东湖水环境研究报告

1、东湖水污染研究报告1背景介绍东湖，降水丰富，常年湿润，我国最大的“城中湖”。拥有120多个岛屿、112千米湖 岸线、区域汇水面枳375平方千米。其水系分布共东、西、北三面，为长江围绕，并显现出 西高东低的地形趋势。可分为东沙湖水系和北湖水系，其中东沙湖水系主要湖泊有沙湖、东 湖、杨眷湖，北湖水系主要湖泊有严西湖、严东湖、北湖。由于隅提建设，湖面养殖等原因， 东湖被分为水果糊、郛郑湖、汤菱湖、庙湖、团湖、后湖、喻家湖等子湖。大东湖水系在历 史上与长江是相连的，各湖泊间也有一定的水力联系。发挥着多种功能：遇到降雨时，雨水 的调蓄功能；湖区周边的动植物，改善生态的功能；极具魅力的湖区风景促进了旅游业

2、的发展，景观功能；农业方面，水产养殖的功能；城市工业方面，供水功能影响着武汉的城市环境、东湖开发区的经济、社会可持续发展。近儿十年来，随着武汉城市化的快速发展，越 多的外来人口聚集，东湖湖区周围人口密度不断增加，加上工业、种植业和水产养殖、旅游 产业的快速发展，以及市政控制水环境的基本设施的不完善，污水整体面枳32. 5平方千米。 2东湖污染概述2. 1点源污染为了城市污水的排放的便捷，东湖与污染严重沙湖连通，造成大量污水流入东湖，使东 湖的水质急剧下降；为了交通便利，填湖修路，把完整的东湖分割成一块块池塘，其中一些池 塘被承包下来作为渔业养殖使用，很大程度上降低了水体的自净能力，雪上加霜。东

3、湖水生 态群落结构被破坏，其结果就是水中的浮游生物的数量激增，湖水向富营养化状态发展。2. 2非点源污染城市地表径流、降雨和底泥污染等面源污染因素导致东湖水质恶化：湖区周边地区会因 降雨形成地表径流，将地表的大量污染物带入湖中；降雨初期形成的地表径流中，污染物不 仅量大且浓度非常高，而且造成东湖周边地区空气中的尘埃、有害气体和颗粒物随降雨的过 程进入东湖水体，致使东湖水环境受到污染；底泥污染详见下文。3污染项目类型（化学性污染）3. 1东湖富营养化衣2.2 /k湖各/湖泊2008-2013年水质炎别和枵拆状态农湖泊名称水成类别赀养衔数背养状态郭郑湖v57轻度甫析养汤菱湖iv55较度南背养厄湖i

4、ii50中芮养h1湖iii50中货养庇湖劣v68中度商営养小潭湖iv54轻度苗背养符箕湖劣v65中废南营养夔州湖v55轻皮黹营养喻农湖劣v68中戊富货并水果湖劣v70中度离货养表2.32014年东湖水质监测表湖泊名称所在地功能类别水质现状薷养状态较上一年水果湖武m区/v轻度苗背养好转东湖东湖风衆区iiiiv轮度富背养变無tr-v城ilf湖们名你水mi炎別妞iii炎“w礦iia猝状公後別1尔湖iv中度富2沙湖v中w灰：2016<|:|水期湖北打：k点湖扪水浈尨测faui 览厶序号湖泊水所在城市名称水质炎別超iii类标灌項目营界状态级别1梁子湖ii一中番界2iii中霣鞾3細湖v棚，化找m*中

5、宸菖sff4后苗湖iii-0中8科5棚1v总化，*戤量.五日trjtm.高(2麟鉍脚较赓葛嚣界6ivsa中营鞟卿i湖ivs抜妗度慕g养siv9番水湖vett.化学5mi量.五日生化需级量.rr.石狼重度畜琶养10»又 <井计洲湖财劣vaw.化孥霣氧量.k亂xukinsn石油费中度葛番ft3.1.1污染物与污染源一般认为富营养化发生所必备的条件因素归纳为以下几个方面：(1) 适宜的温度条件、光照和充足的氮、磷等营养盐；(2) 硅、铁等元素量适度；(3) 含溶解氧充足；(4) 水流流态缓慢，水体更新周期长。只有当上述四个条件均比较适宜时，才会出现某种优势藻类“疯狂增长”的现象，形成

6、水华。 东湖在二十世纪七十年代后期的东湖整体处于营养化状态，并向富营养化发展，仅仅用了几 年时间东湖水体就己经呈现富营养化状态。水生植物在二十世纪七十年代后急剧变化，群落 结构变得超于简单，中小型浮游生物极具增加，湖中产生了大量的浮游动植物、底栖动物及 水生植物、生物多样性指数骤降。经检测，东湖的污染物主要是氮、磷两种元素。点源污染 方面，主要原因就是生活污水污染和工业废水污染所导致的。关于氮：目前我国对于生活污 水、生活垃圾的管控不严，生活污水大量排放进入东湖，含有尿素、氦氬为主要氬形态的生 活污水和人畜粪便，排入水体后会使正常的氮循环变成“短路循环”；而工业废水进入之后 直接导致东湖水质污

7、染超标。以及东湖曾经是武汊市市区比较重要的水产养殖区域，在水产 养殖过程中，含有大量的有机物的蚪料通过人工投放进入水体，使东湖水质严重超标。再加上农田径流挟带的大量氨氮和硝酸盐氮进入水体后，改变了其6原有的氮平衡，促进某些适 应新条件的藻类种属迅速增殖，覆盖了大面枳水面。水体中的过量磷主要来源于肥料、农业 废弃物和城市污水。在城市污水中磷酸盐的主要来源是洗涤剂，它除了引起水体富营养化以 外，还使许多水体产生大量泡沫：以及来自外来的工业废水和生活污水；另一方面还有其内 源作用.即水体中的底泥在还原状态下会释放磷酸盐，从而增加磷的含量，特别是在一些因 硝酸盐引起的富存养化的湖泊中城市污水的排入使之

8、更加复杂化，使该系统迅速恶化， 即使停止加入磷酸盐，问题也不会解决多年来在底部沉积了大量的富含磷酸盐的沉淀 物由于不溶性的铁盐保护层作用通常是不会参与混合的，可当底层水含氧量低而处于还原状 态时通常在夏季分层时出现.保护层消失，从而使磷酸盐释入水中。表2-3大东湖面源污染负荷表污染来源化学需氣量(t/atn(t/a)tp(t/a)城市面游3228-4843242-32224-40化肥农药51.828.453.5620.65农村曲源牛.活污染源61.3212.49浼mk痄m一149.2424.52小计一315.9286.06总计3228-4843557.92-637.921 10.06-126.

9、063.1.2污染危害(1) 影响水体的溶解氧；(2) 降低水体的透明度；(3) 使水味变得腥臭难闻；(4) 向水体释放有毒物质；(5) 对水生生态的不利影响。3. 1.3污染治理通过上面的分析：氮磷营养盐，特别是磷，是控制东湖藻类生长的主要因素，也是其富 营养化的主要限制性因子。若要控制水体的富营养化，则必须控制水体氮嶙等营养盐的含量 及其比例。经调查，水果湖，郭郑湖和庙湖这三个子湖泊的主要污染物总嶙是通过点源污染 造成的，所以对于点源污染方面，应限制湖泊周围的排污口排放的污染物浓度并严格控制排 污口的数量，尽量减少排污口。汤菱湖、后湖、庙湖这三个子湖泊的主要污染物总磷则来自 于内源污染，就

10、是底泥，现阶段解决底泥污染最好的措施是挖出湖底淤枳的底泥，考虑长 期发展，则用生态修复的方法也可以使底泥污染降低。在总氮污染方面，其中四个湖泊：水 果湖、郭郑湖、后糊和庙湖的总氬污染都是内源污染造成的。因此，底泥的清除工作势在必 行。故而氮磷营养盐，尤其是磷，是控制东湖藻类生长的主要因素，也是其富营养化的主要 限制性因子。若要控制水体的富营养化，则必须控制水体氮磷等营养盐的含量及其比例。(利 贝格最小值定律指出：植物生长取决于外界提供给它的所需养料中数量最少的一种。在合适 的温度、光照条件、ph值、硅铁以及其他营养物质充分的条件下，植物的生长取决于外界 供给它们养分最少的一种或两种。)3.2重

11、金属污染3.2. 1污染物与污染源东湖各重金属污染程度大小为cdzncupbnicr。自2003年以来，东湖湖区周 边的大多数排污口己关闭，可是依旧有些的排污口没有完全关闭，这是东湖水的工业废水污 染源；此外，各类废旧电池和废旧电子用品的随意丢弃；以及底泥中吸附的重金属物质进入 水体之后的二次污染均是重要来源。3. 2. 2污染危害以cd为例：cd是一种枳累富集型毒物，进入人体后，主要累枳于肝、肾内和骨骼中。 能引起骨节变形，自然骨折，腰关节受损，有时还引起心血管病。这种病潜伏期10多年， 发病后难以治疗。cd浓度0. 21. 1mg/l可使鱼类死亡，浓度0. 1mg/l时对水体的自 净作用有

12、害，如日本富山事件。工业含cd废水的排放，大气cd尘的沉降和雨水对地面的冲 刷，都可使cd进人水体。cd是水迁移性元素，除了 cds外，其他cd的化合物均能溶于水。 进人水体的cd还可与无机和有机配位体生成多种可溶性配合物。重金属在水环境中的物理化学迁移主要包括下述三种作用。(1) 沉淀作用。重金属在水中可生成氢氧化物，也可以生成硫化物或碳酸盐。这些化 合物的溶度枳都很小，容易生成沉淀物。最终使重金属污染物在水体中的扩散速度和范围受 到限制，从水质自净方面看这是有利的，但大量重金属沉积于排污口附近的底泥中。(2) 吸附作用。重金属离子由于带正电，在水中易于被带负电的胶体颗粒所吸附。吸 附重金属

13、离子的胶体，随水流向下游迁移，但大多会很快地沉降下来。因此，这也使重金属 容易富集在排水口下游一定范围内的底泥中。沉淀作用和吸附作用都会造成大量重金属沉枳 于排污口附近的底泥中。沉积在底泥中的重金属是一个长期的次生污染源，很难治理，当环 境条件发生变化时有可能重新释放出来，会成为二次污染源。(3) 氧化还原作用。由于氧化还原作用的结果，使得重金属在不同条件下的水体中以 不同的价态存在，而价态不同其活性与毒性也不同。无机汞在水体底泥中或在鱼体中，在微 生物的作用下，能够转化为毒性更大的有机汞(甲基汞)。生物迁移是指重金属通过生物体 的新陈代谢、生长、死亡等过程所进行的迁移。过程比较复杂，它既是物

14、理化学问题，也服 从生物学规律。所有重金属都能通过生物体迁移.并由此使重金属在某些有机体中富集起来， 经食物链的放大作用，构成对人体的危害。3.2.3治理措施1物理法：河流稀释和换水法、吸附法、生物膜修复法等。2化学法：化学混凝沉淀法、离子还原法、离子交换法、电动力学修复法等。3生物法：植物修复法、动物修复法、微生物和藻类修复法等。但对于东湖这个特定对象而言，大范围的修复方法很有限，结合修复效果而言，生物修 复是目前比较好的方法：(1) 植物修复法：利用重金属枳累或超重金属枳累水生植物，将水体中的重金属提取 出来，富集输运到植物体内，然后通过收割植物将重金属从水体清除出去。目前，人们已经 发现

15、许多水生植物能够较好地吸收水中的重金属离子：水浮莲、印度葵、香蒲和芦苇都己被 用来处理污水。(2) 动物修复法：应用一些优选的鱼类以及其它水生动物品种，在水体中吸收、富集 重金属，然后把它们从水体中驱除以达到水体重金属污染修复的目的。此法需驯化出特定的 水生动物，并且处理周期较长、费用高，后续处理费用较大，要大力推广比较困难。(3) 微生物和藻类修复法：利用水体中的微生物或者向污染水体中补充经驯化的高效 微生物对水体重金属进行固定和形态的转化。3. 3其他污染从上表不难看出，除了主要的污染外，东湖的需氧性有机物污染也十分严重。在这里进 行简介：有机物可分为自然生成的有机物和人工合成的有机物。自

16、然形成的有机物特征极不稳定，易于被生物降解，转化为稳定的无机物。在有氧的条件下，好氧微生物作用，主要产物 为二氧化碳、水，等稳定物质；在无氧条件下，即厌氧微生物作用，主要产物为甲烷、二氧 化碳、水、硫化氢、氛气等既有毒害作用，又有恶臭味，严重影响环境卫生，会造成公 害。生活污水和很多工业废水，如食品工业、石油化工工业、制革工业、焦化工业等废水中 都含有这类有机物。虽然好氧分解的产物无害，但在分解过程中要消耗水体或环境中的溶解 氧，故有机物又称为好氧物质。当水体中有机物浓度较高时，微生物耗氧量很大，从大气中 补充的氧不敷需要，会使水中溶解氧的含量下降，当水中溶解氧降低至4mg/l以下时，鱼 类和

17、水生生物将不能在水中生存。从而导致鱼类知水生物死亡。如果完全缺氧，则有机物将 转入厌氧分解，生成大量硫化氢、氛气、硫醇等带恶臭的气体，使水质变黑发臭，造成水环 境严重恶化。水体污染中有机物污染的程度，可用化学需氧量衡量(cod )和生化需氧量(bod) 表示。4应对总方略4. 1治理(1) 污染专项治理。(针对超标项目精确举措)(2) 污染内源、点源、面源治理。(武汉常年都是湿润的环境，特别是在进入雨季丰 水期时，降下的暴雨会形成大面积的枳水，城市径流将空气中的污染物与地面的污染物带入 湖水中，造成严重的污染。所以，东湖未来面临的污染状况十分紧急，不管从内源、点源和 面源污染来看都得引起重视)

18、4.2保护(1) 加强控污。(污水浓度、污水总量、污水容量控制。通过从武汉市2014年第四季 度污水处理厂监测数据结果的调查，目前武汉市大部分排放入湖中的工业污水和生活污水的 水质基本都达到国家排放标准标)(2) 提升环境容纳量。(根据下表管理)发3.2水环境承®力各衍标权艰系数n穌层准则展权重衔标层权fi全年降水墩0.15炮农水资源甩0.25水资源0.2水资源利用率0.35全年城市供水儆0.15城区人口0.1城布化水平0.2n内生产总值0.2水环境承杜会经济0.5工业实现増加仉0.2我力发展策三产业实现增加位0.2城市暝民生活用水s0.1工业用水艰复率0.1污水年抟放景0.1生态环境0.3工业废水抟放达标率0.2生活污水集中处理率0.2城区绿化覆葙率0.3污水处理总量0.14. 3治理制度问题处理(1) 各部门多方治理，权责交叉与分歧，缺少责任机制;(2) 资金不足且缺乏有效