洞庭湖水生态风险防控技术体系研究

洞庭湖是长江重要调蓄湖泊和国际重要湿 近年来伴随着流域社会经济快速发展及受江湖
地,也是濒危珍稀物种的主要栖息地,拥有国家一 关系、气候变化和人类活动等影响,洞庭湖水生
级保护动物 13 种,每年越冬候鸟逾 15 万只,包括 态风险问题日益突出,水质下降明显,富营养化形
珍稀濒危物种中华鲟、江豚、白鳍豚、白鹤、白 势严峻,部分湖区偶现蓝藻水华;渔业资源退化严
集成与适宜生态水位、水环境演变与藻类水华风险控制技术集成、水生态风险及其防控集成技术构建和水体富营养化防治技术集成与示
范等四个方面的研究,建立洞庭湖水生态风险防控技术体系,支撑洞庭湖流域可持续发展.
关键词：洞庭湖；水生态风险；富营养化；防控技术体系
中图分类号：X524
文献标识码：A
文章编号：1000-6923(2017)05-1896-10
中国环境科学 2017,37(5)：1896~1905
China Environmental Science
洞庭湖水生态风险防控技术体系研究
王圣瑞 1*,张 蕊 1,过龙根 2,徐力刚 3,陈 灿 4,卢少勇 1,汪 星 1 (1.中国环境科学研究院,环境基准与风险
评估国家重点实验室,北京 100012；2.中国科学院水生生物研究所,湖北 武汉 430072；3.中国科学院南京地理与湖 泊研究所,江苏 南京 210008；4.湖南省环境保护科学研究院,湖南 长沙 410004)
60 50
据来自常规监测,由湖南监测站提供;一部分数据
40
通过查阅文献、年鉴及相关的资料获得(具体数
30 20
据来源详见图表注释).
10
0
I-III 类 IV 类 V 类 劣 V 类
1998 1999 2000 2001 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
退化和社会经济发展压力等影响,洞庭湖生态安
全水平逐年降低,已从上世纪 80 年代的非常安全 水平下降到 2ห้องสมุดไป่ตู้08 年以来的一般安全水平[21].特
受威胁;特种鱼类减少或基本灭绝,生物多样性下 降等生态环境问题[22-25];以上问题导致洞庭湖生
态系统进一步退化的风险较大,其中水质下降、
别是近年来,受水文节律变化和入湖污染负荷增 湿地退化与藻类水华风险最受关注.
加等影响,洞庭湖出现了水质下降,藻类水华风险 2.1.1 水质下降风险 洞庭湖水质总体呈下降
增加,渔业资源衰退,富营养化趋势明显及流域经 趋势(图 1),多数指标能满足 II-III 类标准,影响水
济社会发展与湖泊保护间矛盾突出等水生态风 质的主要指标是总氮和总磷.其中劣于 III 类的水
险问题,已成为危及洞庭湖生态安全和制约区域 质比例呈逐年增加,而 I-III 类水质比例逐年降低,
1898
中国环境科学
37 卷
进入洞庭湖的 CODMn、氨氮、总磷和总氮负荷 分别为 30.01 万 t/a、10.50 万 t/a、2.62 万 t/a 和 15.34 万 t/a,农业源是入湖 TN、TP 和 CODMn 的 主要来源,分别占 CODMn、氨氮、总磷、总氮入 湖总量的 59.1%、74.8%、68.8%和 75.8%(表 1). 随湖区经济社会进一步发展,人口与工业企业增 加及城镇规模化扩张等可能导致水质进一步下 降是洞庭湖保护面临的首要问题.
Study on the water ecological risk prevention and control technology system of dongting lake. WANG Sheng-rui1*, ZHANG Rui1, GUO Long-gen2, XU Li-gang3, CHEN Can4, LU Shao-yong1, WANG Xing1 (1.State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China；2.Institute of Hydrobiology, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430072, China；3.Nanjing Institute of Geography and Limnology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China；4.Hunan Research Academy of Environment Sciences, Changsha 410004, China). China Environmental Science, 2017,37(5)：1896~1905 Abstract：In order to ensure the health and safety of Dongting lake water ecosystem, we must firstly reveal the evolution process and response mechanism of water ecological and eutrophication risk of Dongting lake under the influence of high-intensity human activities and different hydrological rhythm. And then solve two technical difficulties including establishment of the suitable ecological water level and the eutrophication prevention technology of Dongting lake. This study intends to use mathematical statistics, remote sensing quantitative inversion and quantitative interpretation method and analytic hierarchy process method, to determine the connotation of Dongting lake water ecological risk and to establish the roadmap of Dongting lake water ecological risk prevention and control technology. Specifically, four aspects of researches are performed: the integrated technology of ecological effect quantitative assessments and suitable ecological water level under the condition of water drive; the integrated technology of water environment evolution and algae blooms risk control; the integrated technology and demonstration including prevention and control water ecological risk and eutrophication risk. Finally, a rather perfect system of Dongting lake water ecological risk prevention and control technology should be established in order to support the sustainable development of Dongting lake basin. Key words：Dongting Lake；water ecological risk；eutrophication；prevention and control technology system
头鹤、东方白鹳、黑鹳等,以及全球种群 70%以
上的小白额雁;且其在支撑长江流域生态安全、 水安全和国家粮食安全方面发挥着重要作用[1-3].
收稿日期：2016-10-15 基金项目：国家科技支撑计划课题(2014BAC09B02) * 责任作者, 研究员, wangsr@craes.org.cn
5期
表 1 洞庭湖流域污染负荷排放量 Table 1 Summary of pollutant emissions from Dongting
2 结果分析与讨论
本文首先是要识别洞庭湖水生态风险,再从 三个层次四个方面研究建立洞庭湖水生态风险 防控技术体系.即第一层次针对洞庭湖水生态过 程的辨析,探讨不同水情驱动条件下的洞庭湖生 态效应定量评估技术集成与适宜生态水位,开展 洞庭湖水环境演变与藻类水华风险控制技术集
年份
图 1 洞庭湖历年水质类别比例变化趋势 Fig.1 The trend of the proportion of water quality
经济社会发展的重大问题.本研究试图通过构建 至 2006 年之后已无 I-III 类水,2011 年之后水质
洞庭湖水生态风险防控与水体富营养化控制集 则以 V 类、劣 V 类为主.
成技术体系为保障洞庭湖水生态系统健康安全
提供技术支撑.
110 100
90
1 数据来源
80
百分比(%)
70
本研究采用的数据主要有两部分,一部分数
王圣瑞等：洞庭湖水生态风险防控技术体系研究
1897
重,不仅捕捞产量下降,江湖洄游鱼类比例显著下 养化防治综合技术,并开展技术示范.通过确定其 降,且鱼类小型化、低龄化与低质化趋势明显[4-5]. 研究内容及技术途径,形成洞庭湖水生态风险防
目前国内外学者针对湖泊生态风险的研究, 控技术体系研究的技术路线,建立洞庭湖水生态 大多集中在评价方面[6-10],但是针对防控方面的 风险防控技术体系.
研究却较少,其中针对湖泊水生态风险评估、预 2.1 洞庭湖水生态风险的内涵
警、应急处理及水生态风险管理等方面的研究更 是鲜见报道[11-14],且已有研究主要集中在环境事 故的风险评估和应急处理等方面[15-20].受水生态
目前洞庭湖面临氮磷浓度升高,局部水域藻 类水华面积和次数增加,富营养化趋势加重;湿地 植被退化,且从高滩向低滩推移,候鸟栖息地生境
摘要：为保障洞庭湖水生态系统健康安全,急需回答洞庭湖水生态风险和富营养化演变与流域人类活动及不同水文节律驱动间的响应机制
这一科学问题,解决确定洞庭湖适宜生态水位和防治富营养化两个技术难点.本研究拟运用数理统计法、遥感定量反演和定量解译法及层
次分析法等方法,确定洞庭湖水生态风险的内涵,提出洞庭湖水生态风险防控技术路线,开展水情驱动条件下洞庭湖生态效应定量评估技术
洞庭湖水生态风险防控技术,构建洞庭湖水生态 风险防控集成技术.第三层次针对洞庭湖水体富 营养化风险,保障湖泊水生态安全,评估洞庭湖水 体营养状态,集成适用于洞庭湖的典型水体富营
污水排放量(仅统计工业和生活)平均每年以约 0.6×108t 的速度递增,化学需氧量排放量平均每 年以约 3.125×104t 的速度递减,氨氮排放量平均 每年以约 0.625×104t 的速度递减.2011 年滨湖区
category in Dongting Lake over the years
1998~2010 年数据来源于文献[26],2011~2014 年数据来源于湖南省 监测站
成;第二层次针对洞庭湖水生态风险与防控集成
伴随社会经济快速发展,流域污染物排放量
技术,确定洞庭湖水生态风险表征指标体系,集成 不断增加.2006~2011 年期间,洞庭湖流域湖南省