駱馬湖生態環境現狀及其保護措施

申 霞，洪大林，談永鋒，王永平，董家根

(1.南京水利科學研究院，江蘇南京 210029;2.南京市水利規劃設計院有限責任公司，江蘇南京 210006;3.江蘇省水文水資源勘測局，江蘇南京 210029)

駱馬湖地處江蘇省北部，是江蘇省第4 大淡水湖泊，北臨新沂，西連邳州，南接宿豫，東連馬陵山，具有防洪、灌溉、航運、漁業、旅游、生態等多種功能和綜合效益。駱馬湖不僅是沂河、中運河洪水的主要調蓄湖泊，也是宿遷、新沂兩市的重要水源地，又是國家南水北調東線輸水工程的主要調節水庫之一。因此，加強駱馬湖的管理與保護，對保障水資源和水生態質量安全具有重要的戰略意義。筆者在對駱馬湖及周邊水系水文特征進行調查的基礎上，取樣分析駱馬湖水質、底質及出入湖河道的生態環境現狀，并對湖泊污染的主要來源進行計算解析，旨在為制定駱馬湖污染控制及水生態保護方案提供參考。

1 水文特征

根據2005 年駱馬湖地形測圖可知，駱馬湖死水位20.50 m(廢黃河高程)時，相應水面面積為200 km2，庫容為2.55 億m3;正常蓄水位23.00 m時，相應水面面積為287 km2，庫容為9.18 億m3;設計洪水位25.00 m 時，水面面積320 km2，庫容15.95億m3。根據洋河灘歷年水位資料統計，駱馬湖多年日平均水位為22.44 m，歷史最低水位為17.85 m，最高水位為25.47 m。年水位變幅為1.90 ～5.73 m，年換水約10 次，為典型的過水型湖泊。駱馬湖周邊水系及采樣點位置見圖1。

駱馬湖的主要入湖河道有中運河、沂河，上游來水經駱馬湖調蓄后，分別由嶂山閘經新沂河下泄入海，由皂河閘進入駱南中運河，由洋河灘閘進入總六塘河。根據2011 年駱馬湖出入湖河道及閘涵逐月實測流量資料，計算出中運河、沂河、皂河翻水站年入湖水量分別為17.9 億m3、14.4 億m3、6.9 億m3，合計39.2 億m3;皂河閘、洋河灘閘、嶂山閘出湖水量分別為3.6 億m3、4.8 億m3、16.4 億m3，合計24.8 億m3，可見入湖流量最大的是中運河，出湖流量最大的是新沂河。2004 年入、出湖總水量分別為88.7 億m3和75.7 億m3;2008 年入、出湖總水量分別為66.5 億m3和68.5 億m3。分析2003—2011年的出入湖水量資料可知，駱馬湖出入湖水量年際間差別較大，主要是由于降水量的不均衡導致的;同時出入湖總水量呈現出逐年減少的趨勢。

圖1 駱馬湖周邊水系及采樣點位置示意圖

2 生態環境現狀

2.1 采樣點布置及分析方法

在湖區7 個點采集柱狀泥樣，分析其中的TP、TN 及總有機碳(TOC)含量。分析方法如下:實驗室自然風干樣品，經研磨過100 目篩后，采用高氯酸-硫酸酸溶-鉬銻抗比色法測定TP，重鉻酸鉀-硫酸消化-凱氏法測定TN，重鉻酸鉀-硫酸消解法測定TOC［1］。同時采用改良彼德森采泥器(開口面積0.025 m2)，在湖區7 個點采集湖底松軟底質，現場篩洗后撿出底棲動物，置于福爾馬林溶液固定，帶至實驗室分類、計數、稱重。

2.2 湖體水質及富營養化狀況

2.2.1 水質評價

駱馬湖湖區及主要出入湖河道水質監測值及評價結果見表1。根據GB 3838—2002《地表水環境質量標準》，駱馬湖湖區及周邊河道DO 濃度滿足Ⅰ類水標準，CODMn滿足Ⅱ類標準，NH+4-N 和TP 滿足Ⅲ類水標準(注:TN 指標不參與水質評價)。各點實測pH 值在9.6 ～10.2 之間，與標準中規定的pH 值范圍6 ～9 相比，呈微堿性。1 ～5 號采樣點位于駱馬湖周邊河道，總體上看，出湖河道水質好于入湖河道(沂河、中運河(北))水質。其中沂河的TP、TN質量濃度最高，分別達0.074 mg/L、8.88 mg/L;中運河(北)TP 質量濃度次之，為0.055 mg/L，這兩條河道接納駱馬湖上游山東及江蘇兩省沿河城鎮排放的污水，水質相對較差。6 ～12 號采樣點位于駱馬湖湖區，水質好于周邊河道，從水質濃度的空間分布看，湖體西北部水質差于東南部，這是由于西北片有中運河及沂河客水匯入，而這兩條河流接納上游排污。分析1991—2011 年駱馬湖水質資料［2-5］可知，歷年來該湖區水環境質量總體上無明顯惡化趨勢，冬季水質好于夏季，湖體水質維持在Ⅱ～Ⅲ類，營養鹽濃度略有上升的趨勢。

表1 2011 年駱馬湖湖區及出入湖河道水質狀況

2.2.2 富營養化評價

湖泊富營養化綜合評價是對湖泊富營養化發展過程中某一階段營養狀態的定量描述。常用的湖泊富營養化評價方法有營養狀態指數法、營養度指數法、評分法、生物指標評價法。筆者選擇Chl-a、SD、TN、TP、CODMn等5 個水質指標，采用營養狀態指數法計算式(1)～(5)對駱馬湖湖區營養狀態進行評價。根據營養狀態指數計算式(6)得到各指標的營養指數，將各指數進行算術平均得到駱馬湖綜合營養指數，結果見表2。由表2 可見，駱馬湖目前處于中營養化狀態，離富營養化水平較近。

表2 2011 年駱馬湖營養狀態指數計算結果

2.3 沉積物分析

前人對駱馬湖沉積物分布及粒度開展研究［6］，結果表明駱馬湖軟底泥主要集中于東南湖區，面積約126 km2，砂質底主要分布在東北部和西部河口三角洲處，硬底基本處于砂質底與軟底的過渡帶以及西北部易出露湖區，分布范圍較廣，僅次于軟泥區。

本次調查中，在湖區水質取樣點同時采集了沉積物樣品，表層2 cm 沉積物中營養鹽和有機質的含量分析結果見表3。從表3 可見，雖然駱馬湖為過水性湖泊，但沉積物中營養物含量仍較高，已接近中等污染湖泊的水平。其中TP 質量分數在0.031%～0.048%之間，TN 質量分數在0.10% ～0.30%之間，TOC 質量分數在0.51% ～ 2.02% 之間。而1998 年2 月駱馬湖沉積物采樣分析結果為TN 質量分數平均在0.10% ～0.25%之間，TP 質量分數則在0.03%左右［6］。顯然，駱馬湖在過去的10 余年間，沉積物中營養鹽含量呈明顯增加趨勢。從表3還可見，6 號和11 號點沉積物營養鹽和有機質較高，而西北湖區沉積物中營養鹽含量相對較低。上覆水中營養鹽空間分布規律卻與此相反，這是由于駱馬湖西北湖區為采沙區，表層富含有機質的沉積物已基本被清除。

表3 2011 年駱馬湖湖區各采樣點沉積物中營養鹽及有機質質量分數 %

2.4 水生生物資源

2.4.1 浮游植物

2011 年11 月7 個水質采樣點的浮游植物調查表明，駱馬湖浮游植物共有藍藻、硅藻、隱藻、甲藻、裸藻、綠藻、金藻7 門30 屬。其中硅藻門質量分數最高，占湖泊浮游植物總量的44.8%;其次是綠藻門，占22.8%;金藻門占19.8%;隱藻門占8.9%;裸藻門占1.8%;甲藻門占1.1%;藍藻門質量分數最低，占0.8%。近年來藻類生物量有明顯增長趨勢［7］，且受上游來水影響較大，上游來水污染嚴重時，營養物質大量入湖，浮游植物生長旺盛。此外，駱馬湖浮游植物分布具有明顯的季節性和區域性，春季種類少，秋季種類多。

2.4.2 底棲生物

2011 年11 月對駱馬湖湖區7 個水質采樣點的底棲生物進行取樣分析，其中水棲寡毛類包括蘇氏尾鰓蚓、霍甫水絲蚓、厚唇嫩絲蚓，軟體動物包括銅銹環棱螺、長角涵螺、大沼螺，以及寡鰓齒吻沙蠶。各采樣點底棲生物的密度和生物量統計結果見表4。從底棲生物樣品分析結果看，6 號、9 號底棲生物量較豐富，全湖平均生物密度和生物量分別為211.4 個/m2和23.6 g/m2。1976 年江蘇省水產科學研究所對駱馬湖底棲動物調查的生物量是288.2～338.9 g/m2，1997 年為90.61 g/m2，1998 年為85.99 g/m2，種類達26 種;2005 年由于河蜆大量發現，生物量達571.1 g/m2，底棲生物種類為8 種［8］。很顯然，近10 余年駱馬湖底棲生物的種類和數量均有明顯減少。

3 污染源解析

3.1 入湖排污

駱馬湖流域包括邳州市、新沂市、宿豫區、泗陽縣。其中邳州市處于駱馬湖的上游，區域內的工業、生活、農業污染源經部分處理后，排入中運河，最終進入駱馬湖。新沂市尾水排入新沂河，宿豫區和泗陽縣尾水排入六塘河，最終匯入黃海。因此，駱馬湖流域內的工業、農業、生活等污染總量可以通過入湖河道的污染物總量來反映。根據2011 年入湖河道的流量及污染物濃度，計算得到2011 年中運河和沂河進入駱馬湖的NH+4-N、TN、TP、CODMn等污染物總量分別為934 t、17735 t、398 t、14154 t。資料顯示［9］，歷年來通過周邊河道入湖的NH+4-N、TN、TP 呈增加趨勢。

3.2 漁業養殖排污

駱馬湖漁業養殖起步于1995 年，由此湖區養殖模式由單一捕撈走上了養捕結合的道路。作為養殖型湖泊，主要通過人為方式向水體內投喂大量餌料，以達到養殖魚類的高產。隨著近些年養殖規模的不斷擴大，投喂的餌料不斷增加，隨餌料入湖的營養鹽也與日俱增。投喂的餌料除部分為魚類攝食外，未利用的餌料及魚類排泄物成為湖泊營養鹽的來源之一，勢必加速湖水的富營養化，造成水質惡化。駱馬湖湖區主要的漁業養殖方式為網圍、網箱養殖，現有網圍面積約3 128 hm2、網箱面積約50 hm2，年養殖增產量約0.9 萬t。漁業養殖排污計算的方法較多，如根據魚體內N、P 含量、餌料中N、P 含量等［10］，但各種方法計算的結果有一定的出入。結合駱馬湖養殖的魚種，根據文獻［11］選取養殖排污質量比如下:TN為3.36 g/kg、TP 為0.58 g/kg、COD 為25.4 g/kg，由此可計算得到養殖業進入駱馬湖水體的TN、TP、COD總量分別為30.20 t/a、5.20 t/a、228.60 t/a。

3.3 船舶污染

駱馬湖作為京杭運河的一部分，承擔著江蘇省南北向的航運交通重任，船舶污染是駱馬湖水污染防治過程中一個不容忽視的問題。船舶污水包括生活污水及含油廢水，污染物產生量按式(7)、(8)計算。

式中:M1為生活污染物產生總量，kg/d;Q 為航段船舶流量，艘/a;L 為航段長度，km;P 為船舶工作人員數，人/艘;W 為船員生活污染物產生當量，kg/(人·d);T 為船舶平均航行時間，h/d;u 為船舶平均航速，km/h;K 為日流量不均勻系數;M2為石油類產生總量，kg/d;I 為航段油廢水產生量，L/(d·艘);ρ 為船舶油廢水石油類平均質量濃度，mg/L。

根據實地調研，2011 年中運河駱馬湖航段船舶流量約為37 萬艘，日流量不均勻系數取1.2，航段長度為11 km，船舶平均航速為30 km/h，平均船舶工作人員6 人/艘，平均航行時間6 h/d。根據文獻［11］，船員生活污染物中COD、TN、TP 的產生當量分別為73 g/(人·d)、12.9g/(人·d)、1.05g/(人·d)，船舶油廢水產生量取實驗平均值為6.74 L/(d·艘)，油廢水石油類平均質量濃度取238 mg/L(考慮到現狀油廢水經重力分離后排放)。由此計算得到駱馬湖航道內船舶產生的COD、TN、TP、石油類總量為11.90 t/a、2.10 t/a、0.18 t/a、0.04 t/a。

3.4 底泥釋放污染

據調查，駱馬湖由于水體交換快，湖水年交換次數為10 次，底質沖刷劇烈，湖底大部分沒有底泥覆蓋，為硬質湖底，有底泥覆蓋的面積僅為126 km2，占全湖面積的33.7%。由于硬質湖底釋放入水體的營養鹽非常少，一般都忽略不計。范成新等［6］進行了不同溫度下駱馬湖柱狀沉積物N、P 釋放速率及釋放量計算，結果顯示全湖內源N、P 負荷分別約為1 113.2 t/a 和12.5 t/a。根據本次采集的沉積物中營養鹽含量與以上實驗所采用的沉積物營養鹽含量類比，估算出駱馬湖底泥釋放TN、TP 的量約為1 447.00 t/a 和16.00 t/a。

表4 2011 年駱馬湖湖區各采樣點底棲生物密度及生物量統計結果

3.5 濕沉降污染

駱馬湖正常蓄水位時，水面面積為287 km2。2011 年，嶂山閘、皂河閘平均降雨量為772.6 mm，進入駱馬湖的水量為2.22 億m3。降雨中TN、TP 質量濃度分別為1.516 mg/L、0.063 mg/L［12］，計算出降雨進入駱馬湖的TN、TP 量分別為336.60 t、14.00 t。

3.6 地表徑流污染

駱馬湖四周建有堤防，堤內為湖濱灘地，無耕地及居民點。堤內植被生長良好，截留了地表徑流中的部分污染物，因此通過地表徑流進入駱馬湖的TN、TP 量較少，約為14.46 t/a 和2.59 t/a［12］。

3.7 各污染源貢獻率

選擇TN、TP 兩項指標分析駱馬湖污染來源的構成比例，結果見表5。由表5 可見，中運河和沂河的匯入，是駱馬湖中營養鹽的主要來源，占全湖污染來源的90%以上。除此之外，貢獻率從大到小依次為底泥中營養鹽的釋放、大氣濕沉降、漁業養殖、地表徑流、船舶污染。

表5 駱馬湖各污染源總量排放及貢獻率

4 生態環境保護對策

湖泊有其自身的生命特征和運動規律，只有遵循湖泊的自然規律，保護湖泊的健康生態，才能實現湖泊資源環境為人類社會的可持續利用。根據駱馬湖生態環境現狀及污染源解析結果，提出以下建議。

a. 防治水污染。駱馬湖作為南水北調東線工程重要的調蓄水庫，其水質的好壞對于整個工程至關重要。根據江蘇省駱馬湖流域水污染防治規劃中的治污規劃，擬通過改擴建區域內污水處理廠控制工業及城鎮生活點源，同時加強船舶污染治理，減輕石油類的排放。為防止因調水水質污染對沿線工農業生產及居民生活產生不利影響，需建立水質監測及預警系統，制定防范預案，最大限度減少水污染危害，保證用水安全。

b. 控制富營養化。近年來駱馬湖湖區及入湖河道營養鹽濃度有增加的趨勢，為從源頭上控制污染物入湖，必須對中運河及沂河沿線的農業面源污染進行整治，采取工程或非工程措施進行截污導流。此外，湖泊內源污染也不容忽視，為了增加漁業產量，餌料的大量投放使得其利用率降低，未被吞食的飼料直接沉入水底，使淤積物越積越多，成為養殖型湖泊沉積物污染的主要來源。因此，控制駱馬湖流域內的面源污染以及湖泊的內源釋放，是解決湖泊富營養化的重要途徑。

c. 保護水生生物棲息地。建立駱馬湖湖濱濕地保護區是保護水生生物資源的最有效途徑。鑒于駱馬湖濕地生物資源多樣性現狀，應加快濕地自然保護區的建設及管理，制定正確的政策并進行科學的規劃，確定保護、治理、開發和利用濕地資源的總體方針。林業、水利、航運、水產、環保、農業等部門相互協調，確保駱馬湖生態保護的全局性和長遠性。

目前湖區過度采沙，除易造成灘地、湖岸工程坍塌威脅防洪安全外，還影響著船舶的正常航運秩序，增加了船舶溢油溢液等水污染事故的發生概率，因此嚴格控制采沙規模、提高船舶風險防范能力，亦是維護駱馬湖生態安全的有效途徑。

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