城市內湖水環境質量分析及水質提升對策
——以武漢市M湖為例

林詩琦，方升響，張馨月，郭彪輝，劉君俠，張瑞，劉瓊玉

(江漢大學 化學與環境工程學院，湖北 武漢 430056)

1 引言

污染防治攻堅戰是黨的“十九大”提出的我國全面建成小康社會決勝時期的“三大攻堅戰”之一，其中“碧水保衛戰”是污染防治攻堅戰的重中之重。武漢市境內湖泊眾多，湖泊水環境質量問題一直受市委、市政府和市民的高度關注，武漢湖泊污染問題一直也是眾多學者研究的熱點[1～3]。武漢市委、市政府提出了“十四五”時期深入實施碧水保衛戰，深入推進河湖水環境綜合治理，到2025年建成區全面消除劣V類水體，基本消除V類湖泊的發展目標[4]。

本研究調查的湖泊位于武漢市，水體功能類別為Ⅲ類水體。2019年，該湖泊水環境整治納入武漢市改善水環境整治項目中，實施了控源截污、建設潛流人工濕地、修復湖泊生態、清淤等整治措施，水質由原來的劣Ⅴ類逐漸向Ⅴ類好轉[5]，但距離《地表水環境質量標準》(GB 3838-2002)規定的Ⅲ類水體標準還有差距。研究系統分析了該市內湖5年來的水質狀況變化情況，基于監測數據分析與湖泊沿岸污染源排查的基礎上，提出了水質提升對策，旨在為該湖泊水質持續改善提供參考。

2 實驗部分

2.1 主要儀器與試劑

5B-3B型水質多參數分析儀(北京連華科技)；NC-3100型總有機碳分析儀(德國analytikjena)；JPBJ-608型溶解氧測定儀(上海雷磁)；PHB-8型pH計(上海雷磁)；KN520型自動凱氏定氮儀(阿爾瓦)；5B-1型智能多參數消解儀(北京連華科技)。

LH-N3試劑(北京連華科技)、LH-N2試劑(北京連華科技)、納氏試劑(華特)、LH-YD-100試劑(北京連華科技)、LH-YE-100試劑(北京連華科技)、LH-YGL試劑(北京連華科技)、LH-YP1試劑(北京連華科技)、LH-YP2試劑(北京連華科技)。

2.2 主要水質指標的測定

氨氮(NH3-N)、化學耗氧量(COD)、總磷(TP)采用水質多參數分析儀測定，其中測定氨氮的水樣進行預蒸餾處理后再顯色測定；溶解氧(DO)采用便攜式溶解氧測定儀測定；pH值采用pH計測定；總氮(TN)采用總有機碳分析儀測定。

3 結果與討論

3.1 武漢市內湖概況

該湖泊位于武漢市境內，是典型的城市內湖，水域面積4000畝左右，屬于緩流水體，水深小于5m。經實地調查發現，分別有一個入湖水通道和出湖水通道，沿湖分布多個入湖雨水/污水排水口，污染輸入主要來自兩岸雨水徑流攜帶陸源污染物的匯入以及沿湖商業、小區的雨污混合排口。根據《武漢市地表水環境功能區類別》規定，該湖全湖劃分為一般魚類保護區，其水質管理目標為Ⅲ類[6]。

該城市內湖泊的地表水環境質量狀況一直堪憂，根據武漢市生態環境局公布的地表水環境質量狀況，2015～2018年水質總體為劣Ⅴ類，水體呈現中度富營養化至重度富營養化，主要超標污染物為總磷、化學需氧量、氨氮、高錳酸鹽指數[5]。

3.2 武漢市內湖“十三五”期間的水環境質量狀況分析

根據武漢市生態環境局官方網站公布的地表水環境質量數據，分析得到“十三五”期間該城市內湖的水質狀況、主要污染物及超標倍數，結果列于表1。

表1 武漢市內湖“十三五”期間的水環境質量狀況

由表1可見，該湖泊“十三五”期間(2016-2020年)的水環境質量狀況堪憂，2016～2018年水質處于劣Ⅴ類，為中度富營養化狀態，總磷(TP)、化學需氧量(COD)和高錳酸鹽指數等主要指標超標嚴重，尤其總磷(TP)最高超標倍數達到8.06倍(2018年7月)。2019～2020年，水質狀況由先前幾年的劣Ⅴ類向Ⅴ類好轉，水體的富營養化狀態也在向輕度營養化轉變，表明2019年完成的水質綜合整治工程具有明顯成效，但湖泊水質仍遠未達到Ⅲ類水體的水環境質量要求，總磷的超標倍數仍然較高。通過對湖泊周邊污染源的實地調查得知，湖泊周邊分布有居民小區、飯店酒樓、農業種植等，農業面源污染和生活污水對湖泊水質存在潛在威脅。城市內湖因受到城市生活源排放的影響，大多呈現氮、磷污染，控制城市內湖氮、磷的輸入是湖泊治理的關鍵措施之一[7,8]。

3.3 湖泊水質綜合治理工程概況及其成效

2018年，該城市內湖綜合整治工程納入了武漢四水共治工程和軍運會保障項目計劃，水環境綜合整治工程于2018年上半年開工，經過一年時間的整治，排查封堵排污口28個，修建調蓄池2座和人工智能分流井4座，清淤36萬m3，同時進行微生物凈化水劑投放、栽種植物。該工程呈現4個特點：一是控源截污引入“尖板眼技術”——在智能分流井中率先安裝了COD分析儀，實現對排口水質進行有效識別，達標水直排湖中，不達標的水流進調蓄池進行垃圾過濾，然后進入市政污水處理管網；二是對淤泥進行環保處置避免造成二次污染，對底泥經沉淀、去渣、去臭、消毒、脫水擠壓等工序處理后，變為種植土壤和路基回填土；三是潛流人工濕地打造，過濾重金屬；四是湖泊水質修復全方位構建水生物鏈[9]。

2019年上半年，該湖泊的水環境治理工程順利完工，重現了水清岸綠景象。由表1可知，2019～2020年，湖泊水質由2018年前的劣Ⅴ類提升為Ⅴ類，水環境綜合整治工程實施后的水質提升成效明顯。構建的湖泊水質修水生物鏈將持續發揮修復作用，預計未來幾年湖泊水質將進一步得到提升。

3.4 武漢市內湖水質現狀監測

為了解該城市內湖的水質現狀，于2021年5月采集了湖泊沿岸6個代表性點位的水樣，對其中NH3-N、TN、TP、COD、DO、pH值等主要水質指標行了分析。采樣布點如圖1所示，主要水質指標的分析結果列于表2。

圖1 水質監測點布設

由表2可知，監測時期內6個采樣點的TN、COD、pH值均達到《地表水環境質量標準》(GB 3838-2002)規定的Ⅲ類水體標準限值，其中各采樣點的TN和COD濃度均較低，達到I類水體標準。

由表2可看出，6個采樣點的TP濃度均遠高于湖庫Ⅲ類水體標準限值，為Ⅳ類和V類水質，表1數據也表明該城市內湖過去5年的總磷均呈現超標現象，可見磷是該湖泊污染的主要限制因子。1號采樣點的NH3-N和DO均呈現超標現象，1號點位為入湖水與湖泊交界處，表明入湖水質較差，上游有明顯污染輸入。5號采樣點的NH3-N高達1.98 mg/L，為V類水質，超標0.98倍；5號采樣點附近有一個雨污混合排口，5號采樣點的NH3-N濃度超標、TN達標，表明該排口截污不徹底，近期附近可能有生活污水排入。

表2 武漢市內湖主要水質指標監測結果

4 水質提升對策

基于監測數據分析基礎上，結合湖泊沿岸污染源排查情況，提出針對性的水質提升對策，旨在為該湖泊水質持續改善提供科學依據。

4.1 進一步鞏固截污成效，防止反彈

控源截污是湖泊治理的最根本最有效手段，2019年實施的水環境綜合整治工程排查封堵排污口28個，治理成效明顯。該湖泊沿岸雨污水排口較多，尤其是涉及餐飲行業的污染源，應加大巡查與監督力度，鞏固截污成效，防止反彈。

4.2 加大農業面源污染監管

該湖泊周邊零星分布有周邊農戶的蔬菜種植地塊，種植導致的農業面源污染對湖泊水質造成潛在威脅，建議相關管理部門應加大監管力度，清理整治周邊私自種養現象，防止農業面源污染入湖。

4.3 規劃整治湖岸，實現岸水統籌

污染在水體，根源在岸上，源頭管控是湖泊水質改善和水生態恢復的前提。一方面，還需進一步統籌推進該湖泊周邊區域污水管網建設與改造，推進精細化截污和城鎮污水處理設施的新改擴建和提標改造，確保雨污分流，污水入網，從根本上保障湖泊水質；另一方面，加大湖泊岸線整治，有效防止地表徑流攜帶污染入湖。近兩年，該湖泊周邊的岸線整治取得顯著成績，沿湖綠道建成區約占湖泊岸線的40%，通過綠道建設、設置植物緩沖帶、自然濕地等措施，形成自然地過渡空間，通過生態化岸線整治，充分利用土地和植物的凈化能力，有效截留入湖面源污染物。

4.4 控磷形勢嚴峻

該城市內湖過去5年的總磷均超標，近期監測的6個采樣點水樣的總磷仍然超標嚴重，可見磷是該湖泊污染的主要限制因子，應重點控制。

4.5 落實湖長制，加大環保宣教，形成湖泊治理合力

一方面，要對現有“湖長制”中湖長的日?！把惨暋焙汀氨O督”職責升級，切實落實湖泊最高層級的湖長是第一責任人，對湖泊的管理保護負總責；另一方面，加強生態環境保護宣教，促進公眾積極參與。湖泊保護是公共事業，需要加強湖泊保護科普宣傳教育，號召志愿者積極參與湖泊治理保護行動，定期舉行沿湖排查活動。同時，吸引社會力量參與湖泊管理保護工作中，鼓勵設立企業湖長、大中專生湖泊志愿者等。通過多方發力，形成湖泊治理合力。