滇池流域污染源归因识别与新时期治理策略

摘要：指出了气候变化及其关联效应已成为21世纪最重大的环境问题之一，加之近年来人类的大规模开发利用，素有高原明珠之称的滇池水体环境恶化愈演愈烈并表现出一些新的特点。针对环境变化下的滇池水污染问题，深入分析了滇池流域内不同污染源和驱动力作用下形成的水体污染，在治理现状及存在问题的基础上对滇池治理模式进行了探索，提出了在新形势作用下，要吸取历史治理失败的教训，突破传统治污模式，优化产业结构，转变治理理念，尊重客观事实，同时给出了跨流域、全过程、综合全面的管理模式。

关键词：变化环境；滇池流域；水污染演变；归因识别；综合管理

中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2017）2-0028-04

1 引言

20世纪以来，特别是近几十年，正在经历一场以全球变暖为主要特征的气候变化，我国是全球气候变化特征最显著的国家之一，环境变化和人类活动导致干旱、洪涝灾害大面积频繁交替出现，这必然引起水体生态环境的变化，对我国的水体生态系统和经济社会系统都造成了不同程度的影响，尤其是对事关水利发展的水资源供需、水生态系统、沿海地带安全、河流健康、饮水安全等问题产生了深刻的影响。滇池流域在气候环境的急剧变化和人类大规模开发利用的背景下，极端天气与气候事件增多，旱涝等灾害更加严重，水生态环境更为恶化。水污染情势日益严重，表现形式也呈现出多样化趋势，污染源多且复杂；点源、面源污染扩大，导致治理污染的难度随之增加[1]；排污纳污系统由河道排污向河道、湖区共同纳污演变，这种污染源的演变使污染控制难度加大；局部水文情势的变化必将导致整个滇池流域的水循环情况也愈发复杂。

滇池作为我国著名的高原淡水湖泊，在昆明市的国民经济和社会发展中起着极其重要的作用，近年来，滇池流域因其独特的地理优势及优美的环境，经济迅猛发展，人口激增，导致水文情势恶化，湖泊富营养化过程加速。尤其是近20年，随着经济社会的发展，城市规模的扩大，人口的剧增以及生产生活方式的改变，水环境不断恶化，大量污染物造成了水体的严重富营养化，其污染之速，治理之难，发人深省。滇池如今已基本丧失了使用功能，水体污染严重制约了昆明市居民生活质量的提高和经济的持续发展，为此国家投入大量物力财力对滇池展开污染治理工作，却收效甚微。滇池的治理与保护不是一个纯粹的技术问题，其污染治理和生态恢复将是长期、艰巨的任务，迫切需要新的分析视角和治理思路，通过对滇池流域的污染成因识别和分析，立足现实，探讨了新形势下滇池污染的演变过程及其治理策略，为滇池的科学治理和人与自然和谐发展的良性循环提供重要参考。

2 流域概况

滇池（102°29′～103°01′E，24°29′～25°28′N），属于典型的云贵高原型湖泊，位于云贵高原中部云南省省会昆明城区下游，湖泊本身位于大的断裂带上，是长江、珠江和红河3大水系的分水岭，地势北高南低，北临昆明市区。

呈南北向分布，滇池地势低下，20余条河流向心状注入其中，流经途径包括城镇、农田、磷矿工业区等，导致沿途中产生的大量物质流入滇池（图1），滇池以北湖堤海埂将水面隔为外海和草海，中间有船闸相通 [2]。由于特殊的地理位置和气候特征，在目前滇池流域气温升高的情形下将进一步加剧[3]，流域内降水时空分布不

均，洪涝灾害频发，水文水资源情势发生了很大变化，水资源供需矛盾突出，入湖河流水量锐减，大量氮、磷、砷等重金属沉积于湖底，鱼类种群发生巨变，土著鱼种濒于灭绝，景观及供水等功能下降。

3 典型污染源归因

滇池污染源主要来自工业污染，居民污染和农业面源污染。这些污染源直接进入滇池，是造成水质恶化的直接原因。众所周知，滇池流域非点源农业污染严重，湖滨带耕地面积较大，加之花卉蔬菜大棚等的大规模种植，如遇降水，则会导致化肥农药等随雨水进入滇池，进一步加剧了滇池富营养化污染[2]。在滇池长期的治理过程中，不恰当的治理思路导致了滇池严重的内源污染，长期的富营养状态，使滇池湖底积累了较厚的底泥，成为新的污染源。

因此，按照污染源的不同对滇池水污染进行归因识别，从点源污染、面源污染和湖体内源污染三个方面对不同污染源的产生机理和污染过程进行归因识别（图2），以便对滇池的治理提出更有针对性的建议。

环境与安全

3.1 点源污染归因分析

点源是滇池流域的重要污染源之一，点源污染负荷占污染物总量的约50%～70%[4]，位于滇池北岸的昆明主城区是流域重污染排水区；与此同时，新中国成立后的工业化需要，形成了环滇池布局的昆明工业化格局，也成为滇池污染的重要点源；此外，未经处理直接排入滇池的污染物，也会导致湖体污染总量的增加[4，5]；加之近年来随云南旅游业和昆明城市的迅速发展，大量省内外人员到昆明发展和居住，由此昆明市人口猛增，造成了滇池污水的逐年攀升。对滇池流域c源污染进行归因分析，笔者认为主要有以下4方面原因：①人口增长与城市扩张是城市生活污染持续增长的主要原因；②污水收集系统不完善是影响流域污水处理率的主要原因；③滇池地理位置特殊，降水时空分布不均，降水雨季集中，导致污水在时间和空间上分布的不同步和不均衡，因此污水处理设施建设也出现滞后和不协调的特点；④点源污染末端处理已不能满足滇池保护的要求。因此，需要综合考虑污染源头控制、过程削减、末端治理的全过程。

3.2 面源污染归因分析

近年来，随着对工业废水和城市生活污水等点源污染的有效控制，面源污染尤其是农业面源污染已经取代点源成为水环境污染的最重要来源，面源污染的负荷比重在逐步上升，所造成的水环境质量恶化问题也已日显突出，由于农业种植结构调整，农田化肥用量逐年增大，农田肥土流失也随之增加，使滇池流域农村及近郊城区面源污染加重，从而导致流域污染物总量加大。在总污染负荷中，面源污染成为入湖污染源的首要来源，农业及近郊城区面源污染来源广泛，主要有以下6个原因构成：①村镇生活污水：农村生活污染是构成农村面源污染的一个重要因素，污染最严重的是农田化肥流失和农村固体废弃物所造成的污染；②农村固体废物：农村固废包括生活垃圾、种植业固体废物、养殖业固体废物和建筑废物等，在各种环境中的固体废物在非雨季处于累计过程；③化肥施用：滇池流域蔬菜、花卉种植使流域内过量施肥现象极为突出；④地表径流：由降雨产生的径流，是造成农业面源污染物输出的主要动力，故暴雨径流成为滇池流域入湖污染负荷的重要途径；⑤土壤侵蚀和流失：土壤侵蚀和流失也是构成近郊城区和农村面源污染的一个重要原因[6]；⑥畜禽养殖粪便：流域大量畜禽养殖场所排放的废水和粪便因降雨淋失进入滇池，从而增加了面源污染物的来源量，也是滇池污染的重要原因。流域内80%以上的面源污染物进入外海。尤其是农村面源污染所产生的有机物，总氮和总磷成为入湖污染负荷的主要来源，由于面源污染的时空范围更广，不确定性更大，成分、过程更复杂，因而加深了相应的研究、治理和管理政策制定的难度。

3.3 内源污染归因分析

研究结果表明，沉积物是湖泊生态系统的重要组成部分，是有机质、氮、磷等的“汇”和“源”[7]，有机质的矿化，是直接导致内源污染的主要原因。

此外，滇池湖盆宽浅，大量内源污染与全湖的水流动力学及主导风向的影响息息相关，流域内常年盛行西南风，水体流动过程中，在外海北部常年形成局部环流[8]湖水搅动强烈，底泥中的污染物向水中扩散形成严重的内源污染，底泥累积成为滇池水体中营养盐的重要蓄积库，一定条件下，底泥中的营养盐则可能成为导致滇池富营养化的主导因子[9]，据研究滇池底泥仅0.3m深范围内所含的磷就达187446t，是水体中所含磷的500倍[10]。

研究表明，滇池生物多样性在生态系统的长期演变过程中受到破坏或威胁。 滇池内源污染的增加与滇池自20世纪50年代以来大量的藻类繁殖有关[11]。通常情况下，一场较强的暴雨后，水动力作用引起沉积物悬浮，使水体底泥受到扰动，引起氮、磷等营养盐释放，同时也可能使藻类细胞从底泥中释放，形成“水华” [12]。

4 新情势下治滇策略与综合管理

滇池治理是一个涉及污染源管理、污染物迁移途径控制、污染控制技术以及生态系统恢复与管理等方面的综合复杂系统性的长期巨大工程。单一的治理思路、简单的污染治理工程措施（湖岸截污、污水深处理、跨流域调水以及恢复湖滨湿地等）都不适合滇池的治理模式，不能彻底治理滇池的污水问题，怎样利用各种途径有效的获取污染源以及污染物汇集途径及方法，并在此基础上进行针对性改善与治理，进行综合化长期可持续一体化的治理思路，以此达到对滇池水体生态系统的逐步修复和提升湖泊本身自净功能的目的是新形势下摆在我们面前的主要任务。

4.1 突破传统治污模式

传统滇池治理重视工业污染源控制，轻视农业污染源防治；重视城市生活污染源防治，轻视农村生活污染源治理；重视经济发展，轻视环境保护，治理滞后于发展；重视污染控制，轻视生态修复，治本项目无力顾及。政府尽管实施了一系列综合治理措施，但滇池水质恶化态势不减，流域内有大量的磷矿开采^，区域内植被遭受严重破坏，水土流失进入湖泊，致使湖泊淤积，治理难度非常大。部分措施虽然短期内有效，但从长远来看，治标不治本。然而，对于滇池的治理，从中央到地方，滇池治理已经历“九五”至“十二五”4个五年计划，国家的投资力度也从“九五”期间的25.3亿元逐渐增至“十二五”期间的420.14亿元。虽然治理投资逐步升级，但治理策略发生了变化甚至是反复，治理措施收效甚微；在国民经济全面高速增长的形势下，城市和区域发展带来的环境代价过大，在“先发展、先污染、后治理”等落后理念的误导下，造成滇池治污方略不科学，不符合湖泊治污的客观规律，这样的治理方略很难从根本上改变并扭转滇池水质逐年恶化的趋势。因此，滇池治理的思路首先应该突破传统的治污模式，从更宽泛的角度出发去考虑，进行系统性、综合性的治理，甚至采取非常措施。总结滇池治理的经验和教训，当下的滇池治理应科学设定治理目标，因地制宜，针对造成各类污染的原因进行重点应对。

水体污染的污染源治理从来都不是单一的工程措施可以根治的，对污染源的应对及治理策略也应根据不同类型的污染源进行针对性的污染处理，并且根据同类型污染源自身独有的特征对各类污染源的区域分布及发生特征进行规律分析。对于点源污染，应根据源点污水排放量的增加趋势，按片区集中治理，对污水治理力度进行改进与提升；通过从外流域调水进入滇池，不仅可解决目前区域水资源总量及生态环境用水不足的问题，还能减少点源污染物入湖总量，加强水污染治理；缩短入湖污染物的滞湖时间，改善物质出入湖不平衡状况，提高出入湖物质的比例，也是改善滇池点源污染的重要途径。针对面源，要重视农村及近郊城镇面源污染的治理，集中式的定期清理；滇池的内源污染物积聚程度非常严重，针对内源污染负荷削减规模不足，水生植物修复受限等方面，对内源污染进行疏浚、湿地恢复、水生植物吸附、建设污泥集中综合处理处置工程、围绕滇池种植中山杉以及清除蓝藻等方式，要重点关注滇池全湖内源污染调查与内负荷特征研究、滇池藻源内负荷控制关键技术研究等（图3）。

4.2 新情势综合管理对策

全球温度的不断变化也是造成滇池污染越发严重的一个因素。变化的气候条件及人类活动必然会对滇池流域的水文循环及水资源问题的分布产生影响。因此，更应该结合当下滇池的具体情况，注重环境保护，面对新情势下的滇池治理提出以下6点管理对策。

4.2.1 坚持产污系数与产流系数的联合管理

从流域产污系数与排污系数的角度出发，结合不同情境下干旱灾害产流系数与洪涝灾害产流系数对降雨产流、产污特性、径流中各种污染物含量的影响，制定不同防治方案，重点应对。

4.2.2 物化生及工程措施联合应对

过往治滇的教训证明单一性措施短期内可取得效果，但往往带来更大的污染代价，因此，在今后的滇池治理中要坚持物理生物化学工程措施相结合，兼顾工程与生态的平衡，变废为宝，充分利用，使滇池地区的自然风貌得以逐步恢复。

4.2.3 转变治理理念，尊重客观事实

滇池水环境恶化的成因及治理恢复滇池生态具有长期性、艰巨性和复杂性，要求我们必须转变治理理念，尊重客观事实。对于滇池近郊城区的治理，应坚持整个流域沟坡兼治，山水林田路统一规划，以治理后出湖水质与其最初入湖水质一致为目标，尊重客观事实，同时加快转变经济发展方式、优化工业结构的全过程、综合管理模式。

4.2.4 全员参与，跨流域全方位管理模式

为了防止“公地悲剧”的愈演愈烈，除以往的单纯政府投资以外，应鼓励政府与民间资本投入市场运作相结合的融资方式，建立和健全公众参与机制，让公众真正认识到滇池治理与切身利益的关系。通过政务公开政府治滇工作的进程和重要工程，让群众了解治理工作的目标和各阶段措施，与此同时，对流域水的时空调度应跳出局部思维，采取多时空的跨流域调水方法。如“牛栏江调水方案”则是典型代表，其从水量、水质上均可满足要求，水资源开发利用程度相对较低，在一定程度上弥补了本流域水资源的不足。

4.2.5 景观格局与复合生态系统的合理构建

城市化速度激增是近年来区域经济发展的主要典型特征，城市化的快速发展有其明显的优势，但对于滇池流域水体生态系统整体来说，会导致流域内建筑用地的不断扩张，相应的势必造成农田、草地等面积的日益减少，天然的大片景观被城市化的不断深入造成破碎化程度加剧的巨变，因此景观生态的结构不再合理，导致景观功能出现严重的退化等问题，这一系列问题都加剧了区域水资源危机。因此，在不断变化的景观格局与生态过程中对滇池流域景观格局、功能及土地利用现状进行调整、优化，使其产生最大生态效益。目前景观格局对滇池流域影响的研究较少，在不断变化的环境影响下，从景观和生态系统的角度出发对滇池流域结构、功能进行探索显得更加重要。

4.2.6 学术研究和管理实践相结合

将学术研究的成果与实践过程中的相关经验有机结合，既尊重事实又有所发展，加大科研重视程度与资金投入力度，加强滇池流域社会经济发展与资源环境保护的综合研究，启动滇池水污染防治中长期规划研究，为流域水污染防治和水环境保护提供决策支持，也为当地政府治理从根本上实现滇池水质的恢秃秃米。

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