南四湖水生態環境綜合整治提升探討

張 皓，閆 禎，張 哲

（1.江蘇省徐州環境監測中心，江蘇 徐州 210018；2.天津市濱海新區環境創新研究院，天津 300450；3．鹽城工學院，江蘇 鹽城 224002）

0 引言

南四湖（即南陽湖、獨山湖、昭陽湖和微山湖4個相連湖泊的總稱）位于山東省西南部華北平原與黃淮平原交接地帶，屬于淮河流域泗河水系，全湖面積為1 266 km2，南北長126 km，東西寬5 ～25 km，平均水深1.5 m，最大蓄水量53.6 億m3，是我國華北地區面積最大的綜合利用水庫型湖泊。湖泊的東、西、北三面承接蘇、魯、豫、皖4 省38 個縣的來水，入湖大、小河流共計53 條，流域面積31 700 km2，作為南水北調東線工程的主要輸水干線和調蓄水庫，承擔著南水北調、蓄水防洪、水產、航運以及魯蘇2 省16 個縣市區提供工農業用水等多種用途，其水質優劣直接關系到流域多地區經濟的可持續發展，故具有重要的戰略地位[1]。一直以來，由于南四湖流域徐州段位于南四湖最南側，類似盲腸段，水力循環不暢，故自凈能力較弱，水質環境本底差，在農業面源、工業源、傳播污染、礦山廢水、生活廢水等污染源輸入下，存在水質無法穩定達標，水生態系統完整性被破壞等問題[2]。本文從南四湖水質、污染狀況及原因入手，深入分析其面臨的生態環境問題，并提出合理化整治方案。

1 南四湖流域水生態環境現狀

2021年南四湖通湖河流16 個水質控制斷面主要超標污染物年平均濃度狀況見圖1。由圖1 可以看出，Ⅲ類及優于Ⅲ類水質河段數占總檢測河段數的37.5%，Ⅳ類水質和Ⅴ類水質河段數占總數的31.25%，Ⅴ類水質河段數占總數的25%，劣Ⅴ類水質河段數占總數的6.25%，以上說明南四湖水質整體情況不容樂觀。各河段主要超標污染物為溶解氧（DO）高錳酸鹽指數(CODMn)、氨 氮(NH3-N)、總磷(TP)。其中，珍珠泉引河斷面污染物年均值水質類別較差，為劣Ⅴ類水質標準，NH3-N,TP 分別超標1.33和0.16 倍；大屯閘斷面、磊莊引河-墓山中溝交匯處斷面、馬山引河G104 斷面、蘇魯邊界斷面，為Ⅴ類水質標準，大屯閘斷面CODMn，NH3-N，TP 分別超標0.14，0.90 和0.55 倍，磊莊引河-墓山中溝交匯處斷面NH3-N 超標0.63 倍，馬山引河G104 斷面中NH3-N，TP 分別超標0.84 和0.65 倍；蘇魯邊界斷面中CODMn，TP 分別超標0.20 和0.98 倍；東蔡大溝303 縣道斷面、韓壩涵洞斷面、挖工莊東閘、西閘斷面、五段閘斷面、墓山中溝G104 河段水質為Ⅳ類水質；大沙河鐵路橋斷面、洪福大橋斷面、湖西航道斷面、孟樓斷面、大馮溝斷面、磊莊引河G104 河段水質為Ⅲ類及優于Ⅲ類水質，水質較好。

圖1 各斷面中主要超標污染物年均濃度

2 南四湖流域主要水生態環境問題

2.1 工業污染

徐州市涉水企業分布及占比見圖2。由圖2 可以看出，徐州市與南四湖相接壤的行政區分別為豐縣、沛縣和銅山區，沿湖3 縣（區）工業企業分布較多，工業廢水產生量較大，河道水體污染風險較大。根據全國第二次污染源普查結果，徐州市共有764家工業企業排放工業廢水。其中，銅山區（198 家）涉水企業占全市總涉水企業的25.92%，沛縣（101 家）和豐縣（86 家）分別占總數的13.22%和11.26%。調查發現，多數企業均存在產業結構偏重、污水治理配套設施不完善等問題。如：江蘇省豐縣經濟開發區、豐縣電動車產業園和銅山區馬坡鎮后八段玻璃企業集聚區均存在污水治理設施能力不足和治污設施不完善等問題；豐縣經濟開發區污水處理廠日排放2萬t 達標尾水排入沙支河史南大溝，最終影響復新河；豐縣范樓鎮牛蒡產業園因治污設施不完善，導致園區產生的工業廢水排入河道造成水體污染；沛縣經開區污水處理廠尾水通過排水口直排進入河道，對河道水體造成一定影響。

圖2 徐州市各縣(市)、區工業源涉水企業分布及占比

2021年，根據無人機正射和紅外熱成像遙感監測影像，對珍珠泉引河、馬山引河2 條重要通湖河道及沿岸區域生態環境狀況進行分析，共篩查出30 個疑似入河排污口，并對篩查結果（按照10%比例選取3 個排污口）進行地面核查，證實確實存在入河排污口河污水外排入河的情況。同時，核查還發現部分岸邊區域存在生活垃圾和工業材料隨意堆放及部分河面存在生活垃圾隨意拋灑現象。

2.2 農業污染

（1）種植業污染。南四湖周邊均為傳統稻區，涉及魯、蘇多個鄉鎮，沿湖周邊種植水稻約40 000 hm2，大多采用傳統大水漫灌種植方式。秸稈還田后浸泡腐爛，再加上農藥化肥殘留，每年稻田退水季節，含有高濃度污染物的水集中入河入湖，顯著影響湖泊水質，有檢測結果表明，農田退水中DO 質量濃度高達290 mg/L，NH3-N 質量濃度為11 mg/L，說明農田退水對河道水質影響極大[3-5]。

（2）養殖業污染。隨著養殖業的集約化、規模化發展，大量畜禽糞便成為農業面源污染的主要污染源，畜禽糞便中除了豐富的營養物質外，還含有重金屬和抗生素的殘留。大沙河流域范圍內畜禽養殖產生的糞便如不能有效利用，可導致在雨水沖刷下進入支流進而污染水體。同時，水產養殖中魚類糞便及飼料沉淀，將在一定程度上造成水體污染。2020年末，沛縣、銅山區在湖內養殖池塘共有400 多個，僅在保護區核心區，池塘面積約1 300 hm2。人工濕地水質凈化工程建設可改善生態環境，但維護管理不善也可造成環境污染，濕地功能一般2年后開始退化，大量濕地需人工維護，一旦濕地植物得不到及時清理，腐爛后不但造成水質污染，還抬高了湖底，致使部分區域出現沼澤化現象。南四湖湖區分布著眾多魚塘，魚塘退水不僅未經濕地等處理，也未經過濾帶等直排入河湖中，且退漁還湖后湖區大面積的水面生態治理和預防富營養化的問題也未得到妥善解決，導致湖區的蘆葦葡草也變成了一個新的污染源[6]。

2.3 生活污染

沛縣老城區存在雨、污混流現象，降雨時雨水夾帶污染水體隨排水系統進入城區污水處理廠，污水處理廠運行負荷率偏低，配套設施不完善；新城區排澇能力不足，汛期時雨水將大量生活垃圾等沖入河道，造成水體污染。大沙河鎮和華山鎮鎮區污水處理廠因處理能力不足，污水收集管網建設滯后，成為影響大沙河水質的污染源之一。華山鎮、梁寨鎮、范樓鎮3 個鄉鎮污水處理廠仍執行污水處理一級B 標準，尾水排入作為大沙河補水通道的鄭集河南支河，對斷面水質影響較大。沿湖街道建成區常住人口約10 000 人，目前，污水處理設施尚未建成，鎮區污水直接或間接入河。鄭集鎮、黃集鎮的污水處理設施不完善且落后，無法滿足城鎮生活污水處理需求，且城鎮污水管網收集系統不健全，雨、污管網未能分開處理，導致汛期大量雨水攜帶污染物進入河流管網，從而加大污水處理負荷。

2.4 河道航運污染

南四湖作為京杭大運河上南北交通的繁忙水道，擁有2 條長達235 km 京杭運河主航道，另有內河高等級航道567 km，一般航道307 km。2020年，微山湖水面通行船只約80 000 余艘，形成聚集型、長期型污染。船舶污染具有流動性、隱蔽性、隨意性，由于魯、蘇、皖、豫同屬南四湖流域，但山東、河南不屬于長江經濟帶，因此未納入長江經濟帶船舶水污染物聯合監管與服務信息系統，導致監管出現了“盲區”。船只油污、生產生活污水排放是影響水質的主要原因。部分港口碼頭治理設施老舊，存在“跑冒滴漏”現象，船舶污水、垃圾、廢油水收集上岸轉運處置量僅為實際產生量的40%，其余60%入河。大多數漁民居住在湖區臺地上，甚至以船為家，而湖區臺地上基礎設施不夠完善，生活污水和生活垃圾等直排問題仍然存在，部分居住區附近的湖面浮萍密布，污濁不堪，對湖區環境產生一定影響[7]。

2.5 礦山污染

南四湖湖區含煤面積約620 km2，地質儲量約33 億t，涉及18 處煤礦采礦權，其中江蘇省3 處（姚橋煤礦、徐莊煤礦和孔莊煤礦）。由于湖區周邊各省市對采礦企業退出及排放標準不統一，使得煤礦外排廢水硫酸鹽超標問題持續得不到解決，湖區里煤礦生產企業退出后，礦坑水造成的水污染問題將成為水環境的一個安全隱患。

2.6 插花地管理盲區

由于歷史原因，南四湖西岸的江蘇省沛縣和山東省巍山縣交界處2 省13 個鄉鎮，90 余處插花地邊界不明確，形成“你中有我、我中有你”現狀。其中9 條河流經2 省的插花地后匯進南四湖，因2省的行政管理邊界不夠清晰，導致插花地生態環境流域治理的主體責任也不夠明確，“多頭管”，“交叉管”，“無人管”情況突出，使得邊治理邊污染現象長期存在。

3 水生態環境綜合提升方案

3.1 開展南四湖流域水生態環境狀況監測調查與健康評估

“監測—診斷—修復”是解決流域水生態環境問題的完整鏈條，僅通過目前現有的水生態監測指標，難以對南四湖水生態環境問題的進行全面分析和識別，無法提供影響和評價水生態狀態的可能原因，也無法全面給出南四湖流域生態系統的完整性評價和健康狀況評估。目前，南四湖水環境、水資源、水生態狀況亟待開展全面監測調查，從而為發現問題、診斷問題、解決問題奠定基礎。依據重點江河湖庫生態調查評價指南及相關規范要求，充分參考國內、外河湖健康評價工作經驗，通過收集資料和現場調查監測等方式，對南四湖流域全面開展水環境（水質、沉積物）、水生態（浮游動植物、大型底棲生物、大型水生植物、魚類等）、水資源（水文特征、水量）與河流物理形態調查，全面建立水生態環境基礎數據庫。調查結果反映了污染和壓力的復合效應以及長期環境干擾的綜合效果，為識別掌握水生態環境狀況和變化趨勢，科學診斷存在的健康問題、受損程度，識別主要原因、預測變化趨勢及為后續治理措施的有效性提供基礎，是構建南四湖區域河湖（庫）健康評價體系及對水生態健康進行科學評估和修復的先決條件[8]。

3.2 開展南四湖流域水生態完整性修復技術方法研究

構建南四湖水生態完整性 “評價-診斷-模擬-調控”綜合技術體系，形成可復制、可推廣的技術新模式；利用高通量生物信息（eDNA）、食物網同位素示蹤、非靶向化學分析、尺度嵌套耦合模擬和人工智能算法等新技術、新方法，提出具有鮮明特色的物理、化學和生物多要素耦合的完整性指標體系；構建南四湖完整性指標體系及評價方法，定量表征南四湖水生態系統完整性狀況；揭示南水北調工程、閘壩開閉、江湖連通、人為污染對完整性及關鍵指示性生物的影響機制與退化成因；分析南四湖生態完整性演變趨勢；基于水生態環境全面調查評估模擬分析，提出水生態系統調控因子、閾值區間及修復途徑，闡明多重壓力下的完整性修復原理與路徑，提出維持、修復、保護和管理的對策和措施，創新南四湖水生態系統完整性研究范式，建立流域——河區——河段的多尺度修復技術體系。

3.3 開展南四湖流域污染物溯源分析、建立輸入響應模型

為快速準確地實現水質監測斷面水質超標時河流水污染的溯源，全面開展南四湖流域污染源排查以摸清工業、農業、生活、船舶等多個污染來源的污染排放量及對南四湖的污染貢獻情況，污染源要素主要作用是為溯源過程提供污染源分布和結構性信息,其信息的準確性將直接影響溯源精度；科學劃分多個等級的河段和匯水單元，整合現有流域要素,構建水污染溯源的流域要素空間關系模型；建立匯水單元層級與上、下游河段的編碼關系，將全流域要素與匯水單元建立空間關聯關系，構建空間要素、污染源要素、監測要素和其它要素等多個流域要素空間關系子系統模型，最后再將各子系統模型集聚組成一個相互協作的流域要素空間關系網絡。通過模型可在水質超標情況發生時，有效識別并篩選研究區的污染源，將未知污染源搜索半徑縮小至更小范圍，且最大限度提供引發源分布和結構性信息，配合南四湖流域范圍內排污口在線監測等數據，可快速準確識別和追溯水質超標區域的污染源，為更進一步實地排查提供方向指引、為精準治污提供科學支撐。同時通過模型還將全面顯示各排放源與水質之間的響應關系，對主要污染源貢獻進行科學排序，并對細化管控任務、提出優化產業布局結構調整、污染控制工程措施、生態修復方案產生的改善效果進行模擬評估，按照工程效益確定優先實施順序，驗證工程措施的有效性、整治方案的可行性[9]。

3.4 開展南四湖流域工程治理

3.4.1 點面共治，阻斷外源污染

（1）補齊基礎設施短板。逐個評價現有集中污水處理廠，從出口濃度評價處理工藝，逐廠提出提標改造方案；從進口濃度追溯管網收集，全面實施雨污分流改造、配套管網建設以及錯接、漏接、老舊管網改造，建成區及沿河鄉鎮進一步提高污水收集率、處理率，雨污全分流、污水全收集全處理。

（2）加強工業污染治理。開展徐州市南四湖入湖河流沿線，特別是房亭河、京杭大運河沿線工業企業污染治理，狠抓控污減排；開展鋼鐵、造紙、污水處理等重點行業廢水排查，全面清理封堵非法或設置不合理排污口及排查違法排污行為；強化工業集聚區廢水治理，推進工業集聚區廢水規范化整治工作，完善污水集中處理設施和配套管網建設；強化工業集聚區水污染治理在線監控和智能化監管，實現污水全部收集處理、達標排放；加強現有采礦企業廢水治理，擴大廢水零排放企業范圍。

（3）強化面源污染防治。南四湖流域地表水水質呈明顯的季節性變化，夏季水質較差，受降雨影響農業面源、河道坑塘等污染隨徑流入湖，大幅增加污染負荷，強化污染溯源分析，綜合考慮重點區域面源污水產排污特征，確定治理邊界和重點區域，全面推進化肥農藥使用量負增長行動，通過構建生態緩沖區，建設生物攔截帶、集水窖、導流渠（管）、灌溉管帶等徑流攔截與再利用設施、生態溝渠和多塘系統，因地制宜規劃布局區域面源污水導流工程和生態凈化工程。

（4）推進船舶污染防治。重點開展京杭大運河徐州段、流域內航運污染綜合整治項目。推進船舶污染防治設施建設，完善船舶污染物接收處理，對船舶和港口污染物接收轉運處置設施建設方案進行全面評估，分類優化垃圾、生活污水、含油污水、化學品洗艙水等船舶水污染物接收轉運處置方案，完善固定和移動設施相結合的接收模式、收費機制[7]。

3.4.2 清淤凈化，減少內源污染

全面開展湖區內源污染治理。徐州市轄區內河流多為閘壩控制的蓄水性靜態河流，污染長期積蓄難以稀釋擴散，通過評價湖底淤泥對水質影響，合理確定清淤范圍和深度、科學處置清除出的底泥，有效減少內源污染；開展濱岸帶建設、加強人工濕地后期維護，以水生動物、植物、微生物為載體，綜合運用物理、生物及生態技術，深度凈化，開展水生生境全方位生態修復。

3.5 加強對已退出礦山的老坑水持續監測、風險評估和分級管理

（1）加強尾礦庫滲漏污染地下水的監管，防控通過地下滲漏污染飲用水及地表水體。嚴格規范3 類地下水監測井（上游污染對照井、橫向污染擴散井、下游污染監視井）的設置，科學確定地下水監測層位、指標及頻次，加強地下水的監督性監測，及時準確識別尾礦庫地下水環境風險，建立健全地下水環境監測預警體系。

（2）開展已退出尾礦庫的風險評估。盡快檢查和督查尾礦庫環境管理各項制度和要求的落實情況。建議根據當前尾礦庫防控形勢，對照法律法規以及政策文件要求，以日常環保檢查抽查及專項環保督查等形式，檢查尾礦庫風險評估、“一庫一策”防治方案、應急預案與物資儲備等管理要求的落實情況，對相關省市尾礦庫的排查與整治工作進行細致全面的梳理，查缺補漏，確保摸排與整治工作的數據真實、措施科學，保障尾礦庫風險防控工作取得實效。

（3）突出重點，建立尾礦庫環境風險分類分級管理系統。建議針對不同類型尾礦庫運行安全風險和環境風險等級的差別，盡快建立南四湖流域尾礦庫數據庫，并根據尾礦庫類型、規模、尾礦成分及環境敏感點分布特征，劃分尾礦庫環境污染的風險等級，建立尾礦庫環境風險分類分級管理系統，實現流域上、下游數據庫的共建共享，建立健全上、下游不同行政區域的協同管理。建議突出重點，集中人力、物力、財力嚴格管控中高風險尾礦庫。落實尾礦庫“一庫一策” 應急預案，制定差異化的應急事件處置策略，細化重點尾礦庫突發污染事件應急預案的制定。加強地方環境應急力量儲備，加強跨區域應急聯動機制建設，加強信息共享和聯合執法。

（4）加強飲用水源地水安全評估和風險防范水平，開展硫酸鹽氟化物等特征污染物所導致的飲用水安全風險的評估。根據風險評估結果，確定是否需要采取進一步水源地置換或者水資源儲備等戰略性的保障措施。同時針對暴雨等極端氣候條件下，可能出現的污染物超標以及突發環境風險問題，提高水源地監測預警和應對能力，使南水北調干線的潛在環境風險得到有效解決，水資源安全得到充分保障。

3.6 開展重點技術試點示范

選取南四湖流域內重點區域作為優先示范點，以政府購買服務的形式，依據水文特征、污染特征開展先進技術整治示范。重點關注3 大關鍵技術：①農業面源污染治理技術。強化“源頭控制為主、過程阻控與末端治理相結合”，兼顧經濟、社會與環境效益，應因地制宜地開展清潔種植、清潔養殖技術、物理化學或生物攔截降解或處理利用以及污染物末端治理凈化技術等相關技術；②閘壩控制的蓄水性靜態河流、湖庫水質凈化技術。確定不同河道的治理深度，針對性選擇先進的、工程量低、投資省的優勢技術；③船舶污染物接收處理技術。推進船舶污染防治設施標準化建設，實現船舶含油污水、生活污水、含有毒液體物質的污水、船舶垃圾的收集、處理及回用等污染防治設施的專業化配置。

南四湖治理要突出工程措施和管理措施并重、頂層設計與地區實踐并重。亟需引進全國先進技術、頂尖科研隊伍、實力環境治理企業，強化環境效益、經濟效益、社會效益等多方面評價，實現質量、總量、項目、投資體系運行最優化，鼓勵先進單位先進區域先行先試，通過示范河段、示范區域、示范工程等以點帶面，樹立符合治理需求、解決實際問題的跨域水環境治理新示范。

3.7 完善標準法規，強化執法監督與信息化建設

積極推動建立區域聯防聯控協作機制、成立跨區域綜合管理、建立完善流域上下游橫向生態保護補償機制，共抓大保護。徹底解決“上下游不同行、左右岸不同步”統一環湖地區的產業政策與排放標準，統一監測，統一執法，統一監管，加強數據交流共享，明確插花地的行政管轄權，進一步建立完善區劃聯防聯控機制，成立跨區域綜合管理、建立完善流域上下游橫向生態保護補償機制，聚力抓好南四湖流域的生態保護和高質量發展。統一全流域產業準入和退出標準、工業廢水排放標準、核心區工礦退出標準、湖區岸上生活污水處理標準、農業養殖污染治理標準和京杭大運河的南四湖航道船舶污染收集轉運處置等系列標準規范，徹底解決南四湖環境治理標準不統一的根源性問題。依據污染程度和水環境容量，劃分重點控制區和一般控制區，進一步加嚴不同控制區的環境標準。

有效開展入湖沿線水源工程設施水質實時監控、斷面水質自動監測、流域水質自動監控、水質水量動態均衡優化調度聯合數據采集、整合及信息平臺建設，構建水生態環境實時監控網絡，構建水環境預警及事故應急預案模擬系統、污染溯源分析系統，推動南四湖智慧化管理云平臺建設，實現跨部門、跨區域間水資源、水生態、水環境數據交換共享，達到“一張圖”實現流域全要素的精細化管理。

3.8 平衡高水平保護與高質量發展，切實解決生活就業問題

做好生態環境賠償資金的合理使用以及使用范圍的擴展。除用于工業污染的治理外，探索用于畜禽養殖和生活面源污染的治理、養殖退出等。加大一般控制區漁業養殖的生態化改造，改變原有的捕撈和養殖模式，出臺生態養殖政策，規范科學養殖水平，引領村民要科學捕撈、生態養殖，切實保障漁民的基本生存和生活問題。對漁民開展再就業培訓，當地企業要優先接收漁民，尤其是退耕還湖的村民，打造農業文旅休閑觀光項目，為漁民提供再就業。探索妥善方法切實保障以船為家的漁民上岸后的幸福生活。以利用微山湖5A 景區創造契機，積極籌備資金，大力實施地面改造，改建碼頭、道路硬化、綠化美化等環境提升，全力打造煥然一新的美麗漁村，為當地居民就業增收創新方式方法，探索微山湖獨有新模式。

4 結論

（1）通過對2021年南四湖通湖河流16 個水質控制斷面主要超標污染物年平均濃度分析發現，Ⅲ類及優于Ⅲ類水質河段數占總檢測河段數的37.5%，劣Ⅴ類水質河段數占總數的6.25%，南四湖水質整體情況不容樂觀。

（2）從南四湖水質、污染狀況及原因入手，深入分析其面臨的生態環境問題，主要存在工業污染、農業污染、生活污染、河道航運污染、插花地管理盲區等問題。

（3）為綜合提升水生態環境，從生態環境狀況監測分析、方法研究、模型建立、完善法規等8 個方面闡述。旨在全力打造優質水環境，探索提升水生態環境思路，為南四湖流域水生態環境提升提供理論和方法依據。