周振昉

(河北省衡水水文水资源勘测局，河北衡水053000)

衡水湖是衡水市唯一一座大型平原水库，具有蓄洪、防涝、防旱、科研、供水、景观、旅游、调节当地小气候、降解环境污染等多种功能。2000年7月，河北省人民政府批准建立衡水湖湿地和鸟类自然保护区，2002年被纳入联合国教科文组织中国人与生物圈保护网络，2003年被国务院批准成为国家级自然保护区，2004年被水利部批准为国家级水利风景区。随着衡水市社会经济的快速发展，人们加大了对衡水湖的开发利用。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，使得衡水湖出现了富营养化加剧、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]。本文采用2004－2013年衡水湖水质监测数据，调查分析了衡水湖水体的氮、磷污染特征及其来源、成因，提出了衡水湖水体氮、磷污染的控制对策，以期为衡水湖的合理开发利用和生态治理提供一定的理论依据。

1 衡水湖概况

1.1 衡水湖的自然概况

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，属于典型的浅水型湿地湖泊，原是冀州、枣强、南宫、新河、广宗、威县等地沥水的一片自然缓洪滞沥洼地，旧时被称为千顷洼[3]。衡水湖地理位置在东经115°30'－115°40'，北纬 37°33'－ 37°40'之间，南靠冀州市区，北临衡水市区，湖泊总面积75.0km2。中湖大道将整个湖泊分为东、西两个湖区。东湖又被一条人工堤分为大库和冀州小库两部分，大库面积32.4 km2，小库面积10.1 km2，总设计库容1.23亿 m3。现有水域平均水深普遍在3～4m，属浅水型湖泊。西湖面积32.5 km2，设计库容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。衡水湖控制流域面积1 654 km2，分布有5条汇流河(渠)道，这些河(渠)分别是冀吕渠、冀午渠、冀枣渠、冀南渠、西沙河。汛期降雨产生的径流通过几条河(渠)汇流至衡水湖[4]。

衡水湖大库湖水一般于每年12月初期结冰，直到翌年2月末开始融化，冰封期约为3个月。由于靠跨流域调水来满足最基本的生态、农灌及电厂发电用水需求，随之而来的还有河道中的大量营养物质，加之该区域年内降水多集中于7－8月份的二、三场暴雨，导致周边冲刷道路的径流、农田退水等流入湖内，其含有的各种营养盐加剧了衡水湖水体的富营养化程度[5]。

1.2 衡水湖面临的富营养化问题

水体的富营养化是由于受到生活污水、工业废水、农灌排水、降雨径流等的污染，使水体中营养盐(主要是氮和磷)浓度过高，促使藻类异常增殖而造成的。随着衡水市社会经济的快速发展，人们加大了对衡水湖的开发利用。人类活动的影响促进了衡水湖的富营养化进程。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[6－9]。每到夏天，随着水温的升高，衡水湖水质急剧恶化，大量浮游生物迅速繁殖，生长区占据近2/3湖面，并逐渐由浅水区向深水区发展。DO降低，COD增加，富营养化程度加剧。尤其遇到闷热天气，大量生长香蒲区域的水变成灰白色，散发刺鼻臭味，鱼类死亡，水体发生明显污染，严重威胁着水资源的正常使用[10]。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。

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)三个基本水质监测站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)。该数据均由河北省水环境监测中心衡水分中心监测，所监测的水质资料能基本反映衡水湖的水质情况。

2.2 氮磷污染特征

2.2.1 氮磷污染年际变化特征分析

《地表水环境质量标准》(GB 3838－2002)[11]中总磷(TP)、总氮(TN)的标准限值见表1。衡水湖三个基本水质监测站2004－2013年 TP、TN实测数据年均值见表3。以2004－2013年衡水湖各监测站实测水质数据进行分析，TP和TN历年变化趋势见图1、图2。

图1 历年衡水湖TP浓度均值变化图

图2 历年衡水湖TN浓度均值变化图

可以看出，湖内站 TP:浓度介于 0.02～0.07 mg/L，2006－2008年和2010年略高于《地表水环境质量标准》(湖、库)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。小库站 TP:浓度介于0.11～0.84 mg/L，2004－2008年均高于Ⅴ类水质浓度限值，其中2004年、2007年TP污染严重，分别高达0.60 mg/L(超Ⅴ类标准2倍)和0.84 mg/L(超Ⅴ类标准 3.2倍)，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，2011年有所反弹。冀州站TP:浓度介于0.07～0.80 mg/L，均高于Ⅲ类水质浓度限值，2004、2006年污染严重，高于Ⅴ类水质浓度限值，分别高达0.80 mg/L(超Ⅴ类标准3倍)和0.37 mg/L(超Ⅴ类标准0.9倍)，2004－2006年波动变化较大，之后大体呈下降趋势。

湖内站 TN:浓度介于1.51 ～3.26 mg/L，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年达3.26 mg/L(超Ⅴ类标准0.6倍)高峰，其余年份波动变化不大。小库站TN:浓度介于1.80～12.4 mg/L，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，高达12.4 mg/L(超Ⅴ类标准5.2倍)。小库站TN浓度2004－2007年呈逐年上升趋势，之后大体呈下降趋势，2011年又有所反弹。冀州站 TN:浓度介于 1.50～3.92 mg/L，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，2011年又有所反弹。

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。总体而言，衡水湖的水质状况近年得到了一定程度的改善，但氮、磷的污染仍相当严重。

表1 地表水环境质量标准总磷(TP)、总氮(TN)标准限值mg/L

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)监测结果见表2。其年内变化趋势见图3、图4。

表2 2013年衡水湖各监测站总磷(TP)、总氮(TN)监测结果 mg/L

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，达0.23 mg/L，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，达0.11 mg/L，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、冀州站分别达 5.07 mg/L、4.97 mg/L、4.26 mg/L，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。

表3 2004－2013年衡水湖各监测站总磷(TP)、总氮(TN)年均值 mg/L

图3 2013年衡水湖TP浓度变化图

图4 2013年衡水湖TN浓度变化图

3 衡水湖氮磷污染原因分析

3.1 工业污染

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。

3.2 生活污染

衡水湖湖中心的顺民庄、梅花岛等地居民产生的生活污水，都直接排入湖内。另外还有生活垃圾，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。这些都会对湖水造成一定的污染。

3.3 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。

3.4 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，更加重了对湖水污染的威胁。

3.5 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”已开展近二十年，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。

3.6 旅游污染

随着旅游业的升温，衡水市加大了对衡水湖的开发力度，衡水湖每年接待各地游客人数逐年增加，部分游客随意抛弃杂物到湖中，使得衡水湖旅游污染逐年增加。

4 衡水湖氮磷污染控制对策

为使衡水湖发挥出最佳的生态效益、经济效益和社会效益，面对衡水湖严重的氮、磷污染以及富营养化问题，必须针对水体氮磷污染的主要来源，采取行之有效的措施加以控制与防治。

4.1 提高认识，加强舆论宣传和监督

水环境保护是关系到社会发展与进步的事业，涉及到千家万户，必须大力加以宣传，提高全社会的水环境保护意识，呼吁社会关心水、珍惜水资源、保护水环境。同时加强行政监督、公共媒体舆论监督、群众监督，确保衡水湖水环境保护工作持续发展。

4.2 健全完善管理机制，层层落实责任制

尽快健全完善衡水湖各项管理机制，认真落实管理措施，严格执行《河北省衡水湖湿地和鸟类自然保护区管理办法》及国家水环境保护和污染防治规定，以保障衡水湖最大可能免受人类活动影响。冀州市、桃城区政府及各有关部门要与衡水湖自然保护区管理处密切配合，层层落实责任，做好有关工作。必须按照国家相关法律和地方相关法规，对破坏衡水湖水环境的行为严肃处理，真正把对湿地的保护落到实处。

4.3 采取有效措施，防治工业污染

将衡水湖周围的工业企业和所有污染源，一律限期治理达到国家和省规定的排放标准，对其他企业的工业废水严格禁止向湖内排放。冀州市、枣强县污水处理厂要发挥应有的作用，彻底根除其污水对衡水湖及衡水湖引水渠道的污染。

4.4 推广生态农业和精准农业，防治农业污染

农业生产过量施用化肥农药是造成氮磷非点源污染的主要原因[12].应推广科学施肥技术，多施用农家肥，减少化肥施用量，提倡有机农业和生态农业。推广精准农业，提高效率，减轻面源污染程度，即根据作物的生产过程投放化肥和农药，最大限度发挥土壤和作物的潜力，做到既满足作物生长发育的需要，又减少农业物资的浪费。在农业病虫害防治方面，提倡综合防治。应充分利用土地和植被的净化能力，加强氮磷等物质在陆地生态系统中的循环，达到控制面源污染的目的。

4.5 加大生活污染防治力度

衡水湖周边和湖中心居民生活污水和垃圾的处置和管理力度，通过开展环境综合整治行动，建立生活污水处置和垃圾收集转运制度，减少垃圾和生活污水的入湖量。此外，由于藻类等水生生物对磷更为敏感，故磷是水体富营养化最主要因子，控制水体中的磷含量，比控制氮含量更有实际意义[13]，因此要禁止湖区居民使用含磷洗衣粉。

4.6 禁止网箱养鱼，实施库区清淤

现在东湖大库虽然已经全面拆除了网箱，但养殖期间过剩的饵料和鱼类的排泄物都沉积在湖底，成了水体长久的营养源。今后必须严格禁止网箱养鱼，防止反弹。另外大量的动植物残骸沉积在湖底，也为氮磷等营养盐的释放创造了条件，必须加以清除。有计划地清除特定水域的底泥对改善水质和防治藻类过度繁殖是一种行之有效的好办法。

4.7 加强调水渠道沿线管理，杜绝外源污染

调水解决了衡水湖自然水源不足的问题，但同时也给水库带来了大量的污染物质、氮磷等营养盐。加强调水前的勘查论证工作，调整优化引水渠道，封堵引水沿线排污口和防止上游工业废水和生活污水经冀码渠排入衡水湖显得尤为重要。

4.8 严格限制旅游业，取缔衡水湖的旅游活动

随着衡水湖知名度的不断提升，来旅游的游客也逐年递增，旅游业也逐渐成为当地居民一个固定的经济来源，但所带来的污染也逐步显现。随意丢弃湖边的食品、抛入湖中的生活垃圾等都对水质构成了威胁。应严格按照《饮用水水源保护区污染防治管理规定》等法律法规的规定，限制旅游业发展水域，合理规范管理旅游业发展，逐步取缔不利于水环境保护的旅游经营活动，对防治水体富营养化有重要的指导意义。

4.9 采取生物措施，强化自净能力

在水体中种植沉水植物是较常见的生物措施，可以有效地抑制藻类爆发，控制水体富营化的进一步发展[14－15]。针对衡水湖氮磷污染，不仅需要采取治理措施，预防措施也很有必要的，适当在库中种植沉水植被，以强化水体自净能力，最终达到去污目的。此外，进一步研究水生植物与放养食草性鱼类的合理比例，既可增加经济效益，又在一定程度上提升了水体自净功能，减缓了湖泊衰老速度。

4.1 0 加强水质监测，健全应急预警机制

为了适时掌握衡水湖的水质变化，及时发现富营养化及污染情况，根据实际情况，加大投入，引进先进仪器设备，运用现代化高新科技，加强衡水湖水环境监测能力建设，进一步完善检测网络，提高快速反应、自动监测和预报能力，对水体进行定期连续监测，定期报告水质状况，为领导决策提供依据，这对研究水环境变化规律，更好地开展饮用水水源地保护工作，防治突发性水污染事故都有举足轻重的作用。

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