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让重病缠身的湖泊逐步康复

   时间:2007-08-13 10:04:00     浏览:616110    评论:0    
核心提示:记者 高杰   □本期对话人物   秦伯强,1963年生,江苏吴县人。曾赴瑞典隆德大学做博士后研究,美国犹他州立大学土木工程与环境工程系访问教授。现为中国科学院南京地理与湖泊研究所研究员、博士生导师,浅水湖泊富营养化问题专家。无锡2007年蓝藻危机专家应急小组的核心成员。研究领域是水资源与水环境,特别是湖泊污染

记者 高杰

  □本期对话人物   秦伯强,1963年生,江苏吴县人。曾赴瑞典隆德大学做博士后研究,美国犹他州立大学土木工程与环境工程系访问教授。现为中国科学院南京地理与湖泊研究所研究员、博士生导师,浅水湖泊富营养化问题专家。无锡2007年蓝藻危机专家应急小组的核心成员。研究领域是水资源与水环境,特别是湖泊污染与富营养化。曾主持中国科学院知识创新战略行动项目“长江中下游地区湖泊富营养化发生机制与控制对策”和列为国家“863”项目的“太湖梅梁湾水源地水质改善技术”等重大科研项目。   对话人中国科学院南京地理与湖泊研究所专家   秦伯强采访人 本报记者 高杰   点击一   焦点关注让湖泊休养生息战略的现实背景   关键思路 人类对湖泊资源过度开发导致湖泊重病缠身   记者:最近,国家环保总局局长周生贤提出“让不堪重负的江河湖泊休养生息”,您作为长期研究我国湖泊生态环境的专家,是如何看待“休养生息”这个问题的?   秦伯强:让不堪重负的江河湖泊休养生息,这个思路提得十分鲜明,又非常符合我国大江大河和湖泊的实际情况。从我国目前湖泊健康状况看,可以说是重病缠身,如不采取一系列休养生息的果断措施,必然会加速它们的死亡,变成没有生命力的沼泽。眼看着我国大小湖泊重病缠身,惟有让它们休养生息、加快医治,才能延长它的生命周期,使它们逐步康复。   点击二   焦点关注湖泊污染造成哪些严重后果   关键思路 五大淡水湖泊水质污染威胁人民饮水安全   记者:从目前我国湖泊健康状况看,它们都患了哪种病症,是什么原因导致它们重病缠身的呢?   秦伯强:我国是一个多湖泊的国家,共有2759个湖泊,总面积达91019平方公里,占国土面积的0.95%。湖泊作为一种与人类生存和发展密切相关的独特资源,在供水、防洪、航运、旅游及维系区域生态平衡方面发挥着巨大作用。但是,长期以来,我们单纯强调湖泊资源的超强度开发和综合利用,导致水环境恶化、水资源水质性短缺和水灾害频频发生等一系列生态问题。2003年我国对52个湖泊进行水质评价,水质符合和好于Ⅲ类的湖泊有21个,5个湖泊部分水体受到污染,26个湖泊水污染严重,中营养状态和富营养状态湖泊各占50%,几乎看不到贫营养的湖泊。在我国东部地区,也很难发现水质清澈的天然湖泊。从现在调查情况来看,富营养化发展趋势应该说相当迅猛。   探究我国鄱阳湖、洞庭湖、太湖、洪泽湖、巢湖等重病缠身的五大淡水湖泊之“病因”:一病在大肆开发围垦,导致湖面急剧萎缩;二病在大肆排污侵入,导致水质严重污染。从目前五大淡水湖泊的病情来看,均属病得不轻。   土质肥沃、灌溉便利,使五大湖泊备受围垦之苦。大量的围垦使湖泊面积急剧萎缩,直接减少了江河行洪调蓄容积,增加了洪涝灾害风险,成为制约湖区经济发展的心腹大患。受害最深的莫过于洞庭湖。久负盛名的“八百里洞庭”早已不复往昔风采:从全盛时期的6000平方公里到解放初期的4350平方公里,再到如今的2840平方公里,洞庭湖面积急剧萎缩,不得不把我国“第一淡水湖”的头把交椅拱手相让。   鄱阳湖同样伤得不轻。2000多公里的湖岸线曾减少了近一半,水域面积也曾由1954年的5100平方公里一度缩小至3900平方公里。湖面的萎缩有自然原因,比如河流挟泥沙淤积,湖底抬高,导致湖面萎缩;但围湖造田等人为原因才是湖泊面积、容积减小的“主凶”。   一旦围垦过度就会导致湖泊消失,这对湖畔经济圈、对湖泊生态系统都不啻为毁灭性的打击。例如,新疆玛纳斯湖周围曾是经济富庶的地方,随着石河子大规模开垦,湖泊来水量锐减,现在已经消亡,周围地区的经济也随之衰败。内蒙古的居延海干涸后,享有盛名的居延绿洲随之消逝,不仅水生动植物死亡,湖畔80万亩胡杨林也惨遭厄运,风沙从此肆虐。上世纪80年代末,一场黑风暴甚至刮到了北京城。   记者:您刚才举了大量事例,说明了大肆开发与围垦对湖泊的影响。现在您能不能讲讲湖泊污染产生的恶果?   秦伯强:防污甚于防洪。与面积严重缩水相比,五大湖泊更为严重的病在水质污染,而湖泊污染最大的难题在于富营养化,这是一个世界性的环境问题。湖泊富营养化是指湖泊水体接纳过量的氮、磷等营养物质,使水体中的藻类和其他水生生物异常繁殖,水体的透明度和溶解氧含量急剧下降,造成水质恶化,生态系统严重破坏,加速湖泊老化。   目前,太湖、巢湖等已经呈中度富营养或者重度富营养状态,导致水质劣于Ⅴ类。湖泊大量纳污之后,直接导致水体呈现富营养化,引起蓝藻暴发,又给人民饮用水带来很大困难。例如,位于巢湖的合肥水厂取水口,因蓝藻堵塞已经数易其地,损失近亿元。太湖梅梁湾1990年夏天蓝藻大暴发,堵塞了无锡水厂取水口,因供水不足迫使无锡市百余家工厂停产半停产,直接经济损失1.3亿元,造成了当地居民住在湖边无水喝的尴尬。2007年5月底,太湖再次因蓝藻暴发,导致无锡市自来水出现了臭味,使人民群众难以饮用。   五大湖泊的富营养化,是湖泊内营养盐不断增加的自然发展过程,也是人类长期以来对环保的漠视以及人口急剧增长的结果。但在自然状态下,湖泊“贫营养→中营养→富营养”阶段的演化过程极其缓慢,往往需要几千年甚至更长的时间才能完成。但是,正因为人类活动的过度影响,加剧了湖泊的老化和重病缠身。   点击三   焦点关注湖泊水环境恶化的主要症结   关键思路 快速的工业化、城市化,农业生产方式的改变,渔业养殖的高强度等原因共同造成湖泊富营养化严重的现状   记者:从目前我国大多数湖泊健康状况看,是什么具体原因导致它们病情加重的呢?   秦伯强:湖泊水环境恶化和富营养化发生有着多方面的原因。归纳起来主要有以下几个方面:经济高速发展和快速的工业化进程,使得工业污染非常突出。太湖流域在最近20年中,经济超高速发展。以无锡市为例,改革开放前,年人均GDP增长率全国为6.1%,无锡仅5.5%。而进入上世纪80年代,全国经济年平均增长速度为9.8%,无锡却高达13.5%,是同期全国发展最快的地区之一。90年代这一区域经济又出现了新一轮的高速增长,其中1990年~1994年GDP年均增长22.7%,较80年代增长率高出近10个百分点。1999年无锡市GDP比1980年增长了31倍,人均GDP从1980年的947元增长到1999年的26258元。到2005年,无锡市年GDP达2805亿元,经济增长率达15.1%,人均产值达50964元。经济高速发展的同时,产业结构发生了较大的变化。无锡市的一、二、三产业结构从1978年的14.3∶68.3∶17.4演变为1995年的5.2∶59.1∶35.8。1996年,农村社会总产值中非农产业产值比重上升为95.4%,其中农村工业占84%,乡、村工业总产值1513亿元,已占无锡市工业总产值的78%。这意味着大量污染严重、技术含量低的工业企业都转移到了监管薄弱的乡镇地区。虽然在1998年太湖流域实施了达标排放,但是由于经济的高速发展,污染排放量的迅速增加,原来的污染控制措施和水平已经无法满足原定的污染源控制目标。这是太湖水环境趋于严峻的主要原因。   农业生产方式改变,加重了湖泊及其周边地区水环境的压力。历史上太湖流域以种桑、养殖、种稻为主,改革开放以来随着工农业生产的发展,特别是乡镇工业异军突起,这一地区的土地利用结构发生了很大变化,农业用地大量转化为工业用地,城市规模也急剧扩展。为保证粮食的总产出在总量上相对稳定,除依靠科技进步外,不得不借助于农业投入的增加,如大量施用化肥、农药和除草剂。其中化肥投入对水稻、小麦产出增长的贡献额分别达10.3%和34.9%,使得本地区粮食单产达7272公斤/公顷,相当于全国平均单产的1.4倍。人们不再沿袭传统的生产方式如增施有机农家肥、挖泥作肥,以致河道淤积严重。而土壤肥力下降,养分的回归与消耗不平衡,不得不增施化肥,其使用量逐年增加。有机肥与化肥的使用比例已由上世纪80年代中期的3∶7演化为90年代中期的1∶9。现每年每公顷使用化肥总量(氮、磷、钾有效成分)已由80年代中后期的25公斤增加到45公斤,其中氮素达30多公斤,占70%以上。农业生产方式的这种变化对水环境产生深远影响。其中肥料的流失属大宗面源污染。根据以往研究成果推测,太湖流域内有机污染负荷中面源污染约占30%左右。据1996年无锡市农业局与无锡市环科所对水稻生产过程中的秧田、大田、沟渠水的养分含量测定,33个样品平均总氮含量8.26ppm,比外河水体总氮含量高出69%。据此推算每亩稻田每年因径流损失氮素2.7公斤~3.4公斤,约占总施氮肥量的12%~17%。   快速的城市化进程和生活方式的改变,而废水处理没有跟上。无锡市非农业人口从1980年的86.57万人增加到1999年的176.45万人,增长了89.88万人,占总人口的比重从23%提高到40.7%,市区人口也从1980年的76.49万人增加到1999年的111.69万人,城市建成区扩展迅速,1988年老城区面积为34.9平方公里,到1995年扩大到65.46平方公里,扩大了近1倍。此外,乡村城市化发展十分迅速,1999年157.09万乡村从业人员中,从事非农业的劳动力占67.4%。在乡村非农化的带动下,建制镇数量逐年增加,1999年达107个。根据无锡市统计,平均每人生活用水量从1980年的105升/日增加到1999年284升/日,每日生活用水总量从8.03×104吨提高到31.7×104吨。如果按排放系数0.8计算,由原来每日6.4×104吨的城市生活污水排放量现增加到每日25.4×104吨,平均每日近百吨的COD随污水进入河网。同时工业快速发展,生产用水需求相应增加。仅来自城市自来水供水的生产用水量就从1980年的4116×104吨,增加到1998年的12246×104吨。尽管随着技术的发展,水的重复利用率有所提高,但因用水总量提高较快,工业废水排放量总体呈增长趋势。太湖流域地区目前污水处理能力相对于污水排放量来说严重不足。现阶段工业污水的治理仍以厂内处理为主,城市污水处理由于需要的投资大、运行费用高,建设严重滞后。从已建设的城市污水处理厂的投资和运行来看,平均每建设1×104吨/日的污水处理能力,约需投资500×104元,每运行1×104吨/日的污水处理能力约需年度运行费用为52×104元。如此高昂的投资和运行费用往往难以落实,故城市污水处理进展缓慢。1998年,无锡市区城市污水处理率也仅44%,若包括郊县在内,城镇生活污水处理率仅28%。   渔业养殖规模的扩大和强度的增加,对水环境的负面影响逐步显现。渔业养殖引起的内源污染同样影响着湖泊水环境向富营养化的方向发展。太湖的渔业养殖主要在东太湖地区。东太湖面积仅131平方公里,养殖面积却高达5400公顷(2000年的官方报告显示为2833公顷)。由于东太湖水浅,底泥肥沃,水生植物发育良好,可以大量吸收湖水和底泥中的营养盐,起到净化湖水和防止富营养化的作用。现今围网养殖分割包围了几乎整个湖面,无法收割水草,东太湖因此而失去了一个最强大的污染物输出途径。养殖需投入大量饵料。投饵量与水体氮、磷污染负荷的增加显著相关;对于亩产500公斤~750公斤的围网养鱼模式,流入水体中的氮、磷量分别相当于投入量的64.96%和64.81%,东太湖养鱼每生产1吨鱼要向湖中排放氮141.25公斤、磷14.14公斤;由于围养后水体营养盐含量增加,促进了藻类生长,养殖区藻类数量比原来多191%,水体中残饵等营养碎屑的增加则促进了浮游动物的生长,数量和生物量增多,同时异氧细菌总数和大肠菌群数增加,比原来多3~4倍;网围养鱼的品种主要包括草鱼等草食性鱼类和青鱼等食底栖动物鱼类,它们的捕食等使得养殖区螺、蚌等软体类底栖动物无法生长,而喜好有机污染环境的底栖寡毛类和一些水生昆虫幼虫则迅速增加;由于大量残饵和鱼类排泄物沉降到水底,使得表层沉积物中的氮、磷和有机质增加,养殖两年的围网区的表层沉积物中的有机质、有机碳(TOC)、总氮(TN)和有机氮分别比原来高190.7%、141.4%、87.5%和86.2%。   点击四   焦点关注如何扭转湖泊水质恶化的趋势   关键思路 必须同时控制"外源"与"内源"   记者:从“九五”期间,国家就启动了“三河三湖”治理工程,但是,从目前情况看,并没有达到水质控制目标。您认为湖泊治理的难度在哪里?   秦伯强:我国东部地区大部分湖泊为浅水湖泊,这决定了湖泊治理难度大、治理时间长。尽管人们已经开始重视对流域外源污染的控制,但是人们普遍忽略了这样一个事实,即我国东部地区和长江中下游地区湖泊绝大部分是浅水湖泊,是在洪泛平原上发育起来的,类似于河流三角洲,土壤比较肥沃。从湖泊形成时起,这些湖泊就处于营养充分的状态。至今人们很难在这一地区发现贫营养型湖泊。在人类活动影响以前,湖泊没有呈现富营养化的态势,主要得益于大量的湿地与水生植被的生长。正是由于这些水生植物,一方面有效削减了排入湖中的外源营养盐负荷,同时又大量遏制了底泥中营养盐的释放。   国内外研究表明,浅水湖泊在底泥中蓄积了许多污染物质。这些蓄积在沉积物中的污染物质,在风浪作用下,很容易伴随沉积物的悬浮而释放。因此,这些湖泊被污染和富营养化后,治理的难度比一般湖泊大,需要的时间更长。   我国湖泊水环境管理涉及多个部门,出现“多头治水”的问题,对城市污水排放、江河治理却未能形成有效的管理模式。在太湖流域,现行水资源的管理体制不合理,也是造成水环境治理成效不显著的一个原因。环保部门是水环境保护的主体部门,它的主要职能是实施监督管理权,包括对违法排污企业实施限期治理等,但在实际监管中却受到部门条块分割的阻滞。比如河道应属水行政主管部门管理,但面对大量城市污水直接排入江河,水行政主管部门在管理水环境、防治水污染方面却缺乏法律依据,只好听任江河承纳污水。再如非点源污染,又与土地资源管理部门密切相关。目前这种水质、水资源不能统一管理的现状阻碍着水环境治理和保护的进程。   从技术层面上讲,目前湖泊治理还存在一些问题。从上世纪90年代开始,我国就陆续开展了滇池和太湖的治理,还有杭州西湖、武汉东湖、南京玄武湖等。应该说,许多湖泊治理效果不理想,与预期相比相差甚远。像太湖、滇池这样的大型湖泊,水环境形势仍然不容乐观。产生这些问题的原因主要有以下几个方面:根据国内外的研究报道,湖泊水环境治理中,应该遵循“控源、生态修复和流域管理”这样的思路。“控源”指的是“外源”污染控制,不对流域的各种工业点源污染、城市生活污水和农业面源污染采取措施进行控制,仅仅依靠在湖泊里进行生态修复来净化水质,是不现实的。因为生物净化能力是有限的。我们国家许多湖泊污染治理之所以没有取得理想效果,根本的原因是没有一个湖泊治理能做到真正意义上的“控源截污”。   还有,许多湖泊治理开始时,缺乏前期仔细的调查研究,使得污染源控制很难有的放矢。以太湖为例,1994年COD的排放中,工业污水占39%,城市生活污水占42%,农业及农村居民污水排放占10%;在总氮排放中,工业污水占16%,农业与农村污水占38%,城市生活污水占25%;在总磷排放中,工业污水占10%,农业污水占15%,城市生活污水占60%。到1998年,C O D 排放中,工业污染只占26%,生活污染占27%,农业排放占25%,水产养殖占14%;在总氮排放中,工业污染只占4%,生活污染占25%,农业排放占28%,水产养殖占28%;在总磷排放中,工业污染只占2%,生活污染占70%,农业排放占15%,水产养殖占8%。仅仅经过短短几年时间,工业污染对总氮和总磷的排放贡献显著下降,而生活污水和农业污水贡献量显著增加。因此,就目前而言,以工业污染排放控制为主要对象的治理措施,在太湖流域已经很难起到预期的效果。   我国绝大部分淡水湖泊是浅水湖泊,又是富营养化比较严重的湖泊。国内外研究表明,对于深水湖泊,在控制“外源”污染之后,这些湖泊将在短期内很快得到恢复。但是对浅水湖泊,即使外源污染得到了完全控制,由于沉积物中蓄积的大量污染物质会随着风浪和沉积物悬浮而释放,因此,其水环境的恢复远比深水湖泊所需时间长。这意味着治理浅水湖泊远比深水湖泊困难。因此,保护这些湖泊免受污染远比污染后再治理经济可行。   浅水湖泊治理难度比较大还有一个原因,就是湖泊中沉积物的悬浮和底泥污染物释放。控制“内源”释放的方法主要有物理化学方法、机械方法和生态方法。具体用什么方法,需要先对湖泊的进行诊断,要具体情况具体分析,先对湖泊的环境状况进行调查诊断,再选择合适的方法。不顾其环境条件,一味堆砌各种技术,轮番使用,并非明智之举。   记者:就目前我国湖泊所患的病症而言,您认为应该确立何种治污思路,才能让重病缠身的湖泊步入康复阶段?   秦伯强:必须“外源”与“内源”控制相结合。湖泊治理,管理是关键,技术是支撑。所谓“七分管理、三分技术”就是这个道理。管理的主要内容是控源截污。   就外源控制而言,我国湖泊治理需要防、控、治一体化。首先要猛药治顽症,大力优化湖泊流域的土地利用模式和经济产业结构,全方位开展以工业、生活污水深度处理和农业面源以及围网养殖控制为重点的达标升级等一系列工程措施,以切实有效控制源头污染排放,这是外源控制第一道门槛;大力开展进入湖泊河网的生态修复与水利调度建设工程,提高河网自净能力,大幅度削减河流的入湖污染负荷;积极开展湖湾及其湖滨带生态修复,逐步恢复湖泊自然生态系统的机构与功能;开展流域水污染综合整治与环境功能分区管理,真正形成湖泊流域水污染控制总体方案和长效管理机制。   就内源控制而言,恢复水生植物,是控制湖泊内源污染乃至湖泊富营养化治理的有效途径。研究表明,有水生植物生长的水域,水质清澈;反之如果没有水生植物,沉积物容易悬浮,污染物质就容易释放。目前,要把水生植物恢复,等同于湖泊病体的生态修复,把工作重点放在水生植物的种植上。湖泊生态修复应该是在改善外源控制环境条件基础上的自然恢复,而不是人为地去搭建一个生态系统。要使水生植物恢复起来,特别是湖泊富营养化治理所需要的沉水植物的恢复,必须降低营养盐浓度到一定的程度才能实现。   引水冲刷(如太湖的引江济太和杭州西湖的引钱塘江换水)等水力学方法,现在被广泛地使用,但是,这是暂时性措施,是治标不治本的方法。原因之一是把污染物转移到下游地区,如长江口或沿海地区,加重长江口及沿海地区的污染;原因之二是监测结果显示这种方法只有部分时段有效(如枯水季节),在其他时段(如平水和丰水季节)效果较差,甚至水质变差;原因之三是目前污染较重的水域绝大部分在沿湖地区或湖湾内,像太湖五里湖和梅梁湾,这些水域水流不畅,是无法用引水冲刷来置换的;原因之四是许多湖泊所引河水本身已经具有很高的氮、磷浓度,如西湖引钱塘江的河水,这些河水被引入湖泊中后,水力停留时间延长,很容易出现蓝藻水华,破坏水质感观,导致新的问题出现。

 
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