周振昉

（河北省衡水水文水资源勘测局，河北衡水053000）

衡水湖位于华北平原南部河北省衡水市境内，地处黑龙港流域中西部，地理位置在东经115°30′～115°40′，北纬37°33′～37°40′之间，属于典型的浅水型湿地湖泊，具有蓄洪、防涝、供水、景观、旅游、调节当地小气候、降解环境污染等多种功能。随着衡水市社会经济的快速发展，人们加大了对衡水湖的保护利用。由于衡水湖的水体较浅且交换不畅，植物体腐烂分解等原因，使衡水湖出现了富营养化、生物多样性减少等一系列环境问题。研究表明，氮和磷是浮游植物生长所需的营养元素，对藻类生长起促进作用，是造成水体富营养化的主要影响因子［1-2］。采用2004～2013年衡水湖水质监测数据，调查分析了衡水湖水体氮、磷营养元素的变化规律及其污染来源、成因，对衡水湖水体的富营养化现状进行了分析评价，提出了衡水湖水体氮、磷污染的控制对策，为衡水湖的保护治理提供一定依据。

1 衡水湖蓄水量变化分析

衡水湖总面积75.0km2，蓄水设计高程21.0m，总容积为1.88亿m3。整个湖泊分为东、西两个湖区。其中东湖又被一条人工堤分为大湖和冀州小湖两部分，大湖面积32.4km2，小湖面积10.1km2，总容积1.23亿m3，现有水域平均水深普遍在3～4m。西湖面积32.5km2，容积0.65亿m3，除有少量坑池沼泽或鱼塘外，其余大部分被杂草覆盖。

衡水湖年平均降水量518.9mm，年平均水面蒸发量（E601）1147mm，地表径流水量很小，靠流域降水很难维持其稳定的水位，因此人工调水是维系衡水湖的主要水源。自1994年以来，引黄河水成为衡水湖的主要水源补给方式。衡水湖1994～2013年间累计引黄（引岳）补水9.24亿m3。

衡水湖1994～2013年间历次引黄（引岳）入湖水量如表1。

受引蓄黄河水和集水区降水年际变化等因素的影响，衡水湖的蓄水量年际变化较大。由于历次引黄一般主要在11月～次年1月份进行，所以2月份成为衡水湖蓄水量最多的月份，从3月份开始，随着蒸发量和农业灌溉用水的增加，衡水湖的蓄水量开始减少，水位开始持续下降，到11月引水前，水位达到一年中的最低水位。

衡水湖2004～2013年历年的最高水位、最低水位、平均水位与蓄水量如表2。

表1 衡水湖1994～2013年历次引黄（引岳）入湖水量 单位：亿m3

表2 衡水湖东湖2004～2013年蓄水情况（水位为黄海高程）

2 衡水湖水质污染特征

2.1 水质监测

为研究衡水湖水质变化情况，选取衡水湖湖内（闸上）、小库（闸上）、冀州（闸下）3个基本水质监测站2004～2013年的水质监测数据作为评价依据。这3个站点分别位于衡水市彭杜乡大赵村、冀州市冀州镇南关村及冀州市魏屯乡魏屯村。衡水湖湖内（闸上）采样点2004～2006年每年监测6次（双月监测），2007年监测8次（2～6月双月监测、8～12月每月监测），2008～2013年每年监测12次（每月监测），小库（闸上）、冀州（闸下）2004～2013年均每年监测6次（双月监测）。

2.2 氮、磷污染特征

2.2.1 氮、磷污染年际变化特征分析

以2004～2013年衡水湖各监测站实测水质数据进行分析，TP和TN历年变化趋势如图1～图2。

图1 衡水湖水体TP年际变化趋势

图2 衡水湖水体TN年际变化趋势

由图1可以看出：①湖内站TP：2006～2008年和2010年略高于Ⅲ类水质浓度限值，其余年份低于Ⅲ类水质浓度限值，多年来变化趋势不太明显。②小库站TP：2004～2008年均高于Ⅴ类水质浓度限值，其中2004年、2007年污染最为严重，2009～2013年高于Ⅳ类但低于Ⅴ类水质浓度限值。小库站TP浓度波动变化较大，2005～2007年呈逐年上升趋势，之后大体呈下降趋势。③冀州站TP：历年均高于Ⅲ类水质浓度限值，2004、2006年污染最严重，高于Ⅴ类水质浓度限值，2004～2006年波动变化较大，之后总体呈下降趋势。

由图2可以看出：①湖内站TN：2006、2007两年污染较严重，高于（湖、库）Ⅴ类水质浓度限值，其余年份高于Ⅳ类但低于Ⅴ类水质浓度限值。2006年污染最严重，其余年份波动变化不大。②小库站TN：除2010年低于Ⅴ类水质浓度限值外，其余年份均高于Ⅴ类水质浓度限值，2007年污染最为严重。小库站TN浓度2004～2007年呈逐年上升趋势，之后总体呈下降趋势。③冀州站TN：2006、2007年污染较严重，除2004年符合Ⅳ类水质标准，其余年份均高于Ⅳ类水质浓度限值或Ⅴ类水质浓度限值。冀州站TN浓度2004～2006年呈逐年上升趋势，之后大体呈下降趋势。

以上分析表明，多年来衡水湖湖内站TP污染较轻，整体维持在Ⅲ类水质水平，小库站和冀州站则污染较重，尤其是2004年和2006、2007年超标严重。衡水湖各监测站TN污染严重，多年来大致处于Ⅴ类或劣Ⅴ类水质，2006、2007年超标严重。2008年以来，由于引黄后蓄水量稳中见增，虽氮、磷的污染仍相当严重，但衡水湖的水质状况得到了一定程度的改善。

2.2.2 氮、磷污染年内变化特征分析

2013年衡水湖各监测站总磷（TP）、总氮（TN）浓度年内变化趋势如图3～图4。

图3 2013年衡水湖水体TP年内变化趋势

图4 2013年衡水湖水体TN年内变化趋势

通过分析可知，2013年湖内站的TP浓度6、9月份较高，超Ⅲ类水质浓度限值，其余月份均符合Ⅲ类水质标准，年内波动变化较大，1～9月总体呈波浪上升的趋势；小库站的TP浓度8月份最高，超Ⅴ类水质浓度限值，2～8月基本呈现升高的趋势，8～12月则呈降低的趋势；冀州站TP浓度6月份最高，超过Ⅳ类水质浓度限值，之后基本呈下降趋势。

衡水湖各监测站2013年年初的TN浓度都非常高，2月份湖内、小库、冀州站分别超Ⅴ类水质标准1.5，1.5，1.1倍，之后除小库站4月份和6月份超过Ⅴ类水质浓度限值外，其余均未超过Ⅴ类水质浓度限值。湖内、小库站2013年的TN总体呈下降的趋势，冀州站4月份以后则略呈上升的趋势。

2.2.3 氮磷比

氮、磷浓度的比值与藻类增殖有密切的关系。据资料显示，当湖水的TN、TP浓度比值在10～15时，藻类生长与氮磷比值成直线相关；当湖水的TN、TP浓度比值在12～13时，藻类增殖速度最快［3］。若TN、TP浓度之比小于或大于此值，则藻类生长会受到一定限制。

2011～2013 年衡水湖各监测站的氮磷比（TN、TP浓度为相同月份的平均值）如表3。

表3 衡水湖各监测站氮磷比

如果湖泊的TN、TP浓度比值>14，则通常认为磷是限值性因素。由表1可知，这3年间湖内站代表水域的氮磷比在18～90之间，多数时间远超过此值，可见此水域是磷限值性水域。而小库站代表水域的氮磷比在10～42之间，且夏、秋高温季节在10～16之间，这个范围的比值正适合藻类的繁殖，致使每年的7、8月份均发生大面积“水华”。冀州站代表水域的氮磷比在15～86之间，6月、12月接近14，多数时间也远超过14，基本上是磷限值性水域。

3 衡水湖富营养化评价

衡水湖水体的富营养化问题是衡水湖面临的一个主要问题，多年来历次评价结果营养程度均为富营养［4-7］。作为南水北调工程规划中的一个调蓄水水源地，应对衡水湖水体的富营养化给予足够重视。

采用综合营养状态指数法，以透明度（SD）、高锰酸盐指数（CODMn）、总磷（TP）、总氮（TN）等5项指标为主，对衡水湖水体进行富营养化评价。评价结果如表4。

表4 2013年衡水湖富营养化评价结果

从富营养化程度评价结果看，湖内站冬、春季污染程度较轻，富营养化程度为中营养，夏秋季节污染程度较重，为轻度富营养。小库站污染程度较重，全年均为中度富营养。冀州站与湖内站类似，冬、春季污染程度较轻，富营养化程度为中营养或轻度富营养，夏秋季节污染程度较重，为中度富营养，但总体而言要比湖内站富营养化程度严重。该结果与氮磷比的分析结果基本一致。

4 衡水湖氮、磷污染原因分析

4.1 工业污染

虽然衡水湖严禁一切形式的排污，但在小库上游的冀码渠上仍有化肥厂、化工厂的部分排污口。平日进水闸关闭，污水不能进入湖区，一旦上游来水，所有积存在河道内的污水会汇入小库，造成鱼类大量死亡，对库内水质影响严重。另外，企业生产产生的烟尘和工业废气中的颗粒落入湖内，也会造成污染。

4.2 生活污染

衡水湖湖中心的顺民庄、梅花岛等地的生活污水直接排入湖内，生活垃圾没有进行统一的收集和处理，随风漂迁或水冲刷后进入湖内，对湖水造成了一定的污染。

4.3 农业面源污染

衡水湖周边土地利用以农业和林果生产为主。化肥（主要为磷肥和氮肥）和农药的大量使用，导致湖区周边农田里的营养盐随降雨产流汇入湖中，面源污染日趋严重。

4.4 养殖污染

衡水湖的网箱、拦网养鱼曾广泛分布于东湖大库中南部及小库内，主要养殖鲤鱼、鲢鱼等杂食性品种，以人工投饵饲养。这些饵料中含有大量的氮、磷营养物质，这些营养物质有的直接被水溶解影响水质，有的以排泄物形式进入水体，有的形成污泥给二次污染带来内源。湖区周边人们的放养等活动也大多数采用饲料喂养，再加上饲养物本身的排泄物，加重了湖水污染。

4.5 引水污染

衡水湖自然水源补给严重不足，跨流域调水是衡水湖水源的唯一保障方式。“引黄济冀”已开展近20年，引水路线经过几次调整优化，但沿线上仍存在多点污染源；引水途经枣强县城和“皮毛之乡”大营镇，城内生活污水及皮毛洗染废水直接或间接排入引水渠道进入衡水湖；引水途经广大农村地区，沿途农民利用河床内大片植物资源放养牲畜，牲畜排入河床的废物等含有的氮、磷等营养物质溶进土壤后会随黄河水的冲刷逐渐进入衡水湖。

［1］宋亚莲，孙娟.洪泽湖流域氮磷污染的初探［J］.黑龙江环境通报，2005，29（4）：62-64.

［2］Carpenter SR，CaracoNF，Correll DL，et al.Nonpoint pollutionof surfacewaters withphosphorus andnitrogen［J］.Ecological Application，1998，8（3）:559-568.

［3］乔光建.区域水资源保护探索与实践［M］.北京：中国水利水电出版社，2007.

［4］李秀莹，秦建友，杨秀清.衡水湖营养化状况分析及防治对策［A］.河北省水环境保护论文集（第三集）［C］.2006.122-127.

［5］韩九皋.衡水湖富营养化现状与治理对策［J］.渔业致富指南，2007（16）：14-15.

［6］张彦增，尹俊岭，崔希东，等.衡水湖湿地恢复与生态功能［M］.北京：中国水利水电出版社，2010.

［7］周振昉.衡水湖水体富营养化状况及防治措施［J］.南水北调与水利科技，2012，10（1）：90-93.