长江中游平原洪湖湿地水体污染现状及治理对策

周文昌 史玉虎* 潘 磊

（1 湖北省林业科学研究院，湖北 武汉430075；2 湖北洪湖湿地生态系统国家定位观测研究站，湖北 洪湖市 433200）

中国湖泊大于1 km2的数量大约有2 800个，大于10 km2的淡水湖泊210个，大于100 km2的130个，我国大多数湖泊主要位于长江中下游和青藏高原（Frumin et al,2011; 姜加虎等,2006）。长江中下游平原是我国浅水型淡水湖泊分布最为密集的区域，水域面积大于1 km2的湖泊总数超过650个（罗明科等,2016）。1950年前，长江中游两岸的绝大多数湖泊原为通江湖泊，与长江干流及其支流形成独特而完整的江湖复合生态系统（常剑波等,1999）。目前通江湖泊仅剩两个（洞庭湖和鄱阳湖），这是由于1950年之后修建了一大批水利设施（胡军华等,2008; 王利民等,2005）。随着工农业的发展，我国自然湖泊和水库减少了1 000个、水域面积减少了10 000 km2（Frumin et al,2011），而且带来一系列生态环境问题，如湖泊调蓄能力降低，洪涝灾害频繁，水鸟、鱼类及重要水生植物减少，湖泊呈富营养化（氮、磷）状态，导致蓝藻爆发（胡军华等,2008; Frumin et al,2011;杜耘,2011）。湖北省作为长江中游重要的湖泊湿地生态区域，目前湖泊面积大于1 km2的仅剩181个，大于10 km2的湖泊仅剩44个（姜加虎等,2006），到2000年，全省湖泊面积仅占建国初期的34%（杜耘,2011），到2005年，湖泊面积为3 025.61 km2（张毅等,2009）。

洪湖湖泊作为长江中游最为重要的湖泊湿地生态系统，隶属于湖北洪湖市和监利县，位于长江中游北岸，洪湖湿地自然保护区以洪湖围堤为界，主要保护对象是保护洪湖水生、陆生生物及其生境共同组成的湿地生态系统、未受污染的淡水资源和生物物种的多样性（王学雷等,2006;Wen et al,2007）。然而，自20世纪50-70年代，相续修筑的水利工程，阻隔了江湖自然连通，转为一个封闭型的淡水湖泊（卢山等,2004）。20世纪90年代后，洪湖湿地进入大湖圈养时期，兴起螃蟹养殖，到2004年，养殖面积达251 km2，占湖泊总面积的80%，导致水生植物过度利用，超过湖泊自身生物承载力（卢山等,2009），导致珍稀物种减少，外来物种入侵（喜旱莲子草、凤眼莲）和水质不断降低（李昆等, 2015; 宋辛辛等, 2016; 周文昌等,2016a）。在社会人士的疾呼、人民群众和政府决策者的支持下，1996年成立了洪湖湿地自然保护区，2000年晋升为省级自然保护区，2008年列入《国际重要湿地名录》，2014年晋升为国家级自然保护区（周文昌等,2016a; 冯锦刚等,2014），2017年底，全湖围网养殖水域全部拆除，水生植物逐渐恢复。以洪湖湿地自然保护区为对象，评估长江中游湖泊湿地保护现状（如水污染），对于人类认识湖泊湿地保护形势和科学研究具有重要意义。

图1 洪湖常规监测点位置图（吴红艳等，2013）Fig.1 Routine monitoring point location of the Hong Lake Wetland

1 研究区概况和研究方法

1.1 研究区概况

洪湖湿地地处湖北省中南部，长江中游北岸(113°12′～ 113°26′E，29°40′～ 29°58′N ） 是 长 江和汉水支流东荆河之间的洼地雍塞湖。气候属于北亚热带湿润季风气候，年均气温15.9～16.6℃，无霜期＞250 d，年均降水量1 174 mm，年均蒸发量1 354 mm，4-10月降水量占全年的77%，湿地面积344 km2，平均水深1.35 m，以浅水湖泊（307.40 km2）为中心，周边为湖滨沼泽（36.54 km2）（李昆等, 2015; 肖飞等, 2003; 周文昌等, 2016b）。主要植物类型为挺水植物菰Zizania latifolia、莲Nelumbo nucifera和芦苇Phragmites australis，浮叶植物为菱Trapa bispinosa、睡莲Nymphaea tetragona，沉水植物为微齿眼子菜Potamogeton maackianus、 黑 藻Hydrilla verticillata、穗状狐尾藻Myriophyllum spicatum和金鱼藻Ceratophyllum demersum（王学雷等, 2002; 宋辛辛等, 2016），以及菹草Potamogeton crispus。

1.2 研究方法

收集历年洪湖湿地水质数据（1990-2017年），收集湖北省荆州市环境保护局（http://www.jzhbj.gov.cn/news_list.aspx?category_id=129）的历年荆州市环境质量状况公报数据和胡学玉等（2006）及Chen等（2006）的总磷和氨氮数据。同时，于2017年夏季（8月）和秋季（11月）通过水样采集器采集湖泊上层50 cm水样，各自12个样点和18个样点，采集路线从西南角（杨柴湖）向东北角（下新河）采集水样和从南面（排水闸）向北（蓝田）采集水样（图1）（吴红艳等,2013）。样品盛入水样瓶（500 ml），当天转运至实验室分析水质指标，并与中华人民共和国国家标准《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）进行比较，分析其超标参数。

2 结果与分析

2.1 洪湖湿地水质变化

1990-2003年，洪湖湿地以Ⅲ类和Ⅳ类水为主，水质超标主要参数是氮、磷及其它有机污染物（胡学玉等,2006; Chen et al,2006）。2004年10月22日，湖北省加强了洪湖湿地保护修复，同年11月29日，在洪湖市召开了“加强洪湖生态建设现场办公会议”，会议落实了5条方针，力争5年，洪湖湿地水质恶化状况有明显好转，水体总氮、总磷量有下降（张琼,2005）。自2007年起，湖北省荆州市环境保护局对洪湖湿地设置9个监测点（吴红艳等, 2013），并对湖泊水质进行监测，2004-2011年洪湖水质有所改善，2010年达到功能区划的水质指标（Ⅲ类）。然而，2011年，因功能区划提升为Ⅱ类，水质达标率仅为33.3%，但水质相对于2010年仍有所改善（表1），实现了2004年湖北省提出5年后，洪湖水质有所好转的目标。到2015-2017年，洪湖湖面围网养殖逐年有序拆除，2017年底，湖面围栏围网全部拆除（图2），但2012-2017年湖泊水质呈逐渐恶化趋势（表1），湖泊水质类别以Ⅳ～Ⅴ为主。

图2 2015-2017年的洪湖湿地拆除围网养殖水域变化图Fig.2 Removed enclosure aquaculture in the Lake Honghu from 2015 to 2017

2.2 洪湖湿地夏季和秋季水质变化规律

表1 2004-2017年荆州市洪湖湿地自然保护区水质类别Table1 The classification of the water quality in the Lake Honghu from 2004 to 2017

3 讨论与分析

1990-2003年，洪湖湿地水质超标参数为总磷、总氮，这可能是1980s-2004年的围网养殖对湖泊水生植物的过度利用，如2004年围网养殖达到高峰，其水域养殖面积占湖泊水域面积的80%（卢山等, 2009; 班璇等, 2010）。但自2005年后，洪湖湿地加强了保护，2006-2011年水质有所改善，有些年代（2010年），水质达到功能区划的目标水质（Ⅲ类），但部分水质参数仍超标（表1），其原因可能是洪湖湿地拆除水域养殖2.51万hm2，实施了增殖放流，恢复水生植被6 700 hm2，水草覆盖率从不到40%恢复到80%以上（冯锦刚等, 2014）。2012-2017年，洪湖水质呈恶化趋势（表1）。可能有几种原因：一是四湖流域上游大量工农业及生活废水排入洪湖湿地；二是1980s-2004年的长期过度围网养殖，水生植物过度利用，导致水体自身承载力下降，底泥污染物释放；三是最近几年的外来物种（凤眼莲、喜旱莲子草）在洪湖湿地爆发，外来植物覆盖湖泊大面积水域，仅凤眼莲Eichhornia crassipes在2017年入侵洪湖湿地面积达1 200 hm2(洪湖湿地国家级自然保护区管理局,2017)，导致水生植物的结构变化，影响水下光合植物和湿地动物的生存空间，进而影响湿地净化水质功能。班璇等(2010)评价了围网养殖对局部湖泊的污染极为严重；宋辛辛等（2016）通过分析1950s的洪湖湿地沉水植物优势种群的变化表明，洪湖湿地自2000年后，洪湖沉水植物群落分布破碎化明显，并认为1990s-2005年的围网养殖导致水生植物的过度利用，降低了水质等级，建议取缔围网，控制入湖水质，提升水体透明度，恢复水生植物。2015年6月湖北省林业厅和荆州市人民政府向省政府联合上报了《关于加快推进洪湖拆围与渔民上岸工作的请示》，同年11月16日，省政府主持召开《推进洪湖国家级自然保护区可持续发展专题协调会议》，对拆除洪湖围栏围网、妥善安置渔民等工作进行部署，于2017年12月，湖北省水产局代表省政府对洪湖拆围工作进行了验收，拆围面积达1.25万hm2。本研究表明拆围后的洪湖水质从8月的超标参数氨氮、化学需氧量和总磷变为仅总磷超标（表2）。拆除围网改善了洪湖湿地水质，这可能是由于拆围后减少了鱼饵料的投入，逐渐恢复的水生植物净化了水质；但湖泊总磷仍然超标，尚待加强研究与管理。

表2 2017年8月和11月洪湖湿地水质指标Table2 Water quality for the Lake Honghu on August and November in 2017

4 洪湖湿地水污染治理建议

一是加强洪湖湿地水质监测。由于洪湖湿地长期受到湖泊周边居民生活污水和工农业废水及上游来水影响，污水会导致大量的磷沉积于湖泊中，引起藻类大量繁殖，随着藻类的衰老而死亡，大量的溶解性有机物释放出来，可能影响湖泊水质，须加强改善湖泊周边环境条件。同时，死亡的藻类越多，释放出来的溶解性有机物也会越多，使得颗粒有机碎屑不能迅速矿化，形成大量颗粒物沉积湖底，并和死亡的水生生物（均富含磷）一起累计在底泥（谢丽强等, 2001），成为污染湖泊水质的潜在风险。

二是加强水生植被恢复的监测研究，同时加强外来植物（凤眼莲、喜旱莲子草）的治理，培育净化水质较强的乡土水生植物，为恢复湿地水质提供科技支撑。据研究报道东湖湖泊污染后，通过优化植被结构，加快以沉水植物为主的恢复途径，显著降低了水体中的总氮、总磷含量，这些水生植物包含莲、芦苇、苦草Vallisneria natans、狐尾藻Myriophyllum verticillatum和金鱼藻（马剑敏等,1997）。

三是加强荆州市洪湖流域湿地监测与管理。研究表明，洪湖湿地最小生态水位为24 m，这个水位是洪湖湿地恢复的极限低水位，是维持湖泊生态功能，确保水生动植物生存的需要（王学雷等,2008）。同时，湿地最小生态水位也是确保冬季内荆河航运和来年抗春抗旱，以及夏季农田灌溉的需求（魏显虎等, 2007; 陈世俭等, 2002）。因此，整合荆州市洪湖流域水资源管理，降低流域内水资源的不合理利用，确保洪湖湿地最小生态水位需求。

致谢：湖北洪湖湿地生态系统国家定位观测研究站和湖北洪湖湿地国家级自然保护区管理局的大力支持。