摘要: 抚仙湖为深水型淡水湖泊，近十年，随着临湖经济的快速发展，入湖河道污染物氮磷浓度提升显著，富营养化加剧。为了找出抚仙湖的主要污染源，为其保护和治理提供参考方向和理论指导，本文基于多年实地调研和化学需氧量(COD)、总氮、总磷含量等指标检测分析，分别从农村生活污染、农田径流污染、城镇生活污染、废弃磷矿区污染、旅游污染等方面对抚仙湖流域的污染现状进行了初步分析与评价。结果显示，抚仙湖流域污染主要来源于农村面源污染、城镇生活污染、废弃磷矿区污染、旅游污染等方面，其中，最大的污染源是农村面源污染，包括流域村落污染、人畜粪便污染、农村垃圾污染和农田径流污染。农村面源污染的COD、总氮、总磷分别占各自所有入湖污染量的94.81%，94.85%，87.79%。其中，农田径流污染又是农村面源污染中最主要的组成部分。
Abstract:
Fuxian Lake is a plateau-based freshwater lake. In recent ten years, with the rapid development of the economy around the lake, the concentration of nitrogen and phosphorus in lake channels in-creased significantly. To identify the main sources of pollution in Fuxian lake and provide a refer-ence for the protection and management direction and theoretical guidance, the pollution status of Fuxian Lake basin was analyzed and evaluated from the aspects of rural domestic pollution, farmland runoff pollution, urban domestic pollution, phosphorous chemical pollution and tourism pollution, respectively, based on years of field investigation and the indexes detection and analysis such as chemical oxygen demand (COD), total nitrogen, total phosphorus. The results showed that the pollution in Fuxian Lake basin mainly came from the rural non-point source pollution, urban domestic pollution, waste phosphate rock area pollution, tourism pollution and other aspects, among which the most important source of pollution was the rural non-point source pollution, including watershed village pollution, human and animal excrement pollution, rural waste pollution, and farmland runoff pollution in the basin. The COD, total nitrogen and total phosphorus from rural non-point source pollution accounted for 94.81%, 94.85% and 87.79% of the total pollution into the lake, respectively. Among them, the farmland runoff pollution was the most im-portant component of rural non-point source pollution.
1. 引言
我国淡水资源贫乏，人均水资源较少，湖泊是较容易开发利用的淡水资源 [1] [2]。近年来，随着中国经济发展，工农业废水及生活污水的肆意排放，导致湖泊水环境日趋恶化，保护湖泊水资源环境势在必行 [3] [4] [5]。孙浩 [6] 等人通过分析测试入湖河流特性及污染源特点，提出以入湖河流所在集水范围为抚仙湖水污染防治基本控制区的思路。张维理 [7] 等人通过对我国几大湖泊的长期研究，得出农村生活污水、畜禽养殖排放及农药排污是造成水体中氮、磷急剧增多的主因。郑粉莉 [8] 通过长期对国外湖泊的调查研究，提出农业面源即非点源污染理论。刘春光 [9] 等通过对津河富营养化研究，得出农业面源污染受季节的影响。针对湖泊农业面源污染严重问题，本文在抚仙湖流域开展了长期的污染物排放调查研究，主要分析污水中COD、总氮、总磷等指标，以期对抚仙湖的环保规划研究提供一定的理论前提。
2. 抚仙湖流域环境概况
2.1. 自然环境概况
抚仙湖位于云南省玉溪市东北部，澄江、江川与华宁县三县交界处，西北临滇池，北距省会昆明约60 km，北纬24˚21′28ʺ与24˚38′00ʺ之间，东经102˚49′12ʺ与102˚57′26ʺ之间。抚仙湖地处南盘江流域中西江水系，不含星云湖的流域面积达674.69 km2，湖面高程1722.5 m时，水域面积约216.6 km2，湖长约31.4 km，湖最宽处约11.8 km，湖岸线总长约100.8 km。其中最大水深处可达158.9 m，平均为95.2 m，相应的蓄水量约206.2亿m3，为云南省湖泊蓄水量之最，约占云南省总湖泊蓄水量的72.8% [10]。抚仙湖兼有灌溉、防洪、养殖、旅游及生活用水等综合功能。
抚仙湖流域属于滇中高原湖盆区，该区域地势四周高、中间低，相对落差大 [11]。抚仙湖为亚热带季风气候，抚仙湖地区年平均气温为15.5℃，年降雨量为800~1100 mm，蒸发量常年大于降雨量，位于1200~1900 mm之间，年日照小时数为2000~2400 h [12]。
抚仙湖流域有入湖河道103条，其中较大河流20条。其中集水面积大于30 km2的有3条，面积处于10 km2到30 km2之间的有6条，小于10 km2的有18条 [13]。出湖河道有海口河与出流改道后的隔河。
2.2. 社会经济概况
抚仙湖流域地处澄江、江川、华宁三县，其中澄江县涉及5个镇，约117,869余人(第六次人口普查，下同)；江川县涉及2个镇，约29,229人；华宁县仅涉青龙1个镇，约8031人。8镇约有238个自然村，总人口约为155,129人 [14]，见表1。
Table 1. Administrative division table of the Fuxian Lake basin
表1. 抚仙湖流域行政区划表
磷矿为抚仙湖流域主要矿产，在湖泊周围建有几处磷矿开采点及磷化工工厂。流域周围旅游景点较丰富，旅游业发达，有禄充景区、月亮湾湿地及樱花谷景区。
抚仙湖流域土地利用情况见图1，其中林业用地约222.67 km2，占36.71%；抚仙湖湖面面积约214.61 km2，占32.06%；农牧、交通等用地约198.71 km2，占26.16%；剩余其他用地约占5.07%。
Figure 1. Land use type scale map of the Fuxian Lake basin
图1. 抚仙湖流域土地利用类型比例图
3. 流域环境现状调研与问题分析
流域内主要污染源包括流域内农村居民生活污水、农田化肥及农药产生的径流污染、畜禽养殖产生的污染和工业点源污染(包括磷矿企业和磷化工企业)及旅游业污染等。
3.1. 农村面源污染调研分析
农村面源污染主要包括流域农村生活污染和流域农田径流污染。
3.1.1. 流域内农村生活污染排放调研分析
该流域内约有农村人口13.47万人，其中农村居民生活污水、畜禽养殖及生活垃圾是农村生活污染的主要来源。据调研结果显示该流域农村人口的日污水量约为37 L/(人∙天)，生活污水的污染物排放量及入湖总量计算见表2。
Table 2. Estimation of the village sewage discharge and the amount into the lake in the basin
表2. 流域村落污水排放量及入湖量估算
从表2中可以看出由于没有有效的水处理设备，农村居民生活污水未经有效处理直接排放到河流中，其中生活污水中污染物COD、总氮、总磷的50%左右都排放到了抚仙湖的入湖河流中，对抚仙湖水质造成了一定的影响。
流域内养殖业主要是农户散养为主，猪共70,313头，牛羊等大牲畜共计9931头，约95%农村居民使用公厕或自建旱厕，人畜粪便产生量及入湖量的调研估算结果如表3所示。从表中可以看出人畜粪便中污染物经过沼气池简单处理后剩余约10%排入入湖河道中，由此可见农村小型沼气装置对人畜粪便中COD、总氮、总磷有很好的去除作用。
Table 3. Estimation of human and animal manure production and inflow into the lake
表3. 人畜粪便产生量及入湖量估算
据调研结果显示，农村居民每人每日产生生活垃圾约0.50 kg，按13.47万人口估算得出该流域的垃圾年产量约为2.46万吨，经过调研估算，收纳水体因其产生的COD约为2.46 × 103 t/a，总氮约为1.23 × 102 t/a，总磷约为49.20 t/a，分别占垃圾总量的10%、0.5%、0.2%左右；其中，垃圾未有效清运量约4.92 × 103 t/a，占垃圾总量的20%，则收纳水体因其产生的COD约为492 t/a，总氮约为24.6 t/a，总磷约为9.84 t/a，分别占各自总量的20%；最后调研计算得出未有效清运量的20%排入到抚仙湖中(表4)。从表中分析得出居民的生活垃圾并未全部进行有效处理，即排入入湖河流中，对抚仙湖造成了一定的污染，加重了湖内水体营养化进程。
Table 4. Estimation table of the rural garbage pollution
表4. 农村垃圾污染估算表
3.1.2. 流域内农田径流污染调研分析
流域农田径流污染主要指施肥及喷药造成的径流污染。据调查显示，抚仙湖流域有耕地约6.86 × 103 hm2 (坝区水地和山区旱地分别为3.73 × 103 hm2和3.13 × 103 hm2)，化肥施用量达20735.40 t/a。流域内大蒜、豌豆等经济作物种植面积较大，耗用化肥较多，约占总施肥量的50%以上。流域内农田平均施肥量约为3.00 t/(hm2∙a)，折算总氮、总磷施用量分别达0.60~0.90 t/(hm2∙a)和0.15~0.30 t/(hm2∙a) (表5)。
Table 5. Pollution table of farmland runoff in Fuxian Lake basin
表5. 抚仙湖流域农田径流污染表
从表5分析得出，各县污染物的COD排放量合计约2578.36 t/a、总氮排放量合计约618.81 t/a、总磷排放量合计约51.57 t/a，污染物COD、总氮、总磷入湖量分别为1804.85 t/a、433.16 t/a、36.10 t/a。由于污染物未经过有效处理，流域内农田化肥施加严重，化肥中污染物COD、总氮、总磷的70%进入湖体中，造成湖体污染。
农药污染也占据很大比重。据不完全调查显示流域当前正在使用200余种农药，其中有机磷农药约占70%，磷污染严重。
3.2. 城镇生活污染现状调研分析
紧邻抚仙湖北部有澄江县县城，城镇人口约2.04万人。据调研(表6)，该县城居民人均污水量约200 L/(人∙天)，其中COD约70 g/(人∙天)，总氮约10 g/(人∙天)，总磷约1.5 g/(人∙天)。部分城镇生活污水经污水厂处理后排放，但该污水厂规模较小，现状处理量约3000 t/d，与10,000 t/d的设计规模相距甚远。
3.3. 流域废弃磷矿区水污染调研分析
抚仙湖流域磷矿资源丰富，过去30年磷矿开采及加工发展迅速，之前磷矿开采点共计22个。经磷矿污染整治后，各开采点基本都已停采，目前流域内磷矿区开采总面积208 hm2，尚有5.1 hm2的矿区开釆后严重裸露，随降雨地表漫流后排入河道。另外，原料与废渣堆放也会造成污染：流域内有16家原料和矿渣堆场19.2 hm2，堆置方式原始，矿渣的浸出液使矿区邻近区域代村河和东大河水体受到污染，随河流入湖后造成水体严重污染。
Table 6. Analysis of urban domestic pollution
表6. 城镇生活污染分析
经调研发现，流域内裸露的废弃磷矿石层和原料与废渣堆放场每年约流失总磷28.56 t，根据玉溪市环境监测站磷矿废弃地主要的地表径流(东大河和代村河)的平均径流量，对地标径流携带污染物量进行分析，得出流域内磷矿废弃地入湖的总磷约为7.50 t/a。
3.4. 旅游业污染现状调研分析
抚仙湖流域有酒店300多家，可用床位约7300张，旅游年污水量约18.27万t。其中污水厂处理约13.1万t，占71.7%，自建污水设备处理约2.3万t，占12.6%，剩余约15.7%污水直接或简易处理后排放，结果见表7。旅游区垃圾年产量为600 t，均有效清运。
Table 7. Estimation of tourism pollution discharge and the amount into the lake in the basin
表7. 流域旅游污染排放与入湖量估算
对上述结果进行分析可知，抚仙湖流域的污染源主要有农村面源污染、城镇生活污染、废弃磷矿区污染和旅游污染等四个方面，其中，农村面源污染(包括流域村落污染、人畜粪便污染、农村垃圾污染和农田径流污染)是最大的污染源，其CDO、总氮、总磷分别占各自合计入湖污染量的94.81%，94.85%，87.79%。农田径流污染又是农村面源污染中最主要的组成部分(表8)。可见，若要对抚仙湖水质进行保护治理，应主要着手于农村面源污染治理，尤其是农田径流污染，合理控制农田化肥和农药的使用量。
4. 结论
通过对抚仙湖流域污染近年的调研及其数据分析，得出如下结论：
1) 抚仙湖流域的污染源主要有：农村面源污染、城镇生活污染、废弃磷矿区污染、旅游污染等。
Table 8. Statistics of pollution sources in Fuxian Lake basin
表8. 抚仙湖流域污染源统计
2) 农村面源污染包括流域村落污染、人畜粪便污染、农村垃圾污染和农田径流污染，是流域最大的污染源，其CDO、总氮、总磷分别占各自所有入湖污染量的94.81%，94.85%，87.79%。其中，农田径流污染又是农村面源污染中最主要的组成部分。
可见，若要对抚仙湖水质进行保护治理，应主要着手于农村面源污染治理，并辅以城镇生活、磷化工、旅游污染等方面的治理，多管齐下。
基金项目
云南省教育厅科学研究基金(2022J0516)；云南省科技计划农业联合青年项目2017FG001(-101)。