水專項(xiàng)“太湖流域水環(huán)境改善技術(shù)整裝集成與綜合治理方案”課題成果顯著
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早春的南太湖，清冽的湖水在陽(yáng)光下泛著粼粼波光，浩渺的湖面被霧氣籠罩，不時(shí)有幾只白鷺展翅飛過，正如那首老歌所唱——太湖美，太湖美，美就美在太湖水。作為我國(guó)第三大淡水湖，太湖是長(zhǎng)三角地區(qū)的核心區(qū)域，人口數(shù)量、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平在江蘇省乃至全國(guó)發(fā)展大局中都占有舉足輕重的地位。但在多年前，一場(chǎng)突如其來的水污染危機(jī)，讓這顆“明珠”蒙塵失色。2007年，太湖藍(lán)藻大面積暴發(fā)，近百萬無錫市民因此用水告急，純凈水被搶購(gòu)一空，很多人至今仍記憶猶新。太湖治理攻堅(jiān)戰(zhàn)由此拉開大幕。
10年間，江蘇省動(dòng)員五市30多縣區(qū)上萬人，投入超過1000億元對(duì)太湖進(jìn)行治理，取得了一定成效，藍(lán)藻大面積湖泛和沿湖城市飲用水的安全問題未再發(fā)生。經(jīng)過10年努力，太湖水質(zhì)穩(wěn)中向好，但治理工作卻進(jìn)入了一個(gè)瓶頸期，氮磷污染物濃度下降趨勢(shì)震蕩趨緩，藍(lán)藻水華暴發(fā)趨勢(shì)也有所反彈，整體水質(zhì)還未達(dá)到理想狀態(tài)。
就在幾年前，太湖還是污染嚴(yán)重的“重災(zāi)區(qū)”，造紙廠、水泥廠等重污染工廠建在湖邊，污水直排入湖；漁民的生活垃圾也直接拋入湖中，湖水又臟又臭……治理好太湖成為了必須要打贏的攻堅(jiān)戰(zhàn)。生態(tài)環(huán)境部部長(zhǎng)李干杰指出，水環(huán)境治理要圍繞水環(huán)境質(zhì)量改善的目標(biāo)，堅(jiān)持“減排”“擴(kuò)容”兩手發(fā)力。因此，太湖治理應(yīng)適時(shí)調(diào)整流域控源減排和生態(tài)修復(fù)的策略，通過“科學(xué)治太”以實(shí)現(xiàn)太湖流域生態(tài)環(huán)境根本好轉(zhuǎn)的目標(biāo)。為了貫徹落實(shí)生態(tài)環(huán)境部工作部署，以科技支撐太湖流域治理工作，國(guó)家重大專項(xiàng)水專項(xiàng)設(shè)立了“太湖流域水環(huán)境改善技術(shù)整裝集成與綜合治理方案”課題，在太湖流域水環(huán)境質(zhì)量調(diào)查與評(píng)估和治理工程實(shí)施調(diào)查與績(jī)效評(píng)估基礎(chǔ)上，構(gòu)建了太湖流域水污染防治三維矩陣整裝集成技術(shù)體系；提出了太湖流域治理“控磷為主，協(xié)同控氮”“生境改善，生態(tài)修復(fù)”的減排擴(kuò)容戰(zhàn)略，為新時(shí)期流域水環(huán)境綜合整治和精準(zhǔn)治理提供了技術(shù)方案。
課題研究成果支撐了《太湖流域水環(huán)境綜合治理總體方案（2013修編）》《江蘇省“十三五”太湖流域水環(huán)境綜合治理行動(dòng)方案》和《水質(zhì)較好湖泊生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃（2013~2020）》的編制和實(shí)施，形成的三項(xiàng)重大科技建議，對(duì)太湖流域“十二五”和“十三五”乃至遠(yuǎn)期水環(huán)境治理規(guī)劃提供重要的技術(shù)支持，相關(guān)成果應(yīng)用于原環(huán)境保護(hù)部水質(zhì)較好湖泊生態(tài)環(huán)境保護(hù)和污染物總量減排工作中，為我國(guó)湖泊流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)和污染物減排提供重要技術(shù)支撐，也對(duì)地方的環(huán)境治理規(guī)劃與治理實(shí)踐提供了有益的技術(shù)指導(dǎo)。
10年治太成效顯著水專項(xiàng)科技支撐助力治污效率再提升
2017年，江蘇省太湖辦在無錫市向全國(guó)媒體通報(bào)宣布：經(jīng)過10年的治理，太湖水質(zhì)總體上已好于1997年以前的水平，并保持了穩(wěn)中向好的態(tài)勢(shì)。在這個(gè)進(jìn)展背后，自2008年太湖總體方案實(shí)施以來，2007年～2016年10年間流域城鎮(zhèn)人口從2236.4萬增長(zhǎng)到了2803.4萬人。如果按照城鎮(zhèn)人口和農(nóng)村人口每天分別排放300L和100L生活污水，生活污水濃度總氮、總磷40mg/L和4mg/L計(jì)算，近10年流域每年生活污水總氮排放量增加2.1萬噸，總磷增加0.21萬噸，增幅達(dá)到17.8%。不僅如此，這10年間太湖流域GDP增長(zhǎng)率達(dá)到164%，其中工業(yè)產(chǎn)值增加了107%。假設(shè)10年中沒有大幅調(diào)整流域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，污染物處理率也沒提升，那么污染物的排放量也將翻倍，即10年間總氮總磷排放量將分別增加1.55萬噸和0.07萬噸，由此將給流域水環(huán)境治理帶來巨大壓力。
10年治太工程的實(shí)施，促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，第三產(chǎn)業(yè)比例逐年提高，工業(yè)內(nèi)部行業(yè)結(jié)構(gòu)中重污染行業(yè)比例下降；城鎮(zhèn)生活污水處理率顯著提高，并完成一級(jí)A提標(biāo)改造。以上工程措施不但消除了流域人口經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)帶來的污染物排放增量，而且實(shí)現(xiàn)了入湖總量的大幅降低，總氮和總磷入湖負(fù)荷分別削減32.2%和29.1%，很大程度上緩解了太湖水環(huán)境的壓力。
《總體方案》實(shí)施10年來，流域主要污染物排放量大幅減少，進(jìn)入流域河網(wǎng)的總氮和總磷分別減少了5.69萬噸和0.48萬噸。15條主要入湖河流，2007年有9條為劣Ⅴ類，至2016年已全部消滅劣Ⅴ類，其中有12條符合Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。太湖湖體的污染物濃度也有顯著下降，總氮和總磷分別降低32.3%和22.9%，到2014年全湖平均水質(zhì)已經(jīng)消滅劣Ⅴ類，流域水環(huán)境質(zhì)量明顯改善。不過，近幾年來湖體總磷濃度有反彈的趨勢(shì)，而藍(lán)藻水華常態(tài)化特征也未發(fā)生根本轉(zhuǎn)變。2017年盡管總氮已處于近10年來最低的濃度水平，太湖卻暴發(fā)了嚴(yán)重的水華，這與近期湖體總磷濃度升高密切相關(guān)，總磷仍是太湖富營(yíng)養(yǎng)化控制的瓶頸。
這個(gè)課題對(duì)2008年實(shí)施《總體方案》的11大類的6000余個(gè)項(xiàng)目資金來源與使用、項(xiàng)目運(yùn)行管理、目標(biāo)實(shí)現(xiàn)情況開展了調(diào)查評(píng)估，收回實(shí)施情況調(diào)查表近4000份，現(xiàn)場(chǎng)考察項(xiàng)目2000多個(gè)。截至2015年底，江蘇、浙江兩省太湖專項(xiàng)資金補(bǔ)助項(xiàng)目6627個(gè)，總投資約2620億元。治太工程績(jī)效評(píng)估表明總體效果明顯，但污染治理和生態(tài)修復(fù)工程效率、工程布局以及運(yùn)行管理等還存在一定問題，需要在進(jìn)一步治太工程部署中解決。
首先，污水管網(wǎng)建設(shè)與城鎮(zhèn)生活污水接管率需進(jìn)一步提升與優(yōu)化，污水處理廠雖然執(zhí)行一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)，但出水總氮和總磷的入河量占流域入河總量比例超過10%，出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，尤其流域上游區(qū)域仍需進(jìn)一步提高；其次，流域農(nóng)村生活污水處理設(shè)施覆蓋率不足20%，部分地區(qū)建設(shè)與管理不到位導(dǎo)致設(shè)施的運(yùn)行率低，“兩低”問題是今后治污工程布局的重點(diǎn)；再次，種植業(yè)面源污染治理項(xiàng)目較少，且完成率僅有50%，已修建的氮磷攔截工程治理面積約70.15萬畝，僅占流域種植面積的3.59%，項(xiàng)目缺乏針對(duì)性的政策支持和考核機(jī)制。第四，生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目已實(shí)施209個(gè)，只占工程項(xiàng)目總數(shù)的3.2%，投資僅占3.3%。工程布局零散，缺乏流域整體構(gòu)思、未體現(xiàn)上游區(qū)域的緊迫性與優(yōu)先性，缺乏適宜流域不同生態(tài)圈層特征的修復(fù)技術(shù)及長(zhǎng)效管護(hù)機(jī)制。
既要“減排”也要“擴(kuò)容”
為何在耗費(fèi)了大量人力、財(cái)力的情況下，太湖的“湖病”始終久治不愈？甚至還從“急性病”變成了“慢性病”了呢？這與太湖特殊的自然環(huán)境有著密切的關(guān)系。
據(jù)了解，太湖屬于典型的平原淺水型湖泊，平均水深不到兩米，且在200多年前就已經(jīng)達(dá)到了中度營(yíng)養(yǎng)水平，可謂“先天不足”。雖然經(jīng)過多年治理，到2014年太湖年平均水質(zhì)摘掉了劣Ⅴ類的帽子，但是藍(lán)藻水華暴發(fā)依然“常態(tài)化”，富營(yíng)養(yǎng)化治理邊際效應(yīng)已經(jīng)出現(xiàn)。
進(jìn)一步“控氮”難度大。太湖流域高氮背景，大氣沉降總氮背景值已高于2.0mg/L的限值，進(jìn)一步削減潛力有限。此外，農(nóng)田化肥氮含量高且氮的流失率高于磷，湖內(nèi)浮游植物還具有固氮功能，總氮不可控因素居多。與20世紀(jì)90年代初太湖氮磷濃度和水華狀態(tài)相比，總氮已基本持平。
“控磷”更有利于藍(lán)藻水華的控制。在當(dāng)前湖體氮磷水平下（1.76mg/L和0.067mg/L，源于2016年太湖17個(gè)國(guó)控?cái)嗝嫫骄担妆忍幱诟呶唬?8∶1，原子比），葉綠素a濃度表現(xiàn)為總磷限制特征，流域調(diào)查表明流域水體葉綠素a含量與總磷濃度有顯著響應(yīng)關(guān)系。
流域磷累積程度高于氮，其潛在風(fēng)險(xiǎn)更高。流域內(nèi)河流、支浜、湖蕩等流域水體總氮濃度是湖體的2.3倍，而總磷濃度（0.32±0.25mg/L）為湖體的4.8倍（2016年）。
正因如此，在治理太湖時(shí)必須實(shí)施“控磷為主，協(xié)同控氮”“減排”策略，重點(diǎn)區(qū)域?yàn)樯嫌挝鞅辈啃×饔，重要抓手是污水處理廠截留率，再提標(biāo)改造，強(qiáng)化一級(jí)保護(hù)區(qū)農(nóng)村面源治理。
2015年太湖流域總磷入河總量0.59萬噸，入湖總量0.12萬噸，而太湖上游包括宜興、常州和無錫等市在內(nèi)的西北部重點(diǎn)小流域入湖量占全流域的83.1%，主要通過武進(jìn)港以南（含武進(jìn)港）到苕溪以北（含苕溪）的入湖河道進(jìn)入太湖，常州和宜興兩市超過入湖總量的1/2，是流域控磷的重點(diǎn)區(qū)域。溯源分析表明總磷入湖量的主要來源分別為生活源42%（其中城鎮(zhèn)生活源18%、農(nóng)村生活源24%）和種植業(yè)面源22%，合計(jì)貢獻(xiàn)率超過60%。生活污染源和種植業(yè)面源對(duì)太湖水質(zhì)影響的貢獻(xiàn)率較大，生活污染源是流域控磷的重點(diǎn)，而種植業(yè)污染源是控磷的難點(diǎn)。此外，近年來引江濟(jì)太水量增加，且長(zhǎng)江水質(zhì)總磷2016年在0.11mg/L左右，顯著高于太湖湖體同期的0.064mg/L水平，所帶來的入湖負(fù)荷已不容忽視。
《總體方案》修編提出的太湖湖體水質(zhì)遠(yuǎn)期（2020年）總磷目標(biāo)為0.05mg/L，模型計(jì)算表明總磷入湖量在2015年的基礎(chǔ)上需削減約20%～30%？偭紫鳒p潛力分析表明，提高西北部重點(diǎn)區(qū)域城鎮(zhèn)污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)，由一級(jí)A提高到地表水（湖、庫(kù)）Ⅴ類，可削減入湖總量的7.3%；而將重點(diǎn)區(qū)域的城鎮(zhèn)生活污水的接管率由現(xiàn)狀的85%提高到95%，則可削減入湖總量的6.2%；將農(nóng)村生活污水處理設(shè)施覆蓋率提升至60%，可削減入湖總量的5%；提升種植業(yè)化肥減施10%水平，同時(shí)推廣氮磷攔截工程，可削減入湖總量的5%；提升畜禽養(yǎng)殖集約化率至95%，糞便資源化利用率至100%，取締一級(jí)保護(hù)區(qū)內(nèi)的畜禽養(yǎng)殖，可削減入湖總量的5.4%。充分利用引江濟(jì)太輸水通道的河網(wǎng)、湖蕩濕地，提高氮磷凈化能力，預(yù)計(jì)可削減入湖總量的2%。上述措施總磷入湖量削減最終可達(dá)31%。因此，推進(jìn)污水處理廠“除磷”深度處理，提升對(duì)面源的治理力度，是流域“控磷”的有力措施。
除了要“減排”，課題組還提出，治理太湖必須實(shí)施“生境改善，生態(tài)修復(fù)”的流域“擴(kuò)容”戰(zhàn)略。通過流域生態(tài)環(huán)境綜合調(diào)查研究，課題組提出了包括“水源涵養(yǎng)林—湖蕩濕地—河流水網(wǎng)—湖濱緩沖帶—太湖湖體”在內(nèi)的“一湖四圈”流域生態(tài)圈層“生境改善與生態(tài)修復(fù)”理念。研究提出各生態(tài)圈層核心指標(biāo)的中長(zhǎng)期修復(fù)目標(biāo)：水源涵養(yǎng)林林相結(jié)構(gòu)2020年恢復(fù)至40%，中長(zhǎng)期恢復(fù)至60%；湖蕩濕地植被覆蓋率2020年恢復(fù)至15%，中長(zhǎng)期恢復(fù)至30%以上；河岸帶植被覆蓋率2020年恢復(fù)至30%，中長(zhǎng)期恢復(fù)至70%；湖濱帶挺水植被覆蓋率2020年恢復(fù)至20%，中長(zhǎng)期恢復(fù)至50%；太湖湖體沉水植被蓋度2020年恢復(fù)至20%，中長(zhǎng)期恢復(fù)至40%。“一湖四圈”生態(tài)改善與生態(tài)修復(fù)通過長(zhǎng)期持續(xù)努力，可使流域生態(tài)系統(tǒng)逐步達(dá)到健康狀態(tài)。
通過提升涵養(yǎng)林覆蓋率和林相結(jié)構(gòu)、湖蕩濕地植被覆蓋率、河湖濱帶挺水植被和沉水植被覆蓋率的綜合措施，可在近中期全流域的湖蕩河網(wǎng)中增加水生植物蓋度20%～50%不等，充分發(fā)揮湖蕩河網(wǎng)濕地的水質(zhì)凈化功能，自凈能力“擴(kuò)容”潛力提升可攔截總磷1100噸和總氮8000噸，同時(shí)可提升濕地生態(tài)系統(tǒng)健康水平，增加濕地生態(tài)系統(tǒng)多樣性和服務(wù)價(jià)值。
以太湖為樣本為各地湖泊治理提供參考
據(jù)了解，目前課題組研究成果除了為太湖流域水環(huán)境治理規(guī)劃提供重要技術(shù)支撐之外，還被廣泛應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境部（原環(huán)境保護(hù)部）水質(zhì)較好湖泊的生態(tài)環(huán)境保護(hù)和污染物總量減排工作中。
課題組在太湖課題研究中形成了三項(xiàng)重大科技建議，對(duì)太湖流域“十二五”、“十三五”乃至遠(yuǎn)期水環(huán)境治理規(guī)劃提供重要的技術(shù)支持。這三項(xiàng)成果分別為《關(guān)于〈太湖流域水環(huán)境綜合治理總體方案〉“十二五”時(shí)期修編工作的建議》《太湖流域“十二五”污染控制策略的建議》和《關(guān)于太湖流域水環(huán)境綜合治理“十三五”重點(diǎn)方向的建議》。這些研究成果報(bào)送了生態(tài)環(huán)境部及地方政府相關(guān)部門并被采納。課題組提出的“太湖流域水環(huán)境綜合治理新思路”得到了江蘇省委書記的批示，并應(yīng)用于《江蘇省“十三五”太湖流域水環(huán)境綜合治理行動(dòng)方案》的編制中。上述研究成果為太湖流域“十二五”、“十三五”乃至遠(yuǎn)期流域水環(huán)境治理提供了重要技術(shù)支持。也為流域各地市環(huán)境治理提供了有益的技術(shù)指導(dǎo)。
不僅如此，課題組研究成果已應(yīng)用在了生態(tài)環(huán)境部水質(zhì)較好湖泊生態(tài)環(huán)境保護(hù)和污染物總量減排工作中。在總結(jié)水專項(xiàng)成果的基礎(chǔ)上，課題組編制完成的《全國(guó)水質(zhì)較好湖泊生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃（2013～2020）》獲得國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)實(shí)施；課題組編制完成的《江河湖泊生態(tài)環(huán)境保護(hù)系列技術(shù)指南》由原環(huán)境保護(hù)部頒布實(shí)施，對(duì)我國(guó)100多個(gè)水質(zhì)較好湖泊生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作提供了重要的技術(shù)支撐。此外，課題組參與編制的《主要水污染物總量減排核算細(xì)則》，為推進(jìn)國(guó)家減排工作實(shí)施，確保“十三五”主要水污染物總量減排目標(biāo)順利完成起到了有力的支撐作用。
余輝牛遠(yuǎn)徐軍逄勇祝棟林劉倩邢飛龍
課題參與國(guó)家發(fā)改委的太湖流域水環(huán)境綜合治理總體方案“十二五”修編工作。
課題組開展太湖入湖河流生態(tài)環(huán)境綜合調(diào)查。
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