長江中游平原洪湖濕地水體污染現狀及治理對策

周文昌 史玉虎* 潘 磊

（1 湖北省林業科學研究院，湖北 武漢430075；2 湖北洪湖濕地生態系統國家定位觀測研究站，湖北 洪湖市 433200）

中國湖泊大于1 km2的數量大約有2 800個，大于10 km2的淡水湖泊210個，大于100 km2的130個，我國大多數湖泊主要位于長江中下游和青藏高原（Frumin et al,2011; 姜加虎等,2006）。長江中下游平原是我國淺水型淡水湖泊分布最為密集的區域，水域面積大于1 km2的湖泊總數超過650個（羅明科等,2016）。1950年前，長江中游兩岸的絕大多數湖泊原為通江湖泊，與長江干流及其支流形成獨特而完整的江湖復合生態系統（常劍波等,1999）。目前通江湖泊僅剩兩個（洞庭湖和鄱陽湖），這是由于1950年之后修建了一大批水利設施（胡軍華等,2008; 王利民等,2005）。隨著工農業的發展，我國自然湖泊和水庫減少了1 000個、水域面積減少了10 000 km2（Frumin et al,2011），而且帶來一系列生態環境問題，如湖泊調蓄能力降低，洪澇災害頻繁，水鳥、魚類及重要水生植物減少，湖泊呈富營養化（氮、磷）狀態，導致藍藻爆發（胡軍華等,2008; Frumin et al,2011;杜耘,2011）。湖北省作為長江中游重要的湖泊濕地生態區域，目前湖泊面積大于1 km2的僅剩181個，大于10 km2的湖泊僅剩44個（姜加虎等,2006），到2000年，全省湖泊面積僅占建國初期的34%（杜耘,2011），到2005年，湖泊面積為3 025.61 km2（張毅等,2009）。

洪湖湖泊作為長江中游最為重要的湖泊濕地生態系統，隸屬于湖北洪湖市和監利縣，位于長江中游北岸，洪湖濕地自然保護區以洪湖圍堤為界，主要保護對象是保護洪湖水生、陸生生物及其生境共同組成的濕地生態系統、未受污染的淡水資源和生物物種的多樣性（王學雷等,2006;Wen et al,2007）。然而，自20世紀50-70年代，相續修筑的水利工程，阻隔了江湖自然連通，轉為一個封閉型的淡水湖泊（盧山等,2004）。20世紀90年代后，洪湖濕地進入大湖圈養時期，興起螃蟹養殖，到2004年，養殖面積達251 km2，占湖泊總面積的80%，導致水生植物過度利用，超過湖泊自身生物承載力（盧山等,2009），導致珍稀物種減少，外來物種入侵（喜旱蓮子草、鳳眼蓮）和水質不斷降低（李昆等, 2015; 宋辛辛等, 2016; 周文昌等,2016a）。在社會人士的疾呼、人民群眾和政府決策者的支持下，1996年成立了洪湖濕地自然保護區，2000年晉升為省級自然保護區，2008年列入《國際重要濕地名錄》，2014年晉升為國家級自然保護區（周文昌等,2016a; 馮錦剛等,2014），2017年底，全湖圍網養殖水域全部拆除，水生植物逐漸恢復。以洪湖濕地自然保護區為對象，評估長江中游湖泊濕地保護現狀（如水污染），對于人類認識湖泊濕地保護形勢和科學研究具有重要意義。

圖1 洪湖常規監測點位置圖（吳紅艷等，2013）Fig.1 Routine monitoring point location of the Hong Lake Wetland

1 研究區概況和研究方法

1.1 研究區概況

洪湖濕地地處湖北省中南部，長江中游北岸(113°12′～ 113°26′E，29°40′～ 29°58′N ） 是 長 江和漢水支流東荊河之間的洼地雍塞湖。氣候屬于北亞熱帶濕潤季風氣候，年均氣溫15.9～16.6℃，無霜期＞250 d，年均降水量1 174 mm，年均蒸發量1 354 mm，4-10月降水量占全年的77%，濕地面積344 km2，平均水深1.35 m，以淺水湖泊（307.40 km2）為中心，周邊為湖濱沼澤（36.54 km2）（李昆等, 2015; 肖飛等, 2003; 周文昌等, 2016b）。主要植物類型為挺水植物菰Zizania latifolia、蓮Nelumbo nucifera和蘆葦Phragmites australis，浮葉植物為菱Trapa bispinosa、睡蓮Nymphaea tetragona，沉水植物為微齒眼子菜Potamogeton maackianus、 黑 藻Hydrilla verticillata、穗狀狐尾藻Myriophyllum spicatum和金魚藻Ceratophyllum demersum（王學雷等, 2002; 宋辛辛等, 2016），以及菹草Potamogeton crispus。

1.2 研究方法

收集歷年洪湖濕地水質數據（1990-2017年），收集湖北省荊州市環境保護局（http://www.jzhbj.gov.cn/news_list.aspx?category_id=129）的歷年荊州市環境質量狀況公報數據和胡學玉等（2006）及Chen等（2006）的總磷和氨氮數據。同時，于2017年夏季（8月）和秋季（11月）通過水樣采集器采集湖泊上層50 cm水樣，各自12個樣點和18個樣點，采集路線從西南角（楊柴湖）向東北角（下新河）采集水樣和從南面（排水閘）向北（藍田）采集水樣（圖1）（吳紅艷等,2013）。樣品盛入水樣瓶（500 ml），當天轉運至實驗室分析水質指標，并與中華人民共和國國家標準《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）進行比較，分析其超標參數。

2 結果與分析

2.1 洪湖濕地水質變化

1990-2003年，洪湖濕地以Ⅲ類和Ⅳ類水為主，水質超標主要參數是氮、磷及其它有機污染物（胡學玉等,2006; Chen et al,2006）。2004年10月22日，湖北省加強了洪湖濕地保護修復，同年11月29日，在洪湖市召開了“加強洪湖生態建設現場辦公會議”，會議落實了5條方針，力爭5年，洪湖濕地水質惡化狀況有明顯好轉，水體總氮、總磷量有下降（張瓊,2005）。自2007年起，湖北省荊州市環境保護局對洪湖濕地設置9個監測點（吳紅艷等, 2013），并對湖泊水質進行監測，2004-2011年洪湖水質有所改善，2010年達到功能區劃的水質指標（Ⅲ類）。然而，2011年，因功能區劃提升為Ⅱ類，水質達標率僅為33.3%，但水質相對于2010年仍有所改善（表1），實現了2004年湖北省提出5年后，洪湖水質有所好轉的目標。到2015-2017年，洪湖湖面圍網養殖逐年有序拆除，2017年底，湖面圍欄圍網全部拆除（圖2），但2012-2017年湖泊水質呈逐漸惡化趨勢（表1），湖泊水質類別以Ⅳ～Ⅴ為主。

圖2 2015-2017年的洪湖濕地拆除圍網養殖水域變化圖Fig.2 Removed enclosure aquaculture in the Lake Honghu from 2015 to 2017

2.2 洪湖濕地夏季和秋季水質變化規律

表1 2004-2017年荊州市洪湖濕地自然保護區水質類別Table1 The classification of the water quality in the Lake Honghu from 2004 to 2017

3 討論與分析

1990-2003年，洪湖濕地水質超標參數為總磷、總氮，這可能是1980s-2004年的圍網養殖對湖泊水生植物的過度利用，如2004年圍網養殖達到高峰，其水域養殖面積占湖泊水域面積的80%（盧山等, 2009; 班璇等, 2010）。但自2005年后，洪湖濕地加強了保護，2006-2011年水質有所改善，有些年代（2010年），水質達到功能區劃的目標水質（Ⅲ類），但部分水質參數仍超標（表1），其原因可能是洪湖濕地拆除水域養殖2.51萬hm2，實施了增殖放流，恢復水生植被6 700 hm2，水草覆蓋率從不到40%恢復到80%以上（馮錦剛等, 2014）。2012-2017年，洪湖水質呈惡化趨勢（表1）。可能有幾種原因：一是四湖流域上游大量工農業及生活廢水排入洪湖濕地；二是1980s-2004年的長期過度圍網養殖，水生植物過度利用，導致水體自身承載力下降，底泥污染物釋放；三是最近幾年的外來物種（鳳眼蓮、喜旱蓮子草）在洪湖濕地爆發，外來植物覆蓋湖泊大面積水域，僅鳳眼蓮Eichhornia crassipes在2017年入侵洪湖濕地面積達1 200 hm2(洪湖濕地國家級自然保護區管理局,2017)，導致水生植物的結構變化，影響水下光合植物和濕地動物的生存空間，進而影響濕地凈化水質功能。班璇等(2010)評價了圍網養殖對局部湖泊的污染極為嚴重；宋辛辛等（2016）通過分析1950s的洪湖濕地沉水植物優勢種群的變化表明，洪湖濕地自2000年后，洪湖沉水植物群落分布破碎化明顯，并認為1990s-2005年的圍網養殖導致水生植物的過度利用，降低了水質等級，建議取締圍網，控制入湖水質，提升水體透明度，恢復水生植物。2015年6月湖北省林業廳和荊州市人民政府向省政府聯合上報了《關于加快推進洪湖拆圍與漁民上岸工作的請示》，同年11月16日，省政府主持召開《推進洪湖國家級自然保護區可持續發展專題協調會議》，對拆除洪湖圍欄圍網、妥善安置漁民等工作進行部署，于2017年12月，湖北省水產局代表省政府對洪湖拆圍工作進行了驗收，拆圍面積達1.25萬hm2。本研究表明拆圍后的洪湖水質從8月的超標參數氨氮、化學需氧量和總磷變為僅總磷超標（表2）。拆除圍網改善了洪湖濕地水質，這可能是由于拆圍后減少了魚餌料的投入，逐漸恢復的水生植物凈化了水質；但湖泊總磷仍然超標，尚待加強研究與管理。

表2 2017年8月和11月洪湖濕地水質指標Table2 Water quality for the Lake Honghu on August and November in 2017

4 洪湖濕地水污染治理建議

一是加強洪湖濕地水質監測。由于洪湖濕地長期受到湖泊周邊居民生活污水和工農業廢水及上游來水影響，污水會導致大量的磷沉積于湖泊中，引起藻類大量繁殖，隨著藻類的衰老而死亡，大量的溶解性有機物釋放出來，可能影響湖泊水質，須加強改善湖泊周邊環境條件。同時，死亡的藻類越多，釋放出來的溶解性有機物也會越多，使得顆粒有機碎屑不能迅速礦化，形成大量顆粒物沉積湖底，并和死亡的水生生物（均富含磷）一起累計在底泥（謝麗強等, 2001），成為污染湖泊水質的潛在風險。

二是加強水生植被恢復的監測研究，同時加強外來植物（鳳眼蓮、喜旱蓮子草）的治理，培育凈化水質較強的鄉土水生植物，為恢復濕地水質提供科技支撐。據研究報道東湖湖泊污染后，通過優化植被結構，加快以沉水植物為主的恢復途徑，顯著降低了水體中的總氮、總磷含量，這些水生植物包含蓮、蘆葦、苦草Vallisneria natans、狐尾藻Myriophyllum verticillatum和金魚藻（馬劍敏等,1997）。

三是加強荊州市洪湖流域濕地監測與管理。研究表明，洪湖濕地最小生態水位為24 m，這個水位是洪湖濕地恢復的極限低水位，是維持湖泊生態功能，確保水生動植物生存的需要（王學雷等,2008）。同時，濕地最小生態水位也是確保冬季內荊河航運和來年抗春抗旱，以及夏季農田灌溉的需求（魏顯虎等, 2007; 陳世儉等, 2002）。因此，整合荊州市洪湖流域水資源管理，降低流域內水資源的不合理利用，確保洪湖濕地最小生態水位需求。

致謝：湖北洪湖濕地生態系統國家定位觀測研究站和湖北洪湖濕地國家級自然保護區管理局的大力支持。