张之浩， 李 威， 陈立伟， 孔晶晶

(1.中南林业科技大学 生命科学与技术学院，湖南 长沙 410003；2.长沙环境保护职业技术学院，湖南 长沙 410003；3.江西融大环境技术咨询有限公司，江西 南昌 330000 )

0 引言

洞庭湖是我国第二大淡水湖，北纳松滋河、虎渡河、藕池河长江三口河道分泄的洪水，西南汇湘江、资江、沅江、澧水四水，东融新墙河、汨罗江来水，江河来水进入洞庭湖调蓄后，由城陵矶注入长江.洞庭湖多年平均出湖流量为2 755亿m3，为鄱阳湖的3倍，约占长江出海口多年平均径流量30%，是长江流域乃至全国调蓄作用最大的湖泊，其对整个长江中下游地区水资源调蓄、防洪调蓄占据极其重要的地位[1].洞庭湖在维护生态平衡、保护生物多样性和促进区域发展等方面发挥重要的作用，党中央、国务院高度重视洞庭湖的环境综合治理与生态保护问题.习总书记提出，长江经济带要“共抓大保护，不搞大开发”“要走生态优先、绿色发展之路”.洞庭湖作为长江的通江湖泊，其水生态环境状态直接影响到长江中下游地区的水生态安全.2010年之前，洞庭湖水质状况较好，总磷是主要超标指标[2].近年来，受发展阶段和发展方式制约，以及近年来入湖江河水文节律的变化，洞庭湖面临部分地区水体污染形势严峻、生态系统退化等问题，水体富营养程度和浮游植物生物量呈波动上升趋势[2-3].磷是湖泊富营养化的主要限制性因子，控制水体中磷浓度能有效治理湖泊水体富营养化[4].

2018年洞庭湖总体水质为Ⅳ类，营养状态指数为48.2，属于中营养状态.从监测断面看，洞庭湖区11个国控监测断面水质均为Ⅳ类.其中，东洞庭湖部分监测断面水质相对较差，部分断面达到轻度富营养状态，部分水域曾连续多年发生水华.洞庭湖出口监测断面水质为Ⅳ类，为轻度富营养状态[2].洞庭湖水系连通复杂，污染物来源及特征具有复杂性、多变性.湘、资、沅、澧四水输入及湖区工业、农业、生活源是洞庭湖总磷污染的主要来源，本文研究了洞庭湖流域2015—2020年水质及总磷污染物变化趋势，分析了入湖四水总磷污染物浓度并对洞庭湖总磷污染物来源进行初步探讨.从法律法规体系、产业结构布局、全面控制污染物排放等方面提出洞庭湖总磷防治对策，以期为打赢污染防治攻坚战献计献策.

1 洞庭湖流域总磷污染现状

1.1 洞庭湖水质情况分析

2020年，洞庭湖布了岳阳楼、鹿角、东洞庭湖等11个水质监测断面.表1为洞庭湖11个水质监测断面2015—2020年的水质变化情况.

表1 洞庭湖11个水质监测断面水质类别

洞庭湖11个水质监测断面，2015年3个为四类水质，8个为五类水质；2016年10个为四类水质，1个为五类水质； 2017年、2018年、2019年全部为四类水质.2020年1个为三类水质，10个为四类水质.说明2015—2020年，洞庭湖水质逐步改善，其中主要超标因子为总磷.

1.2 洞庭湖水质总磷污染情况分析

由图1、图2可见，2015—2020年，洞庭湖11个断面总磷呈现显著下降趋势.11个断面总磷年均浓度从0.097～0.128 mg/L下降至0.040～0.072 mg/L.其中鹿角断面降低幅度最大，下降了58.6%.均低于地表水Ⅲ类标准中河流总磷标准(0.2 mg/L)，但各个断面均高于地表水Ⅲ类标准中湖、库总磷标准(0.05 mg/L).洞庭湖作为典型过水性湖泊，其总磷污染情况不仅与湖区污染物情况有关，上游来水水质也极大程度上影响着洞庭湖的总磷污染情况.2015—2020年，湘江、资江、沅江、澧水四水总磷年均值分别从0.092、0.080、0.105、0.083 mg/L下降到了0.054、0.053、0.043、0.048 mg/L，分别下降了41.3%、33.7%、59.0%、42.2%.洞庭湖出水断面总磷含量随着湘江、资江、沅江、澧水四水总磷含量的降低而降低.

图1 2015—2020年洞庭湖断面总磷污染物浓度均值Fig.1 Average concentration of total phosphorus pollutants in sections of Dongting Lake from 2015 to 2020

图2 2015—2020年洞庭湖出水及四水总磷污染物浓度均值Fig.2 Average concentration of total phosphorus pollutants in the effluent of Dongting Lake and the four waters from 2015 to 2020

1.3 2019年各入湖区域浓度状况分析

2019年，11个洞庭湖湖体断面水质总体为轻度污染，营养状态为中营养，主要污染物为总磷.其中，岳阳、常德和益阳湖区均为Ⅳ类水质，总磷平均浓度分别为：岳阳湖区0.073 mg/L、常德湖区0.066 mg/L、益阳湖区0.059 mg/L，超标倍数为0.18～0.46倍.岳阳湖区的总磷污染相对其他两个湖区较严重.

由于四水入湖口的总磷采用地表水环境质量标准(GB3838-2002)中河流标准(Ⅲ类标准限值为0.2 mg/L)[5]，湖体和洞庭湖出口区域的总磷采用湖库标准(Ⅲ类标准限值为0.05 mg/L)，导致四水入湖口的总磷无超标，而湖体和洞庭湖出口区域的总磷均呈现超标.如表2所示。

表2 2019年洞庭湖各区域的总磷年均值及超标倍数

湘、资、沅、澧四水入湖总磷污染物通量占主导因素，再加上湖区总磷汇入叠加影响.四水总磷污染物极大地影响了洞庭湖总磷污染，四水与洞庭湖“河湖共治”是控制洞庭湖总磷污染的关键.

2 洞庭湖流域总磷污染防控对策

2019年，湘、资、沅、澧四水入湖口总磷污染物浓度均高于地表水Ⅲ类标准限值(湖、库标准0.05 mg/L)，四水入湖总磷污染物极大影响了洞庭湖区总磷污染物浓度.磷的过度输入是导致水体富营养化的主要因素之一[6]，水体富营养化是由于营养盐的增加而导致藻类和水生植物生产力的增加、水质下降等一系列变化的现象[7].水体由于营养盐的输入输出失去平衡性，从而导致水生态系统物种分布失衡，单一物种疯长，破坏了系统的物质与能量的流动，使整个水生态系统逐渐走向灭亡.磷作为反映湖泊富营养化程度和初级生产力的重要指标，大部分以有机磷形态存在.Wetzel[8]指出有机磷中 70%以颗粒态磷存在，这导致磷极易滞留在湖泊中，导致沉积物中磷含量升高.在一定的气候条件下，沉积物中磷大量释放导致水华爆发风险的增加.

Schelske等[9]认为控制污染物来源是防治水体富营养化的根本办法.2020年《湖南省第二次全国污染源普查公报》[10]数据显示，洞庭湖湖区(湖南部分)总磷污染排放量为0.43万吨，湘江、资江、沅江、澧水四水流域总磷污染物排放量分别为1.06、0.33、0.27、0.11万吨.四水流域总磷污染物排放总量远大于洞庭湖湖区，湘江是洞庭湖区域磷污染物主要来源之一[11].洞庭湖总磷污染物浓度与四水来水中磷污染浓度密切相关，四水与洞庭湖“河湖共治”是控制洞庭湖总磷污染的关键方法；洞庭湖区以洞庭湖为中心，覆盖岳阳、常德、益阳3市范围内20多个县市区.该地区是我国重要的畜禽养殖、水稻种植基地.养殖废水、农田灌溉水的排放注入了大量磷污染物，以2008年为例，畜禽养殖废物中磷的流失导致进入洞庭湖总磷3 347 吨[11].

为使洞庭湖水生态环境质量恶化趋势得到遏制，控制洞庭湖流域总磷污染，近年来各级政府、相关部门陆续发布了《湖南省水污染防治目标责任书》《洞庭湖水环境综合治理规划》《洞庭湖生态环境专项整治三年行动计划(2018—2020年)》《中共湖南省委关于坚持生态优先绿色发展深入实施长江经济带发展战略大力推动湖南高质量发展的决议》等多项文件[12]，严格控制污染物入湖总量，降低水体富营养化程度.但2021年中央生态环境保护督察情况显示，洞庭湖化肥减量、控制农业源磷污染物排放方面存在不足，未达到《农业农村污染治理攻坚战行动计划》[13]要求：洞庭湖周边地区2020年化肥使用量比2015年减少10%以上.为加强洞庭湖总磷污染物控制目标，在治理过程中需从如下几方面加强防控。

2.1 全面控制污染物排放

与其他研究相似，四水及湖区入湖总磷污染物通量是洞庭湖总磷污染来源的主要部分(如表2所示).刘咏梅等[14]认为应控制四水来水水质，通过联合调度的方式改善洞庭湖水质情况.严格实施入湖污染物管控，从源头控制污染物是抑制洞庭湖水体富营养化的重要手段.污染源防治措施主要分为农业面源污染控制、工业点源污染控制、城镇污水处理.在综合考虑现状污染负荷量的基础上，分类型、分阶段地降低总磷等主要污染物入湖的总量[15].

在农业上，推广农田最佳养分管理模式，并建立专业团队进行科学指导.在洞庭湖区全面推广测土配方施肥，推进化肥减施增效.在水稻种植区推广水稻精确定量施肥，优化农艺管理措施，控制化肥农药用量，减少总磷排放[16].建立省、市、县、乡各级专业团队，指导农民科学进行农业生产，“增产不增施”；因地制宜构建种植业尾水及农田地表径流的生态拦截屏障与尾水回用工程.在洞庭湖区种植业集中地区构筑高效脱氮除磷滞留槽、人工湿地等生态工程，合理推进3R(减源-拦截-修复)技术，延长污染物质的迁移路径，利用生态系统内部自我消纳的能力，实现总磷等污染物的有效控制与养分的高效利用；建立大中型规模畜禽养殖污染治理体系，提高畜禽养殖场固体粪污处理利用率；推广池塘循环水养殖技术，鼓励立体养殖，逐步实现水产养殖尾水净化处理和循环利用.工业上，积极推行清洁生产，加强工业集聚区污染治理，推进重点行业氮磷排放总量控制[17].对重点企业、饮用水水源地及洞庭湖生态监控点加强网上监管，开展实时监控，对各类入湖排污口开展排查监测和重点治理；推进城镇生活污水处理提质增效，补齐短板，提升系统效能.加大城镇污水管网建设力度，强化城中村、老旧城区和城乡接合部管网建设，实现旱天无生活污水直排.

2.2 河湖共治，连通水系

洞庭湖面积广阔，水系复杂，污染源来源复杂多样，不同湖区生态系统存在强烈的时空异质性，不同湖区磷元素本底值、水体富营养化程度及其影响因素均存在差异.研究表明，水体总磷浓度与泥沙中总磷污染物含量具有显著相关性，总磷易吸附在泥沙等湖泊沉积物中[18].但随着水文环境的变化，吸附在沉积物中总磷会被重新释放到水体中，这使得湖泊水体中营养盐的增加应该是外源性输入和内源释放综合作用的结果[19-20].所以即使控制了外源污染物的进入，内源释放的总磷污染物依然可能使水体处于营养化状态；控制洞庭湖总磷污染，除控制入湖污染物外，应对洞庭湖入湖河道及部分湖区底泥展开综合治理，净化内源污染物.研究并实施一批水系连通工程，连通洞庭湖与湘、资、沅、澧四水，增强河湖水体流动性，形成引排顺畅、蓄滞得当、丰枯调剂、多源互补、可调可控的脉络相通的水网体系，促进水质改善.

2.3 发展绿色经济，强化科技支撑

加快产业转型升级，推动形成绿色生产方式.对涉磷重污染企业按规定实行强制性清洁生产审核，开展清洁化改造，新建、改造、扩建项目实行主要污染物排放等量或减量置换.发展精细农业，发展高效生态循环农业.大力推行用养结合的耕作模式，发展“绿肥—中稻—再生稻”等良性循环的种植模式，对农作物低产低效低质区推行合理的轮作、间作，减少高氮肥磷肥施用作物种植面积.

整合科技资源，加强科技攻关.通过相关科技计划(专项基金)等，加快农业面源污染治理、高效脱氮除磷等技术的研发.建立省、市、县、乡各级专业团队，指导农民加强水生态保护、水环境监控预警、水处理工艺技术装备等领域的交流合作.加快技术成果的推广与应用，切实提高流域水环境治理能力.四水及洞庭湖区域市县分级制定总磷污染物减量方案，并建立考核制度体系.从2021年中央生态环境保护督察反馈情况看，湖区部分地区存在总磷污染物减量方案缺失，化肥减量数据不实等情况，建立有效监察、考核制度，将总磷防治措施落到实处，对控制洞庭湖总磷污染起关键作用；另外，需加快洞庭湖流域水污染综合整治法律法规、标准修订步伐，考虑湖库、河流总磷污染物标准限值差异等问题，制定相关流域排放标准.

3 结论

2015-2020年，洞庭湖水质逐步改善.湖区11个水质监测断面到2020年全部改善为Ⅳ类水以上.湘江、资江、沅江、澧水四水总磷年均值分别从0.092、0.080、0.105、0.083 mg/L下降到了0.054、0.053、0.043、0.048 mg/L，分别下降了41.3%、33.7%、59.0%、42.2%，四水来水中总磷含量的减少使得洞庭湖总磷污染问题逐步改善，湖区水质监测断面总磷呈现显著下降趋势.11个断面总磷年均浓度从0.097～0.128 mg/L下降至0.040～0.072 mg/L.其中，降幅最大的断面达到了58.6%.各个断面均低于地表水Ⅲ类标准中河流总磷标准(0.2 mg/L)，但均高于地表水Ⅲ类标准中湖、库总磷标准(0.05 mg/L).为继续推进洞庭湖水环境状况稳中向好发展，保护湖区生态环境，需要进一步强化以下方面：1)全面控制污染物排放，重点推进农业面源污染治理.完善政策法规标准体系建设，加快洞庭湖流域水污染综合整治法律法规修订步伐，制定流域排放标准；2)河湖共治，连通水系，增强河湖水体流动性，净化内源污染物，形成可调可控、脉络相通的水网体系；3) 加快产业转型升级，推动形成绿色生产方式，强化科技支撑.