利用水生植物、水生动物或微生物等生态修复技术对重金属离子进行吸收、容纳、转移，具有经济、高效、环境友好、操作简便等优点，被认为是一项使水体得到净化的绿色修复技术，具有广泛的应用价值和前景[15～16]。

目前，一种生态浮岛修复技术，即通过浮岛中的水生植物吸收并净化水中污染物的技术，可望成为未来湖泊生态修复的研究重点[19]。

4 东湖湿地生物多样性研究

据统计，近70年来，东湖水生植物的多样性指数降低，大部分水生植物群落结构趋于单优化。其主要原因是由于湖泊的富营养化、草食性鱼类的过度放养和生态环境的严重破坏造成的。水体的富营养化使得东湖水生植物的多样性、群落结构以及分布等都发生了巨大的变化。因此，调查和分析东湖水生植物的多样性和分布情况，一方面了解水生植物对富营养环境的适应能力，另一方面掌握湖泊富营养化导致水生植物的变化特征。

钟爱文等对武汉东湖的4个主要湖区沿岸带的水生植物进行了调查。结果表明：东湖现存水生植物共计16科17属19种;东湖主要水生植物群落类型有7种，植物群落分布面积为0.13 km2，仅占东湖总面积的0.48%[20]。戴欢等采用典型抽样法，对东湖落雁景区南部木本植物的树种组成、多样性指数等进行了调查统计分析。结果表明：东湖落雁景区南部木本植物种类共有116种;整体植物群落的Shannon - Wienner指数为0.8142，Simpson指数为0.8195，Pielou均匀度指数为0. 1712[zl。吴振斌等对东湖水生植物进行调查，结果表明，东湖现存水生维管束植物共计20科25属33种，分布面积仅占东湖总面积的0.7%。与1957年、1962～1963年和1988～1994年相比，东湖水生植物的种类、分布面积和生物量进一步减少[22]。严国安等根据1992～1993年调查结果并结合前人研究资料，讨论了东湖水生植物群落30多年来的动态及其与富营养化和渔业养殖等因素的关系，从物种生理、生活史、生殖对策、种间关系等方面探讨了水生植物群落演替的物种替代机制及其演替模式[23]。

东湖的水生植物种类繁多，其数量在20世纪70年代后急剧变化，造成东湖水生植被衰退的主要原因包括寓营养化作用加剧、过度放养草食性鱼类和人类活动的影响。水生植物群落结构变得趋于简单·中小型浮游生物极具增加，导致东湖湖泊的生物多样性指数骤降。水生植物优势种有金鱼藻、狐尾藻、大茨藻、青萍、水鳖、水葫芦、荇菜、荷花、菱等水生植物，由于受到环境因素的影响，常常难以大面积成活，或者难以形成稳定的种群或群落[24]。目前，东湖水生植物多分布在水深较浅、风浪较小的沿岸或湖湾水域。

5 东湖治理方略与措施研究

东湖的水污染严重影响了武汉城市建设，阻碍了社会经济可持续发展。武汉市政府为了提高东湖的水质，改善东湖的水环境，动用了近二十亿资金，花费了大量的人力物力及财力，通过近几年的全力整治，水质情况有明显的好转，虽然没有彻底解决水环境污染问题，但东湖的水质趋于稳定，没有恶化。因此，探求有效的东湖水环境污染综合防治方略和措施，实现武汉市社会、经济与环境可持续发展具有深远的意义。

王权根据东湖严重的水环境污染问题，提出汲取发达国家成功经验，应对解决东湖水体富营养化污染问题。同时，加强建立法治，通过相关的治污法规来严格管控污染源，规范水资源的管理[25]。陈语哲等阐述了东湖水污染的控制措施，包括综合治理、加强政府环保意识、提高公民环保意识、实施TMDL计划等[26]。李桂娥提出借鉴云南洱海在水污染治理和保護方面取得的成功经验，采取控制污染源与生态修复相结合，工程措施与管理措施相结合的综合办法，对东湖湖泊进行“铁腕治污”[27]。严国安等根据东部湖水环境污染的来源、水环境污染状况，结合国内有关湖泊治理，水生生态系统恢复及再发展研究和应用的方法、技术及其进展，提出了东湖水环境污染控制和恢复的措施及对策[28]。汪常青等结合武汉市湖泊水环境现状分析，提出了加强管理组织模式与政策法规;提高工程的科技含量，重点实施湖泊生态修复工程;发展水经济，形成新的产业增长点;加强水文化建设，提高市民的环保意识等一整套适合武汉湖泊整治的综合途径[29]。张朝提出，东湖必须从传统风景名胜区的角色转型为具有明显游憩性、生态性的城市公园，主要途径为：构建以公共服务为日的的政府服务管理与财政体系;构筑外嗣景观保护带;进行以游憩和生态功能为基础的空问布局;构建区外公共交通与区内绿色交通系统;完善生态保护措施并加强环境控制力度[30]。

从以上研究可以看出，东湖污染治理是一项长期而艰巨的任务，也是一项艰苦而复杂的系统工程。近几年来，武汉市政府通过不断治理的同时，建立的东湖生态旅游风景区，不仅保护了东湖湿地，而且通过生态修复使东湖的水质逐步得到提升。目前，东湖景区内的水质为Ⅳ类水质。

6 对策及建议

东湖湖泊水环境资源保护与建设，时空尺度大、涉及因素多，受到各方面因素的制约，有许多问题尚处于探索之中。十九大报告指出：“建设生态文明，树立和饯行绿水青山就是金山银山的理念;建设美丽中国，为人民创造良好生产生活环境。”生态文明建设就是要打赢污染防治的攻坚战，还给人民一个山清水秀的优美牛态环境。因此，武汉东湖水资源环境质量的改善在于整个东湖区域的生态环境优化，包括保护湿地生物多样性，对破坏的湿地生态环境进行修改和重建，对内外源污染进行截流与治理，统筹规划和划分水体功能区等内容。

（1）坚持以自然的方式治理，重建和恢复东湖湖泊生态系统平衡。配制不同类型和层次的陆生植物群落，及时涵养雨水，有效过滤污水;重建湖泊中水生植物群落，吸收湖水和底泥中的营养物质，削减东湖湖泊中的营养负荷;发展优质鱼类为主的渔业生产模式，放养浮游动物和底栖动物，完善东湖湖泊食物链。

（2）加强外源污染的截流处理和内源污染的治理，遏制东潮湖泊的富营养化，缓解东湖的污染压力。东湖的外源污染包括点源污染的治理和面源污染的防治。点源污染除了加强污水收集、处理及外排等工作，还应从源头人手，彻底截断污染严重的源头。东湖的面源污染，应增加防治，建立湖岸湿地缓冲区，减少直接排入东湖的污染物，起到一定的缓冲作用。