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2002〜2012年南四湖流域点源污染与水环境质量变化趋势分析

王伟良¹＆刘晓辉¹＆王玉凡¹＆郭晓春²＆邵少龙²

摘要

通过对南四湖流域2002〜2012年水环境质量和经济发展的数据分析，研究了水环境质量与经济发展的相关性和变化。 结果表明，2002年至2012年，南四湖流域点源GDP和污水排放量分别年均增长7.30和7.68％;化学需氧量（COD）和氨氮（NH4₃ ）-N与2012年相比，2012年的年均降幅分别为7.69％和6.79％。盆地水质总体上有所改善，达到了环境质量标准

对地表水（GB3838-2002），其中^主要原因

污水处理率逐渐上升，2012年达到90％以上（比2002年上升10％）

随着污染减排技术的进步和相关政策法规的实施。 从相关城市（济宁，枣庄，菏泽）分析了水环境污染的贡献。 结果表明，济宁市对南四湖流域水污染贡献最大，国内污染源占工业污染源比例较高。 废水，化学需氧量和NH₃-N主要来源于煤炭的开采和洗涤，化工原料和化学制品的制造，造纸工业和食品加工业。 根据南四湖流域的水污染特征，剖析流域污染治理策略和防治体系，为防治南四湖沿岸湖源点污染源提供科学依据。

关键词 南四湖.点源污染.水环境质量.经济性.相对性

介绍

源于污染控制开始的点源污染主要包括工业废水和生活污水。 在美国，自20世纪50年代以来，点源污染逐渐得到控制（美国环保局美国环境保护署，国家对农业面源污染控制的管理措施EPA-841-B-03-004。Washington et al 。2003）。 虽然中国点源污染管理起步较早，过去几十年来大量减少污染物排入水体（Yang et al。2010a），但仍存在许多关键和难点，可能由于技术和管理水平低下而无法解决。

中国湖泊质量变差（Edwin 2010; BU等人2011; Yu等人2011）。 根据对太湖和滇池的相关研究（Yang et al。2010a），可以看出这些湖泊已经采取了一些措施，但由于排放量的持续增加，水质仍然不能达到理想的要求工业废水和生活污水。 因此，点源污染对水污染贡献率仍然较高，仍然是区域环境健康的主要威胁之一（Yao et al。2014）。

南四湖流域包括造纸和化工在内的大量高污染行业。 考虑到这些因素，其水质不言而喻。 在2002年，水质总体上劣于V类，当地湖泊的化学需氧量（COD）浓度高达数千毫克/升（Wu et al。2006）。 根据南水北调工程，要求减少80％以上的污染物排放量，后来专家称这是世界上最严重的污染管理问题（DB37 / 599-2006）。 但是，从2002年到2012年，水质发生了令人惊异的变化，这一变化是污染物排放量减少了90％以上。 2013年实现南水北调东线东线工程时，南四湖流域水质已达到地表水三类水质。

本文以南四湖流域点源污染数据为基础，重点研究了2002〜2012年点源污染与水环境质量的变化趋势和响应关系，并结合工业结构，技术管理，以及湖泊流域的地理状况和水文特征等可能是水质的重要因素。 但是，经济增长是水体流域环境质量变化的重要因素。 发展工业可能会增加水污染的风险。 因此，分析了基于GDP和水质数据的水环境质量与经济发展之间的相关性和变化。 Daly（1980）认为资源会随着经济的发展而耗尽，这会使环境变得更糟。 但随着经济的高速发展，南四湖水环境质量明显改善。 因此，根据小流域综合治理战略的实施情况，分析了如何引起南四湖流域水环境质量改善。 希望这些结果能够帮助我们更好地了解在10年的长期环境治理后，基于污染控制结果的更系统的评估。

南四湖盆地的背景

南四湖（34°27#39;N-35°20#39;N，116°34#39;E-117°21#39;E），

位于中国山东省，是中国最大的浅水淡水湖（见图1）。 它由四个连接的湖泊 - 南阳湖，独山湖，昭阳湖和微山湖组成。 地表水总面积为1266公里²，但平均水深仅为1.5米（Sun et al。2011）。 总容量为4.73times;10⁸m³，占山东省淡水的45％（An and Li，2009; Zhang et al。2011; Li et al。2009）。 共有53条主要河流汇入南四湖; 此外，它还包括十条伟大的流入河流。

南四湖流域的水主要来自三个小城市 - 枣庄，济宁和菏泽。 这些城市包含许多发展中的行业（造纸，化工，煤炭开采，运营，纺织等），2012年南四湖流域超规模企业数量已达到5000家，每个企业都将有害废水排入流域，影响水质。 2012年流域人口为2.20times;10⁷，并以惊人的速度增长，人口密度为每平方公里880人。 由于企业和人口数量激增，生产约6.00times;10⁵吨工业废水，约

每天2.00times;10⁵吨的生活污水。

根据中国地表水水质标准，作为南水北调东线工程的缓冲湖，水质要优于三类水质，

（GB3838-2002）^然而，南四湖是其中之一

2002年以前中国污染最严重的淡水湖泊（Pang et al。2002）。 此后，根据山东省南水北调工程“山东省南水北调（工程东线）污染防治规划”中的“综合污水排放标准”，政府开始采取措施改善水质

确保南四湖流域项目的成功和社会经济的稳定发展。 到2012年，共有43个污水处理厂建成，大量重污染企业关闭。 毋庸置疑，南四湖流域的水质逐渐好转。

经济发展的变化趋势

以及南四湖流域的水环境质量

南四湖流域的经济发展

在过去的几十年里，特别是“十一五”规划以来，南四湖流域的经济在工业领域发展迅速，已经形成完美的工业体系（Tian et al。2012）。 根据统计数据显示，2012年南四湖流域超规模企业数量已达5000家，比2002年增加约3倍。随着南四湖流域工业体系不断完善和发展，流域经济正在快车道上行驶。

从2002年到2012年，南四湖流域经济一直处于高速发展期。 国内生产总值从1307.4亿元增加到6679.8亿元，增长5.1倍，年均增长7.3％。 此外，人均国内生产总值也从2.09times;10⁴增加到1.04times;10⁵元（表1）。 2002年至2012年期间，工业总产值增长值从5814.6亿元快速增长到3639.5亿元，增长约6倍，极大地促进了流域经济发展。

从2002年到2012年，这三个行业的比例从2002年的21.29：44.48：34.23调整为2012年的10.89：53.12：35.99（表2）。 与第一产业（-48.85％）和第三产业（5.1％）相比，第二产业增长率（19.42％）最大。 综上所述，第二产业呈下降趋势，但第二产业比重仍较大，在南四湖流域经济中处于领先地位。 三个行业的不合理比例直接导致水质恶化。

从第二产业看，造纸，化工，煤矿，电力热电，非金属矿产是南四湖流域的优势产业。 这些工业GDP占据了

占国内生产总值的55.24％。 2012年，七大工业GDP分别达到149.88,420.18,720.02,204.21,301.87，

表格1 2002〜2012年南四湖流域国内生产总值和人均国内生产总值

注：引自“山东统计年鉴”2003〜2013年

表2 南四湖流域（2002〜2012年）占GDP总量的比重，

2011 11.73 54.95 33.32

2012 10.89 53.12 35.99

注：引自“山东省统计年鉴”^（2003〜2013）

234.64亿元和3826.5亿元，分别占比例分别为3.49％，9.78％，16.77％，4.76％，16.77％，4.50％和8.91％

流域的国内生产总值。 根据卡伦流域工业收入结构曲线（图2和图3）可以看出，2002年曲线的弯曲程度略高于2012年，表明南社工业收入产业集中度湖盆面积略有下降，第二产业呈多元发展态势。 例如，近年来塑料橡胶工业，通用安装制造业，电气设备和机械工业发展迅速，分别占流域总量的5.61,8.81和5.46％。 与2002年相比，这三个行业对流域经济的贡献率分别增加了3.68,6.53和3.68％（表3和表4）。

图2 2002年流域工业收入结构洛仑兹曲线。注：引自“山东省统计年鉴”^（2003）。 表3和表4列出了代表相应行业的行业部门代码

（2013年）。 表3和表4列出了代表相应行业的行业部门代码

南四湖流域点源污染变化趋势

从2002年到2012年，点源污水排放总量呈现不断增加的趋势。 与2002年相比，2012年工业废水和生活污水排放量分别增加166.59和60.98％，分别为58.34和

占总排放量的41.66％。 从2002年到2012年，NH₃-N排放量呈稳步下降趋势，年均下降率为12.74％（图4）。 化学需氧量排放量呈下降趋势，与2002年相比，2012年下降了40.7

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