新发展阶段太湖治理与保护关键问题探讨

2021-04-02 23:34贾更华戴晶晶吴亚男邵嫣婷
中国水利 2021年5期
关键词:入湖太湖流域水华

贾更华,戴晶晶,吴亚男,徐 彬,邵嫣婷

(水利部太湖流域管理局,200434,上海)

2008年5月,国务院批复《太湖流域水环境综合治理总体方案》(以下简称《总体方案》),开启了太湖治理与保护的实践。“还太湖一盆清水”是太湖流域水环境综合治理的总体目标。在国务院相关部委和江苏、浙江、上海地方各级人民政府的共同努力下,太湖治理取得了显著成效。2008—2020年,在太湖流域经济总量增长近3倍、人口增加1 000多万的背景下,太湖水质持续好转,富营养化趋势得到遏制,河网水环境质量得到提高,连续13年实现确保饮用水安全、确保不发生大面积水质黑臭的“两个确保”目标。但是,目前治理现状下的太湖与让人民满意的幸福湖之间仍存在较大差距。世界各地诸多湖泊治理的经验教训表明,湖泊生态系统一旦受损,治理与修复将是一个漫长的过程。中共中央、国务院印发《长江三角洲区域一体化发展规划纲要》,明确要继续实施太湖流域水环境综合治理。步入新发展阶段,人民群众对持久水安全、优质水资源、健康水生态、宜居水环境、先进水文化提出了更高的要求,太湖流域也将迎来新一轮的治理与保护,须坚持问题导向,坚持以更加精准务实的举措,解决流域水资源、水环境、水生态面临的问题。

一、2008—2020年太湖水环境治理成效

2008—2020年,在太湖流域水环境综合治理省部际联席会议的统筹安排下,水利部门主要开展的工作有:协同推进流域水环境治理的工作机制创新,建立了环太湖城市水利工作联席会议机制、太浦河水资源保护省际协作机制、太湖流域省际边界地区水葫芦联合防控工作机制等,并建立我国首个跨省湖泊湖长高层次议事协调平台——太湖淀山湖湖长协商协作机制,流域议事沟通和协作机制不断完善;加快构建流域综合治理骨干工程体系,太湖流域防洪减灾、水资源配置、水环境改善三位一体的综合治理格局逐步完善,“引得进、蓄得住、排得出、可调控”的流域综合治理骨干工程体系基本形成;全面加强依法治水管水,《太湖流域管理条例》于2011年经国务院颁布施行;引江济太有效保障流域供水安全,2008—2020年,通过望虞河年均引长江水16.14亿m3,引水入湖7.10亿m3,有效增加了流域水资源量,加速了太湖及河网水体循环,提高了流域水环境容量;积极推动水生态修复和河湖整治,每年打捞蓝藻约170万~190万t;加强节水型社会建设,2007—2020年,太湖流域年用水量逐年下降,万元GDP用水量从130 m3降至35 m3,降幅达73%;逐步完善太湖流域水资源监测和预警体系,推进涉水信息共享。

在国务院相关部委和流域内地方政府的共同努力下,经过污染源治理、水利工程调控、水生态修复、科技创新等涉及多部门的综合治理后,太湖流域水环境得到改善,水环境治理获得综合成效。

一是饮用水供水安全保障程度显著提升。流域水源地布局不断优化,水源地水质持续改善。太湖流域已基本形成以长江、太湖—太浦河—黄浦江、山丘区水库及钱塘江为主,多源互补互备的供水水源布局,基本实现城乡一体化供水,太湖流域重要水源地基本做到“水量保障、水质合格”。

二是太湖水质明显改善。根据太湖流域管理局监测,2020年太湖水质总体评价为Ⅳ类,比2007年提升2个水质类别,主要水质指标高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮平均浓度分别为4.24 mg/L(Ⅲ类)、0.08 mg/L(Ⅰ类)、0.073 mg/L(Ⅳ类)、1.45 mg/L(Ⅳ类),与2007年相比分别下降16.9%、79.5%、1.3%、38.2%。其中,氨氮和总氮已达到国家发展改革委等五部委印发的《太湖流域水环境综合治理总体方案(2013年修编)》(以下简称《总体方案(2013年修编)》)中明确的水质目标。

三是入湖河流及河网水环境质量得到较大改善。22条主要入太湖河道中,2007年水质为劣Ⅴ类的河流有12条,2015年降至0条,劣Ⅴ类全面消除。2020年,22个主要入太湖河道控制断面中,8个断面水质达到或优于Ⅲ类,12个为Ⅳ类,2个为Ⅴ类。34个省界河流断面中,18个断面水质达到或优于Ⅲ类,占52.9%,较2007年提高30个百分点。

二、太湖治理与保护面临的问题及原因分析

1.太湖总磷浓度高的主要原因

消除太湖富营养化,总磷和总氮是主要治理对象,其中总磷是关键的控制指标。《总体方案(2013年修编)》中确定的太湖2020年水质目标中,总磷指标是0.05 mg/L,但2020年太湖实际总磷指标比控制目标高出46%。在入太湖河道水质有所改善的情况下,总磷指标仍过高的主要原因是入湖污染物总量远超水体水环境容量。研究表明,太湖总磷主要来自径流输入,外源比例达85%。《总体方案》根据太湖流域水环境综合治理的水质目标,明确90%保证率枯水年太湖总磷的水环境容量是514 t/a。根据太湖流域管理局对主要入湖河道水质、水量的同步监测数据分析计算入太湖污染物总量,结果表明:2007—2019年入湖总磷总负荷量是2.775万t,年均入湖总磷负荷2 135 t,是枯水年太湖总磷水环境容量的4.15倍。长期超负荷输入是太湖总磷居高不下的根本原因。

2.蓝藻水华时空变化及其原因

蓝藻水华即水体中蓝藻骤然大量增殖的现象。太湖蓝藻水华的发生是太湖水质问题的直接表象,与水体中氮磷营养盐浓度直接相关。目前,太湖氮磷营养盐过剩的状况尚未得到根本扭转,藻型生境已经形成,只要气温、光照、风力等外部条件具备,蓝藻水华就可能大面积暴发。受东南季风影响,太湖西北部湖湾、竺山湖、梅梁湖和湖心区等是蓝藻水华主要发生水域,水华出现时间一般集中在每年5—8月。近10年来,太湖蓝藻水华的分布范围逐步扩展到全湖大部分水域,水华出现的时间几乎扩展到全年。浮游生物量也出现了跳跃式增长,蓝藻平均密度从2010—2015年的3 214万cells/L升至2016—2020年的9 806万cells/L。蓝藻聚集死亡可能形成“黑水团”,导致水体水质异常,进而增加饮用水安全风险。

气候变化是影响太湖蓝藻水华发生面积和强度的重要原因之一。根据太湖流域管理局在太湖布设的平台山、贡湖和大浦口3个自动监测站的监测数据,太湖2007—2012年冬季(12月—次年3月)平均水温较2013—2019年上升了1.42℃。一般情况下,冬季水温上升有利于蓝藻越冬,监测结果也表明冬季水温和春季蓝藻水华强度具有较好的正相关性。另据太湖平台山风浪站的数据,2014—2019年5—10月平均风速比2007—2013年同期均值减小0.3 m/s,太湖区域夏季东南风减弱,有利于蓝藻生长和水华面积扩大。另外,蓝藻生长可增加底泥磷的释放和有机磷的转化,加快湖体磷循环,增加水体总磷含量。蓝藻生长大量消耗水中无机磷,通过分泌碱性磷酸酶加快死亡藻体分解,并将外源得到的有机磷转化为可利用的无机磷。简而言之,水体中总磷升高有利于蓝藻生长,同时蓝藻水华也能加快湖体磷循环,使水体总磷浓度进一步升高,两者相互促进,形成恶性循环。

三、以问题为导向的太湖治理与保护对策讨论

1.源头控制

源头治理是解决太湖入湖污染总量远超水环境容量问题的治本之策。从监测数据看,太湖径流输入的总磷中75%来自江苏湖西区,15%来自浙江浙西区,其余10%来自环湖其他河道。近10年太湖流域废污水排放量年均值为63.7亿t,若全部处理至污水一级A排放标准,则污水处理厂尾水年排放总磷约3 185 t。湖西区占全流域面积的21.4%,若将排放量按面积分摊,湖西区废污水处理后的尾水年排放总磷约681.6 t,考虑人口和产业布局,实际排放量理应略低。但近10年从湖西区排入太湖的总磷量年均高达1 609.8 t,可见湖西区有近2/3的入湖总磷来自非点源,且难以精确统计。对控磷的源头治理对策讨论如下:

(1)强化非点源治理

紧紧抓住约占太湖入湖总磷2/3的非点源治理。太湖流域农业水田大多仍采用粗放低效的漫灌方式灌溉,造成面源污染较严重。在加强监测评估的同时,需将面源治理作为流域控磷的重点治理方向,重点加强水稻田面源污染治理和灌溉用水管控,严控农药化肥使用量,禁止秸秆直接还田,强化农田固氮减磷治理措施,提高农业用水集约化水平。

(2)强化节水减排

节约用水的比例和污染物排放减少的比例基本相当。须进一步加快推进太湖上游区和环太湖地区节水型社会达标建设,目前该区域浙江杭嘉湖地区有县(市、区)25个,县域节水型社会建设达标的有11个,占44%;江苏苏锡常地区有县(市、区)22个,县域节水型社会建设达标的有6个,占27%。节水型社会建设是幸福河湖建设的必由之路,也是解决太湖水环境问题的根本性对策。虽然太湖流域是丰水地区,但减排需求较大,节水任务更为紧迫。

(3)加快推进流域产业结构绿色转型升级

引导和倒逼产业转型升级,减少污染物排放和入湖量。目前,太湖流域上游区污水处理水平基本达到或超过一级A排放标准,进一步提升污水处理水平的难度较大。更为可行的出路是产业结构绿色转型,将水资源作为经济社会发展的最大刚性约束,落实以水定城、以水定地、以水定人、以水定产,进一步减少点源排放量。

(4)强化源头控制的管理措施

经测算,若2010—2019年22条主要入湖河道的总磷浓度均达到0.12~0.13 mg/L的治理目标,则太湖径流输入总磷量可在现状的基础上减少36.2%。但是,2020年22条主要入湖河道总磷达到治理目标的只有6条。应在断面浓度控制目标全面实现的基础上,落实入湖总量控制目标。将入湖总磷量和浓度双控目标分解落实到每条河流、每个控制断面。

2.水环境承载能力扩容

在做好源头控制的前提下,重点实施生态修复工程,恢复河湖生态健康,提高流域水环境容量。

(1)加快推进国家水网体系建设,科学实施引江济太

下阶段,随着现代化国家水网体系的规划和建设,太湖流域将全面提升防洪排涝、水资源供给和水生态保护能力,太湖与长江、杭州湾的水力联系将进一步加强,利用太湖调蓄、北向长江引排、东出黄浦江供排、南排杭州湾的流域综合治理格局会得到进一步完善。实践证明,引江济太对保障太湖水资源、水环境、水生态安全,改善河湖水质,提高水体水环境容量,提高抗御环境风险的能力具有重要作用,随着望虞河后续工程实施,引江济太的作用将会有较大幅度提升。新孟河延伸拓浚工程的建成投入运行将进一步加强太湖与长江的水量交换,为流域水资源、水环境、水生态安全提供更多可调控的选项。

(2)更好地落实河长制湖长制

履行好河湖健康代言人和守护者的重要责任。管好“盛水的盆”,严格河湖水域岸线管理,依法划定河湖管理保护范围,严格水域岸线分区管理和用途管制,实现岸线资源节约集约利用。持续推进河湖“清四乱”,严格规范涉水活动,坚决整治侵占、破坏河湖行为。护好“盆里的水”,进一步加强河湖水资源保护,强化水资源消耗总量和强度指标控制,规范取用水行为。深入研究太湖生态敏感水位,开展太湖健康评价,推进河湖生态综合治理,打造美丽太湖。

(3)提升湖泊生态功能

找准太湖水生植被退化的主要原因,因地制宜、科学规划,依法、依规、科学开展湖泊生态修复,着力恢复和扩大太湖水生植被覆盖范围,构建太湖岸线芦苇带,辅助恢复东部湖区水生植被,最大程度恢复湖荡湿地,恢复提升湖泊生态功能。

(4)加强蓝藻打捞、科学收割水草

在饮用水水源地或其他重点水域,加强蓝藻打捞,避免蓝藻过量聚集死亡形成“黑水团”。避免水草过度生长区域水草枯死后形成“茭黄水”,采取科学的管控措施,对水草进行适度收割,既避免水草死亡腐烂对水质造成不良后果,又不影响来年水草的生长。

3.底泥清淤疏浚

当前有不少观点认为底泥疏浚是太湖治理的当务之急、太湖蓝藻治理的治本之策。从上述对太湖总磷及蓝藻水华分析中可以看出,太湖底泥虽在太湖总磷维持高浓度、蓝藻水华发生的过程中均有参与,但都不是直接的或主要的控制性因素。

每年太湖入湖泥沙量约40万~60万t,随水流出湖的泥沙量约10万~20万t,剩余约30万~40万t则沉积于太湖。每年沉积于太湖的泥沙量约占太湖常水位下容积的0.3‱~0.6‱,可见太湖的沉积速率十分缓慢。从太湖污染物通量平衡角度看,现阶段,太湖底泥对污染物的沉积、吸附作用大于释放作用,对太湖水质起净化作用。太湖水体自净过程中,湖体中的氮磷元素大部分沉积在湖底或吸附在底泥中,在波浪、湖流、生物扰动以及适宜的温度下,可能发生再悬浮而进入湖水中,成为“内源”。

据太湖局测算,太湖底泥释放的总磷、总氮量分别为入湖污染物总量的15%和11%左右,远远低于外源输入。太湖底泥对磷的贡献率很难通过监测获得准确的数据。长时期看太湖磷循环是平衡的,即太湖磷的输入量等于沉积量加输出量。目前通过径流输入和输出的磷有比较精确的长时间系列的监测数据,可据此测算磷在底泥中的沉积量:太湖2010—2019年年均径流输入磷为2 154.6 t,年均径流输出磷为634.9 t,湖内直接取水带出磷为117.4 t,也就是说,近10年平均每年有1 402.3 t磷净输入太湖,这些磷会沉积或吸附在太湖底泥中。

若经过充分的外源治理,底泥对磷的释放作用大于沉积吸附作用,则清淤疏浚就十分必要。现阶段,底泥疏浚还不是当前太湖治理中需要解决的主要矛盾,局部湖区的清淤疏浚不能解决太湖总磷高的问题,也不能解决太湖蓝藻水华多发频发问题。

四、结 语

通过对太湖水环境问题的讨论,可得出以下结论:当前太湖总磷长期居高不下的主要原因是入湖污染物总量远超水体环境容量。气候变化等因素驱动太湖蓝藻水华多发频发。针对当前太湖治理与保护最关键的问题是控磷,而控磷的关键在于源头控制和水环境扩容。建议加强非点源治理、节水减排、产业结构绿色转型升级,推进以望虞河后续工程等骨干工程构成的国家水网体系建设,更好地落实河长制湖长制,加强太湖水生植被恢复,加强对入湖污染物浓度和总量双控等技术和管理手段的应用。■

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