施懷榮

（北京邦源環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，北京 100124）

1 白馬湖簡介

白馬湖是江蘇省十大淡水湖之一[1]，地處淮河流域下游，位于淮安市境內東南邊緣，分屬淮安市金湖縣、洪澤區(qū)、楚州區(qū)和揚州市寶應縣。白馬湖流域為洪澤湖大堤以東、蘇北灌溉總渠以南、里運河以西、白馬湖隔堤和洪金干渠以北的一塊封閉區(qū)域，總面積994 km2，大堤以內湖面積113.4 km2，其中淮安占92.11 km2。白馬湖出入湖河道分布，如圖1 所示。入湖河道主要有草澤河、潯河、花河、運西河（南水北調東線工程運行時）和大蕩河等，出湖河道主要有運西河、新河、阮橋河、溫山河和大寨河等。

圖1 白馬湖出入湖河道分布

白馬湖屬于洪澇調蓄水庫，關系到流域農業(yè)的旱澇保收、高產穩(wěn)產。此外，白馬湖是南水北調東線工程的過境湖泊，具有濱湖圩區(qū)農灌用水和湖區(qū)漁業(yè)用水功能。2009 年，白馬湖被當?shù)卣_定為淮安市第二水源地，承擔起城市用水安全的任務。

白馬湖作為區(qū)域性湖泊，其水位、水質較為穩(wěn)定，水生動植物資源豐富，盛產魚、蝦、蟹、鱉、蓮藕、菱角、蒿草、蘆葦?shù)人鷦又参?。作為生態(tài)系統(tǒng)，白馬湖在凈化水質、提供水生動植物及鳥類棲息地、維護生物多樣性、改善區(qū)域環(huán)境等多方面發(fā)揮著無可替代的作用。

2 白馬湖水質問題分析

白馬湖水系發(fā)達，其補水來源主要是草澤河、潯河和桃源河等河流，這些河道水流來自洪澤湖水體。由于這些入湖河流承載了城鎮(zhèn)地表徑流、沿岸生活污水、養(yǎng)殖廢水、農業(yè)面源徑流等污染來源，增加了白馬湖水體的污染負荷。

2020—2022 年，白馬湖水質達到《地表水環(huán)境質量標準》（GB 3838-2002）的Ⅲ類標準，但仍存在個別月份未達標現(xiàn)象，主要超標因子為溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、總磷和氨氮，詳見表1。

表1 2020-2022年白馬湖水質主要超標因子

2022年上半年，高錳酸鹽指數(shù)和總磷數(shù)據(jù)同比升高，在地表水Ⅲ類標準上下波動，其原因有清潔水源補給減少（如降雨和調水等）、地表徑流污染負荷持續(xù)輸入、湖面湖底水體溫差明顯以及風力及水流擾動，其中藻類階段性大量繁殖導致的底泥內源污染是主要原因。2022年降雨量較少[2]導致白馬湖清潔水源補給減少，底泥內源污染比重增加。6—7 月，由于洪澤湖調水，白馬湖水質達到地表水Ⅲ類標準，但8月停止調水后，白馬湖水質降為地表水Ⅳ類標準。

對2018—2022 年綜合水質類別進行分析發(fā)現(xiàn)，白馬湖洪金區(qū)域水質約50%未達到地表水Ⅲ類標準，高錳酸鹽指數(shù)超標是白馬湖水質不達標的關鍵因素。結合往年資料分析和現(xiàn)場調研可知，影響高錳酸鹽指數(shù)的因素有外源污染、內源污染、季節(jié)性影響、藻類和生態(tài)系統(tǒng)退化（沉水植被減少）等。

3 高錳酸鹽指數(shù)超標成因分析

3.1 外源污染

白馬湖流域發(fā)達的水系分布于湖西岸的洪澤區(qū)和湖北岸的淮安區(qū)。2020、2021 年入湖河道高錳酸鹽指數(shù)變化趨勢，如圖2所示。

圖2 2020、2021年入湖河道高錳酸鹽指數(shù)變化趨勢

這些已喪失自凈能力的入湖河道將周邊生活生產污水、地表徑流以及農田退水等匯入白馬湖，導致白馬湖高錳酸鹽指數(shù)升高，尤其是夏秋兩季，入湖高錳酸鹽指數(shù)偏高，直接導致消納能力較低的白馬湖高錳酸鹽指數(shù)超標。由于總磷指標夏秋季也受到影響而升高，水體富營養(yǎng)化程度加劇，水體滋生藻類，進一步加重了高錳酸鹽指數(shù)的污染。

3.2 內源污染

白馬湖底泥淤積，沉水植被退化，內源污染不斷釋放。由于長期受地表徑流、污水排放以及污染物沉積和水中生物殘體腐爛影響，大量有機污染物在湖泊底部淤積，通過與上覆水體的反復交換，不斷向上釋放高濃度污染，成為“荒漠化”的湖泊污染貢獻率較大的內源性污染。隨著氣溫升高，淺水型湖泊受到風力和水流的擾動，底部污染物大量向水體釋放。白馬湖內源污染主要包括表層底泥污染物、菹草泛濫腐敗和大面積圍養(yǎng)。本文針對湖泊沉積物營養(yǎng)狀況，采用有機污染指數(shù)[3]進行評價分析。其計算公式為：

式中：OI為有機污染指數(shù)；OC為有機碳含量（%）；ON為有機氮含量（%）；OM為有機質含量（%）；TN為總氮含量（%）。

白馬湖北側和中間區(qū)域的沉積物已存在有機性污染，這些有機污染物在特定條件下向上覆水中釋放，從而導致水體中有機耗氧污染指標的超標，詳見表2—3。

表2 沉積物OI評價標準

表3 白馬湖湖底沉積物營養(yǎng)狀況

3.3 藻類影響

隨著白馬湖水環(huán)境不斷惡化，浮游植物生物量與群落結構發(fā)生了很大變化，如圖3所示。

圖3 白馬湖歷年來浮游植物密度和種類演變過程

從圖3 可以看出，藻類密度由10 萬個/L 猛增至500 萬個/L，2000 年以后增長速度尤為明顯。20 世紀80年代初，白馬湖浮游植物有218種，其中硅藻門最多、有90 余種，其次綠藻門有62 種、藍藻門有40種；20 世紀90 年代中期，浮游植物只有169 種，綠藻門種類最多，其次是藍藻、硅藻和裸藻門；2014—2015 年白馬湖共鑒定出82 種浮游植物[4]，最多的是綠藻門，其次是藍藻和硅藻門。從藍藻生長的機理中可以看出，藻類死亡過程中，通過腐敗進行有機性污染物釋放，從而導致水體溶解氧下降和有機性污染，藍藻滋生機理如圖4 所示。對藍藻生長條件進行分析發(fā)現(xiàn)，人為條件是目前導致藻類水華的主要因素，其次是自然因素使水體出現(xiàn)老化，營養(yǎng)物質積累促使藻類水華產生，藻類滋生條件詳見表4。

表4 藻類滋生條件

圖4 藍藻滋生機理

白馬湖浮游植物分布自北向南逐漸減少，湖體優(yōu)勢種以藍藻為主[4]。白馬湖存在向藻型湖泊演變的發(fā)展趨勢，主要原因有以下3個方面。

（1）營養(yǎng)鹽富集。白馬湖地形特殊，區(qū)域澇水外排困難，加之水利上防洪滯澇建閘的要求，水位受人為控制，且湖心土墩眾多，圈圩種藕、圍網養(yǎng)殖密布，使得部分水體流動不暢，這使氮、磷等在湖區(qū)滯留和累積，淺水湖泊水溫的升高降低了湖水復氧能力，加快了厭氧性氣體生成，底泥的再懸浮及內源釋放又導致湖底下層水體缺氧，形成有利于藻類特別是藍藻生長的環(huán)境。

（2）水生態(tài)系統(tǒng)結構退化，使湖體缺失了與藻類爭奪營養(yǎng)物質的競爭者。水生高等植物與藻類在光照、氮、磷等營養(yǎng)物質以及水體空間方面存在激烈的種間競爭。水生高等植物的冠層能截取大部分的太陽能，對其冠層下的浮游藻類產生強烈的光抑制效應[5]；水生高等植物還能有效地降低湖水中的磷含量，從營養(yǎng)上對浮游藻類的生長起到限制性作用。同時，在種間競爭的影響下，水生高等植物在環(huán)境脅迫的選擇壓力下產生并釋放某些化感物質，抑制浮游藻類的生長。

（3）藻類的天敵受到抑制導致生態(tài)失衡。水生植物退化后，可以為大型浮游動物、螺類和魚類提供基質，但其隱蔽所和產卵場所的功能被極大削弱，從而給浮游植物的發(fā)展提供了有利的條件。浮游植物優(yōu)勢的建立是導致水生態(tài)系統(tǒng)結構破壞和功能異化的過程，藻類大量繁殖導致水體溶解氧下降、透明度降低、水質惡化。水生植物和魚類種群結構的退化導致湖泊生態(tài)系統(tǒng)多樣性下降，生態(tài)系統(tǒng)變得脆弱和不穩(wěn)定。

2021年5—6 月，對白馬湖水體中的藻類進行了鏡檢，主要有小球藻、微囊藻、裸藻和硅藻，藻密度顯著升高，導致水體高錳酸鹽指數(shù)、總磷明顯升高，超出地表水Ⅲ類標準。光學顯微鏡下的藻類，如圖5所示。

圖5 光學顯微鏡下的藻類

3.4 季節(jié)性影響

氣候溫度是影響水華爆發(fā)的重要因素[6]。白馬湖水面附近藻類的生長主要受氣溫、水溫與磷因子限制且呈現(xiàn)出比較明顯的時段性特點，1—4、10—12月主要表現(xiàn)為溫度限制，5—9 月磷為限制因子。高錳酸鹽指數(shù)變化趨勢，如圖6 所示。藻密度變化趨勢，如圖7所示。

圖6 高錳酸鹽指數(shù)變化趨勢

圖7 藻密度變化趨勢

從圖6—7 可以看出，1—3 月，過低的溫度使藻類生長速率處于較低水平，此時高錳酸鹽指數(shù)數(shù)值處于較低狀態(tài)；4—5 月，溫度限制向磷限制過渡，氣溫升高，藻類滋生，高錳酸鹽指數(shù)數(shù)值隨之升高；6—9 月，氣溫不斷攀升、光照充足，藻類生長達到鼎盛時期，導致高錳酸鹽指數(shù)數(shù)值達到階段高峰；10—12月，氣溫降低，又回到溫度限制，低溫條件導致藻類死亡率大于生長率，藻類開始衰退，高錳酸鹽指數(shù)數(shù)值也逐漸降低。高錳酸鹽指數(shù)的變化顯示出與藻類生長很大的相關性，可以認為藻類生長以及由此引發(fā)的水華是水體高錳酸鹽指標超標的重要來源。

3.5 沉水植被退化影響

白馬湖生態(tài)系統(tǒng)逐漸退化使得白馬湖水的環(huán)境容量降低，2021 年湖區(qū)中心以菹草為優(yōu)勢物種，菹草夏季衰亡腐爛造成了水體污染；2022 年湖心區(qū)沉水植被覆蓋率不到2021 年的1/10，水體自凈能力再次減弱，初步判斷這與白馬湖實施禁捕后草食魚類迅速增加有關[7]。

目前，白馬湖沉水植物分布不均勻，湖區(qū)中心沒有沉水植物，湖四周的沉水植物量較多，金湖境內的水生植物較多且養(yǎng)護收割不及時，造成水草腐爛死亡污染水體的現(xiàn)象。白馬湖沉水植被大面積消退，形成湖底生態(tài)的“荒漠化”，草型湖泊正逐漸向藻型湖泊轉變。隨著水生態(tài)環(huán)境不斷惡化，浮游植物的種類組成與生物量發(fā)生了急劇變化，藻類密度由10萬個/L 猛增至500 萬個/L，2000 年以后增長速度尤為明顯，導致高錳酸鹽指數(shù)升高。

4 結語

通過對白馬湖水質現(xiàn)狀的系統(tǒng)分析可知，湖區(qū)水體高錳酸鹽指數(shù)超標的成因為季節(jié)性影響、內外源污染影響、藻類滋生影響以及生態(tài)系統(tǒng)退化影響。為此，可以利用清退周邊魚塘進行生態(tài)修復；構建濱河濕地，增強河濱帶對周邊面源污染的截留能力；提升入湖河道水質，降低外源污染負荷；加強湖區(qū)水生植被的恢復與維護；營造生態(tài)景觀，為提升生態(tài)服務功能奠定基礎。