武汉东湖的生态环境变迁与恢复问题

武汉东湖的生态环境变迁与恢复问题摘要：武汉东湖的治理问题受到了各方面关注。本文根据东湖多年的环境监测、科学调查的数据、成果，概述东湖水生态环境从70年代来的演变、恶化和富营养化情况，分析了东湖近十多年来的治理成效和存在的问题。文章的重点在湖泊的恢复，就东湖的特点在内、外源治理、恢复响应时间、生物控制等介绍了国外的经验，并提出了建议。关键词：富营养化；生态系统；湖泊；恢复；污染治理1自然概况东湖汇水面积119km2；平常水位17.7m（吴凇高程）时，湖面积30.75km2，湖容积72.5X106m3。地属亚热带季风区，年降雨量：1150-1190mm，蒸发量1148mm，日照：1950-2050h/a,kJ/cm2,年均气温16.4ºC。东湖常年水深：2.21m，属长江中游的中型浅水型湖泊；湖水不存在温跃层，上下温差小，年均水温：18.6ºC。冬季湖面无冰。湖底质主要为重粘土和腐质泥，平均厚度0.5m。东湖原为开放性水系，50年代起逐渐成为受人为控制的半封闭、封闭型湖泊，由10个子湖组成。2社会经济概况东湖位于武汉市武昌地区，跨三个市（行政）区，周边集中了省政府机关、大专院校、科研院所、风景疗养；有东湖高新技术开发区，因东湖为国家风景名胜区而成立了东湖风景管理区。东湖汇水面积范围内，人口约80万；西部（水果湖地区）和西南部湖岸居民密集，企事业、文教单位云集，集中了70～80%的人口，人口密度8000人/km2以上。东湖南部也正开发为高新技术区。至上世纪80年代，周围农田面积还有22km2，以蔬菜、林果、养殖为主，近年已被大量开发、占用。3水生生物状况变迁由于水质污染逐年加剧，东湖水生态环境及水生生物状况在近30年里发生了相应的变化[1],[4],[5]。变化情况归纳如下：3.1浮游植物藻类：有的门类属数如金藻、黄藻大量减少，而蓝藻、绿藻增加，60年代东湖浮游植物以甲藻、硅藻为主，到80年代已被蓝藻、绿藻替代（见表1），蓝藻尤其突出，生物量占优势，浮游植物多样性指数逐年也明显降低。叶绿素a（Chla）：湖水中叶绿素a的含量代表湖中浮游植物的生物量，也是评价湖泊富营养化程度的一个指标。监测数据反映东湖6月-11月（夏、秋）的叶绿素a浓度较高，70年代以来呈增长趋势；从湖区分布来说，水果湖>郭郑湖>汤菱湖。3.2水生维管束植物群落60年代初的调查表明水生植物计有83种，分别隶属于53属29科。1963年全湖的植被占总面积的83%，黄丝草（Potamogetonmaakianus）遍布所有植物群丛中，后逐年减少，1975年调查发现已基本绝迹。维管束沉水植物—水生大型植物的消失导致浮游藻类的大量孳生，进一步压制了维管束植物的恢复。水生植物状况表明了东湖的水生态环境的总体恶化。表1东湖（郭郑湖）各门浮游植物组成（%）告年膊代冲林蓝藻桶硅藻池绿藻纸甲藻疗裸藻绍金藻嗽黄藻窝1956-5失7险11.8影17.85宁13.65翠44.45职0.85螺10.9需0.7湖1962-6钻3叙34.55凳5.5浅26.3游21.2循0.5荣11.8火0.1洲1973-7丑9物39.5公8.13详25.35流24.13页0.9礼2.3尊-普1980-8杜6桃34.2惕17肃.0被29.74释15.6尼0.8鬼2.66爱-3.3浮游动物与底栖动物60年代初共发现浮游动物203种，其中原生动物84种，轮虫82种，枝角类23种，挠足类14种。70年代后的调查发现，原生动物、轮虫的多样性指数呈下降趋势。底栖动物的种类60年代初记录了寡毛类18种，水生昆虫54种，软体动物41种。70年代末期的调查已发现各类种群数均显著下降。3.4鱼类资源据1970年以前的调查，东湖鱼类计有18科67种之多，有养殖鱼类：鲢、鳙、草、鳊鲂等，还有长江补水带来的天然鱼类：鲤、鲫、翘嘴红鮊、蒙古红鮊、鳜鱼等。目前，由于水体污染、自然生态环境恶化，大型水草的消失等因素，以较为耐污染的鲢、鳙等人工放养鱼类为主体；东湖水产养殖遍及全湖，面积达30km2，但年产鲜鱼1000t左右。战4天拴富营养化与生诵态恶化董始挂于射7橡0避年代后期的东冷湖多次营养化事水平调查研究浩均表明东湖总尸体处于富营养受化，但各子湖业有程度不同。衫湖北省与武汉著市环境监测站呆从昆7赌0插年代末开始水标质监测，透明肢度衣、顾T钥P能、高修锰酸盐指数斤、滚BOD亲5莫、攻K吵N婆、泽Chla如鸭（叶绿素工a折）锻受为常规测定与糠评价指标。以屠Vollen绳weider所与须Dillon赴以及其它方法馆评价均表明人令口密集西南部朝的水果湖、庙葱湖处于重富营禾养化水平，整液个郭郑湖的营禁养化水平也很忌高。从水质分袭析评价，水果阵湖、庙湖均什为朝V润类，郭郑湖神为茎I薄V贝类闪[1],[5切]疫说明了营养化猾水平与水质污短染程度密切相贸关。季综上所述，东真湖生态恶化的厦主要特征是：卫水生生物种群越在极7丹0置年代后急剧变估化，群落结构脉趋向简单、小炮型浮游生物增秩加，造成生物架多样性指数下沟降。东湖生态嚷状况总体恶化挠。烂水华：东湖习在热6泉0枪－甚7撇0绩年代蓝藻门中碎的微囊藻（籍Microc值ystis属）、鱼腥藻垂(稍Anabae蹈na隙)条等大型种类占传优势滔,处7闯0朱年代后每年夏崭季蓝藻（主要辰是铜锈微囊藻跳（瓜Microc磁ystis旱aerugi歼nosa艳）水华爆发极。凯198林4森年后蓝藻水华誓却消失了，但婚并非说明富营想养化程度有所扣降低称[3]派。径5论瞒武汉东湖的治坝理也5.1肚摩污染概况细武汉市环境监勺测、科研单位笋对东湖污染源零的系统调查鞠[5]妈，截看至控200悲1坐年的数据表明早，东湖点源污挑染以城市生活厚为主，污水量喘：始316足X络10海3锣m筋3疼/呢d村，其中已截污萄的仅失占贴16.泳8瑞％额；恐T纯P葬、蛇BO虫D潜为主要污染物徐。东湖非点源萄污染的调查包窄括（汇水区范凭围内）地表径屠流、降雨、旅省游、养鱼（饵苹料投放）的污蚂染负戚荷束.T渗P怎、学BO市D搂。点源弓的缎T相P浆、免BO放D桨负荷忍（炮200典1蝴年的数据）仍稿占主导地位。域5.2僚耳治理内容微富营养湖泊的怨治理包括污染疑源削减（点源护截污、面源控东制）和后期的坟湖泊恢复（又侵称修复）包括远内负荷治理。咏工业化国家的忘城市基础设施惑（下水道、污仆水处理厂等）留较健全，北欧身、西欧污染湖推泊的点源截污舟较早导（指60-7包0得年代）就基本跪完成，浸从菠70-8丝0残年代开始在基语本完成点源治宽理后着手恢复丈工作。点源、丈面源又统称外吧负荷，相对而铸言，外负荷的项点源治理难度举较小。晌5.3惠柳点源治遇理庆挺–托召东湖治理的启妇动召连比武汉市城市环思境基础设施建把设历史欠帐多委。以东湖地区女为例，始士于凝8铅0难年代的东湖周提边城市污水治产理历经了艰难宇（建设及运行县资金不足、管点网配套不全等垮）俊，遇199腾4帝年后省、市政涂府启动世界银侮行贷款治污项仓目案[1]拴，但东湖水质近恶化还在加剧筝，其重要原因创是截污能力远提未满足要求，位管网不健全，拌尤其是配套的滑二、三级支管警多数未建；其陵二，污水处理喉能力不足。甲勉警近来世行贷款养武汉市城市污突水综合治理项出目调整了内容养。根据初步设溉计，耗到穗200身2蔽年底，东凯湖村1觉4何个排污口被截子流，新建成两关个一级污水处均理厂、原沙意湖景5企万雄t/d(流二级涛)正再筛扩炭5垒万压t/d(欧一级踢)露，沙湖污水处泛理系统的管网蜻将得到完善。临东湖的截污率笔将有较大的提肉高（却从甘16.扇8泊％增殿至荡87.来9辞％），外负荷前会得到大幅度怀削减。有岔6佳东湖生态环境馆恢复问题童由于市政基础势设施建设长期捧滞后于城市发域展，作为典型塞的城市湖泊，弹东湖大量接纳摧城市生活污水恐、工业废水，矛经历了三十多匀年富营养化过横程，水环境恶养化。东湖治理巧势在必行，武禾汉市在东湖周这边的污水治理窄力度逐年加大共，特别美是雀‘稿九衔五捕’忠菊期间国家发布叹一系列有利与赚城市污水处理勒设施建设的规鲜定、技术政策昌以及湖北省的夸世行贷款项目化的建设，给东瑞湖的水质改善揪带来了希望。乘如果外源的治竟理比较彻底，朗东湖有可能进格入（发达国家极在咸70-8趴0胳年代的）湖泊掉生态恢复阶段溪。期当前，公众普谊遍关注的问题稿是，一系列投苗入巨资的截污斯、污水处理工耻程上马建设后判，还要等多久锐才能还一湖清备水于东湖。笔获者借鉴欧洲和病北美湖泊治理胁、生态恢复研信究与取得的进低展，对东湖治谋理与恢复提出却以下看法。受6.1锹写富营养化控制漆与生态恢复枝由于大部分湖砌泊的富营养化砍限制因子（但夏也又例外）是盖磷班蜂–确栏东湖亦然（多骆数研究报道）蓝[4]和。迄今研究多狭涉及咏Chla胆与掩T次P蜜（总磷）屠或都O遵P壁（正磷酸盐）旱的关系，即反借映外负荷削减惠与富营养化程冻度的关系。又使，通常以叶绿连素体a救辅为控制指标，云说明湖泊望为专‘城藻寿型贷’兽还冈是广‘沾草乡型腐’刃（朝macrop习hytes-鞭domina滚ted足），后者视为扁生态恢复的标烦志。店大量研究表明芳：兵1蒜）营养物的输约入值与浮游植斗物量为非线性烤关系：呈抛物葡线关系上升，年然后趋于平缓迅，即磷浓度升恒高而锋Chla岩浓度会几乎不尝变。研究这种辰关系证明：外轨负荷磷只有削行减到足够（达乖某一临界值）饼时，水质才会旦有改善（袭Chla牌浓度下降），骆否则变化极小用,私这种非线性关温系见六图橡1葡；仿2)杨移营养物削减改炸变水体营养状口态，而只有导汽致食物网结构飘变化时才能使推湖泊水体生态滥系统有所变化刮，因此有恢复摔响应的滞后。梅有关富营养化夺湖泊的生态恢晶复研究结果，渣可以归纳为以信下几点：纯1介）截污、削减鹿外负荷是前提脉，也是第一步棍；盲2利）通过削减外替负荷来恢复生烘态、改善水质历存在着不确定羞因素；移3语）影响湖泊恢痒复的一些因素于如下：俭a)拢商湖泊遭受污染猪时间的长短：味污染时间愈长盼，对外负荷削村减的反应愈慢偷，恢复慢。有男研究表明防[8]录：长期的（几茎十年）湖泊富愧营养化会使底闹泥中的营养物脆趋向饱和，而灌一旦底泥磷饱陈和在湖泊外负三荷去除后其释勺放又极缓慢，升可能与其富营冰养化的时间相衔当，这意味着瓶恢复时间会很傲长。间b)壳拨且底泥（沉积物瞧）的作宅用佣堤–捧乞内负荷，在外班部污染切断后芽持久的内源起梳主要作用，延锈迟、制约湖泊缠的恢复。瑞典房湖泊专家竟[7]纪测定过一系列棍湖泊的内掏源匆俱–尼搞磷负荷的强度莫范围可以相当饺高，是外负荷梨/圾年纤的涨22-400备%门，去除外源后剑在内源影响之行下，湖水的磷新浓度会很高。溜c)三养埋摄取营养物的硬浮游植物在营夺养物减少的情饥况下会自行调达节而提高其营码养物吸收利用裙率，从而维持惩其生物量稳定扩、不变。因此冻叶绿素承a卖浓度会长期较境为稳定螺[9],[1须1]盟。却炒阵湖泊食物网情逢况；浮游动物姑、鱼类。浮游且动物生物量对砖浮游植物量的倾抑制，有助于冒湖泊恢复皱[10]莲,睬此外还须减少抖专以浮游动物贪为食的鱼类，路这就是国外通堆常称的狸bio-ma翻nipula京tion良（生物控制）践，具体操作很次复杂。某些鱼块以浮游植物为柜食，而经常引躲发水华的蓝藻总颗粒太小，可信食性差。但近炸年中科院水生美所发现鲢、鳙榆鱼对微囊藻的帮食性，认为对膨东湖蓝藻门的贪铜锈微囊藻水某华的抑制与鲢应、鳙鱼的普遍削放养有关叹[3]破。嫁胁赔大型水生植物盲的生长：从东怨湖生态环境的芽演变可见：富煎营养较化炉稿–静钳藻类过度生长苏、浮游植物多期样性锐铁减境--堪员黄丝草等大型傅维管束植物消卖退的过程。恢完复浮游植物多晃样性和大型水怪草是生态恢复糟的特征。水体图透明度增加有炼利于大型水生恰植物的生长。何瞎释湖泊的水力停邪留时间的影响秀：湖水的停留饥时间、与其它肃水体的交换率扑。沾g)化样田外源负荷中难折度较大的面源下污染控制历。堪奖国内外湖泊生涂态恢复实践说仙明，须充分考拿虑各湖泊内部鹰营养循环的复笼杂性，其利用嗽营养物的独特块规律，以及以械不同方式作出木对外源减少后州的恢复响应效潜果。在研究湖已泊的恢复方面纺，国际上研制若了很多模型，短但多数学者认赏为存在着不易屑预测疯的哄‘杜不确谣定碰’偏自然因素，这答种不确定性难躬以避免。脑忙脏总之，湖泊恢萄复滞后的情况吉客观存在，很岩难拿出时间表周来。著名湖泊许富营养化研究奥学劝者悼撤llenwe舱ide门r轰（格198框5蕉）指出滋：玉“闻许多实际情况号表明，负荷要桃削减到所需要腥的程度（达到循水质根本好转摆）很难，即使川能做到，这类顶湖泊恢复的时渠间也很长群。耽”牵[6]越6.2拨批几点建议荒剂伯外源污染的充朴分削减是湖泊痕恢复的前提。兼对东湖而言，腐部分处于市区除，部分在城郊另，点源和面源亭均不易控制。敏市区部分目前捕人口密度太大尤，房地产、商北业、餐饮发展应过度。因此首泡先应严格城市百规划，制止盲餐目发展，以确胁保东湖作为风脑景区的功能；盾处于城郊的地半区，加强面源受污染控制。由共城市规划部门秒划定一定距离胃的湖边防护带蛙，包括湿地、削绿化带，无论膊在郊区或城区笔都是积极、有粮效的措施。因抄路根据国外成功涨的经验加大治遵理力度，应特火别重视综合治世理。这包括除章外源治理的其纳它措施：那内源治理：针酒对东湖的情况螺（浅水类型）碎可考虑采用凯a淹）底泥疏浚，肉国内个别城市恢湖泊也搞过（迫如杭州西湖、炸九江甘棠湖等征，湖面积都较欠小），耗资大颈而效果并不理关想。国外采用姨专业设备，吸碧泥时能使底泥坑搅动减少；绑b)吸国外如瑞典的蹄一些大湖使用婶特殊机械和化基学、物理手段笛就地稳定湖底球沉积物中的磷息，抑制磷的释药放。忍生物控制：一曲般以浮游植物枪和大型水草的天竞争态势判断趴湖泊生态状况蛙，对浮游植物打的控制有助于显湖泊的恢复。够蓝藻、蓝绿藻吴可食性差，而尿大型滤食性浮磁游动物索饵可甘制约藻类。国密外经验证明促从痛暑‘伍藻思型败’急湖向原来的大伍型水草转化是觉一个复杂的生踏态过程，生物粉控制还须考虑阿鱼类的影响，萍东湖同样如此叙。近年中科院临水生所研究发备现某些鱼种（克鲢鱼、鳙鱼）流的食蓝藻（微赖囊藻）习性，重证明了其抑制末东湖的蓝藻水萍华的作用，并随提出了有效放仪养密度（法刘健康，幻200杰2应）。目前东湖持诸多的渔场以预经济效益为主马导的集约化养邀殖，不少人认扬为是过度的，漠不利于富营养钩化的治理，要升求关起停校“陪转各向赖”佳。水生所研究慨成果表明了生丛物控制（包括皮鱼类的参与）锤在湖泊综合治想理中不可忽视炕的作用，但如宿何控制、如何行适度养鱼，不磁仅是科研更是押管理上的重要数课题。参考资料器[1]趁湖北省环境保这护研究所灰，示茂环境影响报告禽书巡--戴世界银行贷款盐湖北城市环境亦项目武汉市城昆市污水综合治叉理工程纵，和1994.4趣[2]孤刘健康等纸，那馒东湖生态学研词究，科学出版邮社，桃1990摄[3]京刘健康，东湖俱富营养化的成息因分析和治理童对策，廉武汉东湖环境垮管理和富营养耀化控制研讨会读论文汇编繁，果2002.5笋[4]赔湖北省环境保树护研究所，武为汉东湖水体富光营养化研究，啄[5]挥武汉市环科院写，东湖水环境豆现状及截污后栗氮磷总量控制邮和水体恢复研诱究，弯2003.1私1扫[6]Vo弊llenwe徒ider,驾R.A.,添Thesc挣ientif略ickno颤wledge奉ofla冠kepol哲lution饺,物Procee扇dings图ofInt撒er.Co爆ngress醋ofEW油PCA,R彩ome,1严5-18A抄pril,仔1985危[7]Ry由ding,刃S.O.,贩Forsbe辈rg,C.锣,1977帐,Sedi李ments颠asan堆utrien立tsour奏cein晶shallo著wpoll奸utedl摊akes.挡InH.技Golte漠rman(e眠d.),I继nterac转tions快betwee赤nsedi锣ments刑andfr畅eshwat亦er.Dr替.Junk捧Publ.陪,The排Hague.挑爷[8]Sc虹hindle搬r,D.W答.,et速al.,I色nterac弄tions阶betwee哀nsedi抬ments胃andov箩erlyin洪gwate蛇rsin鞭anexp获erimen亿tally取eutrop杠hiedP承recamb捐rianS尿hield杨lake.稍InH.府Golter席man(ed孙.),In灶teract词ionsb钥etween祖sedim川entsa趁ndfre杠shwate角r.Dr.康Junk仅Publ.,棕TheH仙ague.遍[9]Va辆nDiji泰k,G.淹M.and砌Janse散,J.H.绳,1993谱,Mode害lling挣resour未ceall盈ocatio本ninP勤otamog晒enton欺pectin净atus铺L.J.A增quat.吩Plant描Magmt,终31:12般8-134宿[10]L茧ampert搁,W.,泄Thero去leof遮zoopla瘦nkton:烈anat惹tempt劝toqua目ntify眉grazin蹦g,鞋Procee过dings随ofInt踏er.框Congr公essof丰EWPCA旧,Rome务,15-1颠8Apri折l,198洞5笨[11]J捷anse,兔J.H.,课1997,修Amode精lofn蜓utrien孕tdyna饮micsi陡nshal谜lowla拖kesin悬relat篮ionto瓦multi吃plest原able舞states贿.庸Hydrob狗iologi手a342/就343:1求-8,19诵97厨Ecolog洁icalE顷nviron亲mento指fEast芒Lake:搅Vicis博situde狼andR回ecover据y历Abstra