馬 鑫，高 峰，楊 宇，薛宇樂，宋日權，池利明

(1.內蒙古自治區(qū)水利科學研究院，呼和浩特 010052；2.內蒙古農業(yè)大學，呼和浩特 010018；3.內蒙古自治區(qū)水利水電勘測設計院有限公司，呼和浩特 010020)

1 概述

岱海是自治區(qū)第三大內陸湖，是內蒙古自治區(qū)內陸湖之一[1]，是國家重要濕地，同時也是自治區(qū)級湖泊濕地自然保護區(qū)[2]。岱海流域是我國“兩屏三帶”生態(tài)安全戰(zhàn)略格局中北方防沙帶的重要組成部分，也是京津冀地區(qū)生態(tài)屏障的重要組成部分，其生態(tài)環(huán)境保護意義重大[3]。歷史上岱海曾是水草豐茂的“塞外明珠”，在區(qū)域自然生態(tài)系統(tǒng)平衡中具有重要地位和標志性意義。近些年來，由于人為及自然因素的干擾，岱海湖面急劇萎縮，鹽堿化程度加劇，水質持續(xù)惡化，生態(tài)退化嚴重。2005—2020年，岱海湖面水位和湖體面積呈現(xiàn)逐年下降趨勢，16 a間湖面水位總體下降6.58 m，平均每年下降0.44 m；湖體總面積減少32.58 km2，平均每年減少2.17 km2；蓄水量累積減少4.198億m3，平均每年減少0.28億m3，形勢不容樂觀。

岱海生態(tài)退化引起中央高度重視，2016年，李克強總理、張高麗副總理對岱海保護工作作出重要批示，要求高度重視岱海生態(tài)環(huán)境變化，加大治理力度。2018年以來，習近平總書記對“一湖兩海”先后5次作出重要指示批示，就岱海保護治理工作提出明確要求。2020年5月22日，習近平總書記參加十三屆全國人大三次會議內蒙古代表團審議時指出，保持加強生態(tài)文明建設的戰(zhàn)略定力，牢固樹立生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展的導向，著力抓好黃河流域、“一湖兩?！薄鹾＜爸苓叺貐^(qū)等重點區(qū)域生態(tài)環(huán)境綜合治理，持續(xù)打好藍天、碧水、凈土保衛(wèi)戰(zhàn)，把祖國北疆這道萬里綠色長城構筑得更加牢固[4]。

本研究針對岱海水面蒸發(fā)量大、水域面積縮減、水體惡化等生態(tài)環(huán)境問題，采用資料收集、數(shù)據(jù)分析等方法開展對不同時期岱海水質狀況和水生物狀況的研究，選擇相應的水質參數(shù)、水質標準和溯源分析。對水體污染原因進行分析，對提升岱海水質提出建議[5]，為岱海水體污染防控治理、水資源管理提供理論支撐。

2 研究內容

2.1 不同時期岱海的水質狀況研究成果

2.1.120世紀50～90年代研究成果

20世紀50～90年代，先后有農業(yè)部水產試驗所、中科院動物所、內蒙古水產站及南開大學等各團隊對岱海開展水質和漁業(yè)資源調查，自1994年起，內蒙古水產所對岱海水質進行定期監(jiān)測。根據(jù)1996年1月至1997年7月監(jiān)測結果顯示，岱海水中主要離子和總含鹽量的季節(jié)變化一般是冬季最高，春季最低，夏秋季則逐漸升高；岱海營養(yǎng)鹽含量近年來雖有所增加，但從漁業(yè)角度看仍然較低，處于貧營養(yǎng)型和中營養(yǎng)型之間；從11項污染物指標(汞、鋅、鉛、銅、鎘、鉻、鎳、砷、氯化物、氟化物、揮發(fā)酚)來看，除了氟化物含量為2.42 mg/L，超出漁業(yè)水質標準外，其它各項均未檢出或含量很低[6]。1996年7月，中國科學院水生生物研究所研究團隊開展岱海的綜合考察，采用營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法(TSI)對岱海進行水質營養(yǎng)狀況綜合評價，同時結合歷史資料對岱海水質咸化過程中水體營養(yǎng)狀況的變化進行比較分析。研究成果揭示，岱海的水質咸化和硬化過程在不斷加強，水體富營養(yǎng)化程度同20世紀80年代相比有不同程度的降低，此外水質咸化過程伴隨著水體營養(yǎng)物質的降低，導致水體初級生產力降低，對漁業(yè)資源開發(fā)產生負面影響[6]。

總體而言，這一時期國民經(jīng)濟發(fā)展較慢，社會經(jīng)濟相對落后，對水體資源開發(fā)較少，人類活動對岱海水體和水質產生的影響不大，岱海水質整體處于優(yōu)良狀態(tài)。

2.1.22000—2019年研究成果

2004年8月，中國科學院南京地理與湖泊研究所研究團隊選取岱海湖西、湖中與湖東3個斷面共9個采樣點進行水質監(jiān)測分析，研究結果表明，岱海全湖屬于劣Ⅴ類水質，其中氯化物、礦化度超標嚴重(分別超標7.54倍和3.66倍)，已接近咸水湖標準；此外，總氮、總磷等也有不同程度的超標(總氮、總磷分別由1996年的0.25 mg/L、0.06 mg/L上升到2004年的1.51 mg/L和0.07 mg/L)。與90年代相比，岱海湖泊水質呈現(xiàn)出明顯的惡化趨勢[7]。根據(jù)烏蘭察布市水利局2015—2018年岱海監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，2015—2018年全年水質均為劣Ⅴ類，主要超標污染物均為化學需氧量，超標倍數(shù)分別為10.7倍、7.8倍、5.0倍、10.0倍。

從本世紀開始，受全球氣溫的影響，岱海地區(qū)溫度也表現(xiàn)出逐年上升的趨勢，使得天然蒸發(fā)量逐年升高[8]。隨著國民經(jīng)濟的提升，漁業(yè)、畜牧業(yè)和種植業(yè)也對岱海流域造成了一定的影響，加之人類活動頻繁，生活用水量遠超自然與人工補水量，岱海電廠的水冷過程也使得岱海流域水量逐年遞減，水質愈加惡化。

2.1.32019—2021年水質變化情況

岱海污染因素主要包括工業(yè)污染、農業(yè)面源污染、流域水資源短缺、城市污水處理和環(huán)保投入量不足等。為分析岱海近年來水質變化情況，本研究收集整理2019—2021年岱海監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析。

2019—2021年岱海主要超標項目中，總磷和汞為消除污染物，水質趨勢整體變化不大(均為劣Ⅴ類)。除總磷和汞未超標外，化學需氧量、總氮及氟化物的超標倍數(shù)均有所增加，其中，化學需氧量的超標倍數(shù)由原來的8.6倍增為12.7倍；總氮的超標倍數(shù)由原來的1.2倍增為2.6倍；氟化物的超標倍數(shù)由原來的1.7倍增為2.1倍(如圖1所示)。本節(jié)針對化學需氧量、總氮、氟化物等岱海主要超標污染物指標進行分析。

有機污染物指標(化學需氧量、高錳酸鹽指數(shù))來源主要是生活和工業(yè)廢水排放以及天然有機物腐殖質污染、農田有機肥面源污染等。由圖2可知，2019—2021年岱海水質中化學需氧量濃度隨時間呈現(xiàn)出波動升降的變化趨勢，最大值出現(xiàn)在2020年12月和2021年1月，均為619.5 mg/L。2020年2月和3月化學需氧量濃度達到Ⅲ類水標準。

圖2 化學需氧量濃度3 a月均值對比示意

水中總氮的主要污染來源是生活、工業(yè)廢水的排放以及農業(yè)的面源污染；由圖3可知，2019—2021年岱海水質中總氮濃度隨時間波動趨勢較小，最大值出現(xiàn)在2020年2月，為21.55 mg/L，最小值出現(xiàn)在2019年3月，為1.55 mg/L，連續(xù)3 a總氮濃度均高于Ⅲ類水標準。

圖3 總氮濃度3 a月均值對比示意

水中氟化物的主要來源是雨水、地表水或地下水流經(jīng)含氟的土壤、巖石，從中淋溶出部分氟化物以及工業(yè)廢水的排放，內蒙古屬于高氟地區(qū)，當降雨量增加或河流徑流量增大時，氟含量較高的地區(qū)水中氟化物的含量相應升高，水質也會受到影響。由圖4可知，2019—2021年岱海水質中氟化物濃度隨時間波動整體呈現(xiàn)升高的趨勢，最大值出現(xiàn)在2020年11月，為6.85 mg/L，最小值出現(xiàn)在2019年3月，為1.81 mg/L，連續(xù)3 a氟化物濃度均高于Ⅲ類水標準。

圖4 氟化物濃度3 a月均值對比示意

根據(jù)圖5可看出，化學需氧量、總氮、氟化物2019—2021年間年均值均呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，污染物濃度在2020年有大幅升高，在2021年污染物濃度又回歸至2019年水平。

圖5 污染物濃度年均值變化示意

針對數(shù)據(jù)指出的水體污染問題，近年來，為整治工業(yè)污染、農業(yè)面源污染，遏制流域水資源短缺，岱海環(huán)保投入量持續(xù)加大，岱海電廠已經(jīng)實現(xiàn)空冷改造，農業(yè)機井已全部關停，耕地水改旱逐步完成，有機肥料大面積推廣，城市污水得到有效處理，力求岱海水質得到全方位改善。

2.2 不同時期岱海水生物狀況研究成果

2.2.120世紀50～90年代研究成果

岱海流域屬于溫帶向暖溫帶過渡的半干旱生物氣候帶，岱海水生生物資源由浮游生物、底棲動物、水生維管束植物和魚類組成[9]。自1953年農業(yè)部水產試驗所對岱海漁業(yè)資源調查起，先后有中國科學院動物研究所、南開大學、內蒙古水產研究所、中國科學院南京地理與湖泊研究所等單位對岱海生態(tài)環(huán)境開展調查[10]。

岱海水生維管束植物近幾十年來變化較大，20世紀50～60年代初期，以蘆葦、蒲草等停水植物為主，沿岸淺水區(qū)均有聚草等沉水植物生長；70年代中期調查時，大量蘆葦、蒲草已消失；80年代僅河口可見蘆葦、龍須眼子菜、水莎草、水麥冬等水生植物；90年代后期調查時，發(fā)現(xiàn)水深4 m以下水域已無水草分布。

1960—1997年6次于岱海采集監(jiān)測浮游植物93屬，其中綠藻門33屬，硅藻門27屬，藍藻門19屬，甲藻門5屬，隱藻門、金藻門和黃藻門各2屬；岱海的浮游植物有明顯的季節(jié)性變化特征，即夏季種類和數(shù)量最多，秋季次之，冬春季較少；從時間分布來看，岱海浮游植物生物量逐漸增高，從1960年的0.29 mg/L增至1996—1997年的2.70 mg/L。從60年代到80年代，浮游動物生物量有所增加，90年代后又有所降低，而底棲動物的數(shù)量則一直保持上升趨勢。

岱海魚類資源主要是人工放養(yǎng)和移殖，其主要經(jīng)濟魚類有鯉、鰨、鏈、鰭、草魚、大銀魚、池沼公魚、少青魚、長春鳊及團頭魴等，紅鰭鲌、泥鰍等低值魚也有一定數(shù)量。由于岱海為內陸型湖泊，青、草、鰱、鳙等產浮性卵魚類不能自行繁衍，主要靠人工增殖放流，由于大量水草衰亡，加之湖泊生態(tài)環(huán)境惡化，魚類自然繁衍和成活率均較低。

2.2.22000—2020年研究成果

2001年11月，自治區(qū)政府批準岱海湖泊濕地為自治區(qū)級自然保護區(qū)，總面積為129.7 km2[10]。根據(jù)相關批復，岱海及周邊濕地生物種類由浮游生物、底棲生物、水生維管束植物及魚、蟹、蝦等組成。其中，浮游動物共發(fā)現(xiàn)29種，底棲動物有19種，主要為寡毛類和搖蚊幼蟲；浮游植物優(yōu)勢種群為綠藻，其次為甲藻；水生維管束植物有蘆葦、荊三梭、蒲草、水蔥、蓖眼子草、菹草、黎草、杏草、睡蓮9種；共有魚類29種，隸3目6科，主要有青魚、草魚、鯉魚、鰱魚、鯽魚、銀魚、池召公魚、泥鰍、螃蟹、蝦、河蟹等，其中以鯉科魚類為主、共21種；鰍科次之，有2種；而鮠科、鮨科、塘鱧科、刺鰍科各1種[11]。

2019—2020年岱海浮游植物共監(jiān)測到4門33屬37種，以綠藻和硅藻為主，平均數(shù)量為6.1×105cells/L，平均生物量為0.92 mg/L；按照浮游植物生物評價標準，岱海浮游植物綜合評價結果為貧營養(yǎng)；按照浮游植物數(shù)量評價標準，岱海浮游植物綜合評價結果為中營養(yǎng)。岱海浮游動物共監(jiān)測到3綱4屬10種，以輪蟲和撓足類為主，平均數(shù)量為27 lind./L，平均生物量為2.84 mg/L；按照浮游動物數(shù)量評價標準，岱海浮游動物綜合評價結果為貧營養(yǎng)；按照浮游動物生物量評價標準，岱海浮游動物綜合評價結果為中營養(yǎng)。底棲動物共有2類11種，以水生昆蟲類為主，平均數(shù)量為2 672 ind./m2，平均生物量為16.64 g/m2。按照底棲動物物種分類，岱海底棲動物主要物種介于半耐污-非常耐污物種，表明其生態(tài)環(huán)境污染較為嚴重[12]。

自自治區(qū)政府批準岱海湖泊濕地為自治區(qū)級自然保護區(qū)以來，自治區(qū)聯(lián)合當?shù)卣约捌髽I(yè)對岱海流域的生態(tài)環(huán)境建設投入大量人力物力，分別完成水資源調控工程、污染源治理工程、生態(tài)環(huán)境修復與保護工程和水生態(tài)管理體系建設等四方面建設。其中包括周邊水庫擴建加固、灌區(qū)節(jié)水改造、灌溉面積減壓、電廠冷卻方式更新、鎮(zhèn)內污水管網(wǎng)建設與污水回收利用、流域周邊人工濕地建設等，落實最嚴格的水資源管理體系。自十三五規(guī)劃實施以來，岱海水生態(tài)保護已初見成效，岱海面積下降趨勢有所減緩，水質惡化趨勢基本得到遏制，流域生態(tài)環(huán)境整體改善，流域生物多樣性穩(wěn)步提升，岱海保護長效機制初步建立，但節(jié)水量及補水量仍然不足，污染源治理工程的實施對岱海水質尚未得到明顯改善。

2.2.32020年以后研究成果

2020—2021年對岱海調查結果顯示，岱海浮游植物共監(jiān)測到53屬(種)，隸屬千硅藻門、甲藻門、藍藻門、裸藻門、綠藻門、隱藻門和金藻門7門。其中，綠藻門植物在種類組成上占優(yōu)勢，有22屬(種)，占比41.51%，金藻門植物種類最少，僅有1種，占比1.89%。各調查樣點中綠藻門占主要優(yōu)勢，綠藻門種數(shù)最多，其次是硅藻門植物。岱海浮游動物共監(jiān)測到7種，隸屬于2大類群4屬。其中枝角類占總種數(shù)的42.85%，撓足類占總種數(shù)的57.15%，沒有原生動物。大型底棲動物7種，隸屬于三大類群，分別為軟體動物、環(huán)節(jié)動物和水生昆蟲，其中小云多足搖蚊和真龍虱在兩次調查中均采集到。小云多足搖蚊在兩次調查的多數(shù)樣點均有采集到，分布較為廣泛[13]。

2021年起，十四五時期岱海流域保護治理方案逐步實施，水生態(tài)恢復試點工程有序開展，新增退灌還水、耕地地力保護、污染防控治理工程、濕地保護和人工影響天氣作業(yè)項目，引進耐堿性魚類，對來水進行生態(tài)進化，岱海流域水量整治和水質恢復項目全面開展，岱海流域抗沖擊性得到初步提高。

3 結論與展望

本文分析了岱海流域在水質和水生生物方面從20世紀50年代到2021年的變化情況。從水質方面來講，岱海流域水體水質逐年惡化形勢非常嚴峻。在20世紀50—80年代，除氟化物超出漁業(yè)標準之外，其他各項指標含量均在正常范圍內。而2004年岱海全湖屬于劣Ⅴ類，其中氯化物、礦化度、總氮、總磷和化學需氧量等指標都呈現(xiàn)出明顯的超標現(xiàn)象。2019—2021年以來，水質趨勢整體變化不大，化學需氧量、總氮、氟化物均在超標條件下倍數(shù)有所增加。從水生物方面來說，20世紀50—90年代到2019年前后，岱海內部水生植物和魚類生存環(huán)境逐漸惡化，自2020年前后僅殘存部分浮游動植物，湖內魚類完全消失。綜合來看，導致岱海水體污染的原因眾多，自然溫度逐年升高、降雨量減少、農灌用水過多、內源外源污染、植被退化等影響，使?jié)竦卦獾絿乐仄茐?，土地鹽漬化、沙化和貧瘠化加劇，生態(tài)緩沖帶也受到污染，生態(tài)系統(tǒng)退化，生態(tài)機能基本喪失，內源和外源多重干擾等多方面的原因使得岱海流域水質遭受重創(chuàng)。

從岱海水質及生物狀況分析結果來看，改善岱海水環(huán)境質量需要從以下三個方面著手，首先，應嚴格控制入湖污染物，加強湖泊周邊入湖水體管理。岱海流域工、農業(yè)等不同程度的點源與面源污染、土壤侵蝕、濕地退化以及生物多樣性降低等生態(tài)問題嚴重，部分產業(yè)結構嚴重影響岱海的生態(tài)安全，控制外源污染輸入是改善岱海水環(huán)境現(xiàn)狀、恢復湖泊生態(tài)系統(tǒng)重要措施，建議持續(xù)開展入河口凈化工程，加大推廣有機肥料推廣力度，從源頭減少水質污染。其次，加大生態(tài)補水，提高湖泊自凈能力。據(jù)目前污染源治理實施成果來看，后續(xù)治理工作中應當結合實際入水情況，增強引黃濟岱工程入水規(guī)劃的科學性與實用性，開展岱海水文、水質、水生態(tài)綜合性的機理性研究，在一定程度上加快湖體的水交換頻率，縮短污染物在湖泊的滯留時間，降低污染物濃度，提高水體自凈能力。最后，積極建設生態(tài)環(huán)境修復工程，加大人工恢復濕地工程力度。大力推動水生態(tài)恢復試驗點工程建設，從內外源污染、產業(yè)結構、生態(tài)補水、內部建設等一系列角度對岱海流域完整性進行全方位修復。