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东湖水污染研究报告
1背景介绍
东湖，降水丰富，常年湿润，我国最大的“城中湖”。拥有120多个岛屿、112千米湖岸线、区域汇水面积375平方千米。其水系分布共东、西、北三面，为长江围绕，并显现出西高东低的地形趋势。可分为东沙湖水系和北湖水系，其中东沙湖水系主要湖泊有沙湖、东湖、杨眷湖，北湖水系主要湖泊有严西湖、严东湖、北湖。由于隅堤建设，湖面养殖等原因，东湖被分为水果糊、郛郑湖、汤菱湖、庙湖、团湖、后湖、喻家湖等子湖。大东湖水系在历史上与长江是相连的，各湖泊间也有一定的水力联系。发挥着多种功能：遇到降雨时，雨水的调蓄功能;湖区周边的动植物，改善生态的功能;极具魅力的湖区风景促进了旅游业的发展，景观功能;农业方面，水产养殖的功能;城市工业方面，供水功能——影响着武汉的城市环境、东湖开发区的经济、社会可持续发展。近儿十年来，随着武汉城市化的快速发展，越多的外来人口聚集，东湖湖区周围人口密度不断增加，加上工业、种植业和水产养殖、旅游产业的快速发展，以及市政控制水环境的基本设施的不完善，污水整体面积32.5平方千米。2东湖污染概述
2.1点源污染
为了城市污水的排放的便捷，东湖与污染严重沙湖连通，造成大量污水流入东湖，使东湖的水质急剧下降;为了交通便利，填湖修路，把完整的东湖分割成一块块池塘,其中一些池塘被承包下来作为渔业养殖使用，很大程度上降低了水体的自净能力,雪上加霜。东湖水生态群落结构被破坏，其结果就是水中的浮游生物的数量激增，湖水向富营养化状态发展。
2.2非点源污染 城市地表径流、降雨和底泥污染等面源污染因素导致东湖水质恶化：湖区周边地区会因降雨形成地表径流，将地表的大量污染物带入湖中；降雨初期形成的地表径流中，污染物不仅量大且浓度非常高，而且造成东湖周边地区空气中的尘埃、有害气体和颗粒物随降雨的过程进入东湖水体，致使东湖水环境受到污染；底泥污染详见下文。3污染项目类型（化学性污染）
3.1东湖富营养化
3.1.1污染物与污染源
一般认为富营养化发生所必备的条件因素归纳为以下几个方面：
（1）适宜的温度条件、光照和充足的氮、磷等营养盐；
（2）硅、铁等元素量适度；
（3）含溶解氧充足；
（4）水流流态缓慢，水体更新周期长。只有当上述四个条件均比较适宜时，才会出现某种优势藻类“疯狂增长”的现象，形成水华。东湖在二十世纪七十年代后期的东湖整体处于营养化状态，并向富营养化发展，仅仅用了几年时间东湖水体就己经呈现富营养化状态。水生植物在二十世纪七十年代后急剧变化，群落结构变得趋于简单，中小型浮游生物极具增加，湖中产生了大量的浮游动植物、底栖动物及水生植物、生物多样性指数骤降。经检测，东湖的污染物主要是氮、磷两种元素。点源污染方面，主要原因就是生活污水污染和工业废水污染所导致的。关于氮：目前我国对于生活污水、生活垃圾的管控不严，生活污水大量排放进入东湖，含有尿素、氨氮为主要氮形态的生活污水和人畜粪便，排入水体后会使正常的氮循环变成“短路循环”；而工业废水进入之后直接导致东湖水质污染超标。以及东湖曾经是武汉市市区比较重要的水产养殖区域，在水产养殖过程中，含有大量的有机物的饵料通过人工投放进入水体，使东湖水质严重超标。再加上农田径流挟带的大量氨氮和硝酸盐氮进入水体后，改变了其中原有的氮平衡，促进某些适应新条件的藻类种属迅速增殖，覆盖了大面积水面。水体中的过量磷主要来源于肥料、农业废弃物和城市污水。在城市污水中磷酸盐的主要来源是洗涤剂，它除了引起水体富营养化以外，还使许多水体产生大量泡沫；以及来自外来的工业废水和生活污水；另一方面还有其内源作用．即水体中的底泥在还原状态下会释放磷酸盐，从而增加磷的含量，特别是在一些因硝酸盐引起的富存养化的湖泊中——城市污水的排入使之更加复杂化，使该系统迅速恶化，即使停止加入磷酸盐，问题也不会解决 ——多年来在底部沉积了大量的富含磷酸盐的沉淀物由于不溶性的铁盐保护层作用通常是不会参与混合的，可当底层水含氧量低而处于还原状态时通常在夏季分层时出现．保护层消失，从而使磷酸盐释入水中。
3.1.2污染危害
（1）影响水体的溶解氧；（2）降低水体的透明度；（3）使水味变得腥臭难闻；（4）向水体释放有毒物质；（5）对水生生态的不利影响。3.1.3污染治理
通过上面的分析：氮磷营养盐，特别是磷，是控制东湖藻类生长的主要因素，也是其富营养化的主要限制性因子。若要控制水体的富营养化，则必须控制水体氮磷等营养盐的含量及其比例。经调查，水果湖，郭郑湖和庙湖这三个子湖泊的主要污染物总磷是通过点源污染造成的，所以对于点源污染方面，应限制湖泊周围的排污口排放的污染物浓度并严格控制排污口的数量，尽量减少排污口。汤菱湖、后湖、庙湖这三个子湖泊的主要污染物总磷则来自于内源污染，就是底泥，现阶段解决底泥污染最好的措施是挖出湖底淤积的底泥，考虑长期发展，则用生态修复的方法也可以使底泥污染降低。在总氮污染方面，其中四个湖泊：水果湖、郭郑湖、后糊和庙湖的总氮污染都是内源污染造成的。因此，底泥的清除工作势在必行。故而氮磷营养盐，尤其是磷，是控制东湖藻类生长的主要因素，也是其富营养化的主要限制性因子。若要控制水体的富营养化，则必须控制水体氮磷等营养盐的含量及其比例。（利贝格最小值定律指出：植物生长取决于外界提供给它的所需养料中数量最少的一种。在合适的温度、光照条件、pH值、硅铁以及其他营养物质充分的条件下，植物的生长取决于外界供给它们养分最少的一种或两种。）
3.2重金属污染
3.2.1污染物与污染源
东湖各重金属污染程度大小为Cd＞Zn＞Cu＞Pb＞Ni＞Cr。自2003年以来，东湖湖区周边的大多数排污口己关闭，可是依旧有些的排污口没有完全关闭，这是东湖水的工业废水污染源；此外，各类废旧电池和废旧电子用品的随意丢弃；以及底泥中吸附的重金属物质进入水体之后的二次污染均是重要来源。
3.2.2污染危害
以Cd为例：Cd是一种积累富集型毒物，进入人体后，主要累积于肝、肾内和骨骼中。能引起骨节变形，自然骨折，腰关节受损，有时还引起心血管病。这种病潜伏期10多年，发病后难以治疗。Cd浓度0．2～1．1mg／L可使鱼类死亡，浓度0．1mg／L时对水体的自净作用有害，如日本富山事件。工业含Cd废水的排放，大气Cd尘的沉降和雨水对地面的冲刷，都可使Cd进人水体。Cd是水迁移性元素，除了Cds外，其他Cd的化合物均能溶于水。进人水体的Cd还可与无机和有机配位体生成多种可溶性配合物。
重金属在水环境中的物理化学迁移主要包括下述三种作用。
（1）沉淀作用。重金属在水中可生成氢氧化物，也可以生成硫化物或碳酸盐。这些化合物的溶度积都很小，容易生成沉淀物。最终使重金属污染物在水体中的扩散速度和范围受到限制，从水质自净方面看这是有利的，但大量重金属沉积于排污口附近的底泥中。
（2）吸附作用。重金属离子由于带正电，在水中易于被带负电的胶体颗粒所吸附。吸附重金属离子的胶体，随水流向下游迁移，但大多会很快地沉降下来。因此，这也使重金属容易富集在排水口下游一定范围内的底泥中。沉淀作用和吸附作用都会造成大量重金属沉积于排污口附近的底泥中。沉积在底泥中的重金属是一个长期的次生污染源，很难治理，当环境条件发生变化时有可能重新释放出来，会成为二次污染源。
（3）氧化还原作用。由于氧化还原作用的结果，使得重金属在不同条件下的水体中以不同的价态存在，而价态不同其活性与毒性也不同。无机汞在水体底泥中或在鱼体中，在微生物的作用下，能够转化为毒性更大的有机汞（甲基汞）。生物迁移是指重金属通过生物体的新陈代谢、生长、死亡等过程所进行的迁移。过程比较复杂，它既是物理化学问题，也服从生物学规律。所有重金属都能通过生物体迁移．并由此使重金属在某些有机体中富集起来，经食物链的放大作用，构成对人体的危害。
3.2.3治理措施
1物理法：河流稀释和换水法、吸附法、生物膜修复法等。
2化学法：化学混凝沉淀法、离子还原法、离子交换法、电动力学修复法等。3生物法：植物修复法、动物修复法、微生物和藻类修复法等。
但对于东湖这个特定对象而言，大范围的修复方法很有限，结合修复效果而言，生物修复是目前比较好的方法：
（1）植物修复法：利用重金属积累或超重金属积累水生植物，将水体中的重金属提取出来，富集输运到植物体内，然后通过收割植物将重金属从水体清除出去。目前，人们已经发现许多水生植物能够较好地吸收水中的重金属离子：水浮莲、印度葵、香蒲和芦苇都己被用来处理污水。
（2）动物修复法：应用一些优选的鱼类以及其它水生动物品种，在水体中吸收、富集重金属，然后把它们从水体中驱除以达到水体重金属污染修复的目的。此法需驯化出特定的水生动物，并且处理周期较长、费用高，后续处理费用较大，要大力推广比较困难。
（3）微生物和藻类修复法：利用水体中的微生物或者向污染水体中补充经驯化的高效微生物对水体重金属进行固定和形态的转化。
3.3其他污染
从上表不难看出，除了主要的污染外，东湖的需氧性有机物污染也十分严重。在这里进行简介：
有机物可分为自然生成的有机物和人工合成的有机物。自然形成的有机物特征极不稳定，易于被生物降解，转化为稳定的无机物。在有氧的条件下，好氧微生物作用，主要产物为二氧化碳、水,等稳定物质；在无氧条件下，即厌氧微生物作用，主要产物为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢、氨气等——既有毒害作用，又有恶臭味，严重影响环境卫生，会造成公害。生活污水和很多工业废水，如食品工业、石油化工工业、制革工业、焦化工业等废水中都含有这类有机物。虽然好氧分解的产物无害，但在分解过程中要消耗水体或环境中的溶解氧，故有机物又称为好氧物质。当水体中有机物浓度较高时，微生物耗氧量很大，从大气中补充的氧不敷需要，会使水中溶解氧的含量下降，当水中溶解氧降低至4mg／L以下时，鱼类和水生生物将不能在水中生存。从而导致鱼类和水生物死亡。如果完全缺氧，则有机物将转入厌氧分解，生成大量硫化氢、氨气、硫醇等带恶臭的气体，使水质变黑发臭，造成水环境严重恶化。水体污染中有机物污染的程度，可用化学需氧量衡量（CoD）和生化需氧量（BOD）表示。
4应对总方略
4.1治理
（1）污染专项治理。（针对超标项目精确举措）
（2）污染内源、点源、面源治理。（武汉常年都是湿润的环境，特别是在进入雨季丰水期时，降下的暴雨会形成大面积的积水，城市径流将空气中的污染物与地面的污染物带入湖水中，造成严重的污染。所以，东湖未来面临的污染状况十分紧急，不管从内源、点源和面源污染来看都得引起重视）
4.2保护
（1）加强控污。（污水浓度、污水总量、污水容量控制。通过从武汉市2014年第四季度污水处理厂监测数据结果的调查，目前武汉市大部分排放入湖中的工业污水和生活污水的水质基本都达到国家排放标准标）
（2）提升环境容纳量。（根据下表管理）
4.3治理制度问题处理
（1）各部门多方治理，权责交叉与分歧，缺少责任机制；
（2）资金不足且缺乏有效的市场机制；
（3）缺乏有效的合作机制；
（4）缺乏相关的法律法规；
（5）监督体系的建设。5东湖水环境展望
依据《武汉城市总体规划（2006-2020）》，它明确了构建“武汉大东湖”生态水网的规划理念和要求，并将大东湖水系作为武昌-江夏片水网的核心，通过建设严西湖、严东湖郊野公园、东湖分景区和沙湖市级城市公园等，形成深入城市中心的大东湖生态绿楔；提出了改善武昌大东湖区域生态环境、提升湖泊水功能、开发城市旅游资源的基本构想，在空间形态上提出构建一个“结构合理、生态良好、水流畅通、环境宜人”的水网体系，通过大东湖生态水网构建工程恢复湖泊生态功能，实施大东湖水污染控制、水环境修复与水环境监测等工程措施。
依据城市总体规划与大东湖区域湖泊保护规划等，明确了大东湖区域各湖泊城市功能区定位、湖泊综合功能定位、湖泊规划水质管理目标等，如下表所示。
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