（人文地理学专业论文）白洋淀流域磷物质流分析.pdf

摘要 地表水体富营养化是我国面临的水污染核心问题之一，而白洋淀的水体富营养化极为 严重，然而，目i j f 水体富营养化防治仍主要局限在局部和术端的污染负荷削减，政策实施 成本高昂且效率低下，缺乏结构性调控措施和系统性政策方案，不能有效遏制持续恶化的 水体富营养化趋势。 本文采用物质流分析技术，通过大量实地调查和文献整理建立白洋淀流域磷物质流模 型，分析得到磷代谢体系的主要结构特征。在此基础上，用产业生态学的观念对于白洋淀 流域已采取的磷控制措施，从物质流分析的角度提出自己的见解和意见。 关键词：磷，水体富营养化，物质流分析，白洋淀流域 s u b s t a n c ef l o w a n a l y s i so np h o s p h o r u sc y c l e i nb a iy a n g d i a nb a s i n a b s t r a c t e u t r o p h i c a t i o ni so n eo ft h ek e yw a t e ri s s u e ss u f f e r i n gc h i n a ，a n dt h ee u t r o p h i c a t i o n c o n d i t i o no fb a iy a n g d i a nb a s i ni sv e r ys e r i o u s p h o s p h o r u s ( p ) i sc o n s i d e r e da st h ek e yf a c t o r o fe u t r o p h i c a t i o n h o w e v e r , t h eo n g o i n gd e t e r i o r a t i o no fe u t r o p h i c a t i o no fpc a nh a r d l yb e a l l e v i a t e db e c a u s eo ft h ee n d u pp o l l u t i o nc u t sw e a kp e r f o r m a n c ei nc o s t sa n de f f e c t so nt h eo n e h a n d ，a n dl a c k i n gs y s t e m a t i c a l l ys t r u c t u r a lc o n t r o la l t e m a t i v e so nt h eo t h e r b a s e do nt h ei n v e s t i g a t i o no fb a iy a n gb a s i na n dt h ef o r m e rp e o p l e sr e s e a r c h ，t h i sp a p e r e s t a b l i s h e ds t a t i cpf l o wm o d e lo fb a i y a n g d i a nb a s i nb yu s i n gs f a ( s u b s t a n c ef l o w a n a l y s i s ) t h em a i ns t r u c t u r a lf e a t u r e sa n de f f i c i e n c yo fp h o s p h o r u sm e t a b o l i s mo fb a iy a n g d i a n b a s i nh a sb e e nb u i l da sw e l l a tt h el a s t ，t h i sp a p e ra n a l y s e dt h em e a s u r e so fc o n t r o l l i n g p h o s p h o r u sw h i c hw e r et a k e ni nb a iy a n g d i a nb a s i nb e f o r ea n dg a v ei t so w n p o i n to fv i e wo ni t k e y w o r d s - p h o s p h o r u s ，e u t r o p h i c a t i o n ，s u b s t a n c ef l o wa n a l y s i s ，b a iy a n g d i a nb a s i n i i 图表目录 表1 - i 国家地表水环境质量标准中的总磷浓度与我国2 5 个湖泊水质评价 2 1 2 图1 1白洋淀流域磷物质分析技术路线图7 图2 1 自洋淀流域示意图9 表2 1我国湖库富营养化评价标准1 3 表2 2白洋淀富营养化评价结果1 4 表3 1自洋淀入淀河流一览表1 5 表3 - 2各县( 市、区) 生活污水排放情况表1 6 表3 3入淀工业污染源汇总表17 表3 - 4瀑河污染企业数据1 7 表3 5漕河污染企业数据1 8 表3 - 6府河污染企业数据1 9 表3 - 7孝义河污染企业数据2 0 表3 - 8安新县面源污染统计2 l 表4 - l 白洋淀流域磷物质流模型输出变量列表2 4 图4 1白洋淀流域磷物质流模型输出变量动态变化图( x l - x 9 ) 2 5 图4 - 2白洋淀流域磷物质流模型输出变量动态变化图( x 1 0 - x 1 8 ) 一2 6 图4 3白洋淀流域磷物质流模犁输出变量动态变化图( x 1 9 x 2 7 ) 。2 6 图4 4白洋淀流域磷物质流模型输出变量动态变化图( x 2 8 0 | ( 3 6 ) 2 7 图4 - 5自洋淀流域磷物质流模型输出变量动态变化图( x 3 7 x 4 5 ) 2 7 图4 6白洋淀流域磷物质流模型输出变量动态变化图( x 4 5 x 5 1 ) 2 7 v 首都师范大学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 靴敝储鹳：獬详 r 期僻写稿r 期：年倜7 r 首都师范大学位论文授权使用声明 本人完全了解首都师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留 学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学 位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅。有权将学 位论文的内容编入有关数据库进行检索。有权将学位论文的标题和摘要汇编出 版。保密的学位论文在解密后适用本规定。 学位论文作者签名： 獬译 同名码硝同期：年调7 日 第一章绪论 1 1 选题背景 第一章绪论 1 1 1 生态环境日益恶化，严重影响人类的可持续发展 人类社会的发展历史就是人类不断改变自然以满足自身需求的历史。在人类未曾出现 以前，自然界的物质按照自己固有的方式进行循环，周而复始，缓慢而有序。随着人类生 产生活的介入，物质循环在量上和速度上都大大提高，很多已经超出自然本底的循环强度， 并且物质在经济系统内部的迁移和转化也远比自然条件下复杂的多。随着社会的不断发 展，生态环境环境同益恶化，以至于经济发展和生态环境之间的矛盾成为阻碍人类进步的 一个重要问题，严重影响了可持续发展。 “可持续发展”亦称“持续发展”。1 9 8 7 年挪威首相布伦特兰夫人在她任主席的联合囡世 界环境与发展委员会的报告我们共同的未来中，把可持续发展定义为“既满足当代人的 需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展”，这一定义得到广泛的接受，并在 1 9 9 2 年联合国坏境与发展大会上取得共识。我国有的学者对这一定义作了如下补充：可持 续发展是“不断提高人群生活质量和环境承载能力的、满足当代人需求又不损害子孙后代满 足其需求能力的、满足一个地区或一个国家需求又未损害别的地区或国家人群满足其需求 能力的发展”。美国世界观察研究所所长莱斯特r ，布朗教授则认为，“持续发展是一种具 有经济含义的生态概念一个持续社会的经济和社会体制的结构，应是自然资源和生命 系统能够持续维持的结构。” 自从可持续发展的概念提出以来，世界各国积极响应，制定出一系列的可持续发展战 略。我国目前的环境形势相当严峻，城市污染仍在加剧，并向农村蔓延，生态破坏的范围 在继续扩大。据国家环保局资料，在全国6 0 0 多个城市中，大气环境质量符合国家一级标 准的城市不到1 ，污染严重的城市超过世界卫生组织有关标准近1 0 倍。我国酸雨发生区 占整个国土的3 0 ，频率高达8 0 。此外，7 8 的河流、5 0 的城市地下水被污染，4 0 的饮用水源受到严重污染而不能饮用，严重影响流域内的正常工农业生产和当地居民生活 及旅游业的发展。我国已探明储量的4 5 种主要矿产将有三分之一不能满足需要，再过1 5 第一章绪论 年有近一半的矿种不能满足经济发展的需要。环境的恶化、资源的短缺，增加了我国庞大 人口对环境承载能力的压力，此外耕地锐减、草原退化、沙漠蔓延、物种减少、水资源短 缺，这些都成为制约经济和社会发展的不利因素。而人类不合理的生产方式是导致环境问 题进而影响可持续发展的重要原因之一。 1 1 2 我国水体富营养化严重，磷是主要原因之一 我国是一个多湖泊国家。大于l 平方公单的天然湖泊有2 3 0 0 个，湖泊总面积为7 0 9 8 8 平方公里，总蓄水量达7 0 7 7 亿立方米，其中淡水储量为2 2 5 0 亿立方米；水库共8 6 8 5 2 座，总库容4 1 3 0 亿立方米，两项合计淡水总储量可达6 3 8 0 亿立方米，是我国最重要的 淡水资源之一，提供了防洪、灌溉、供水、养殖以及气候调节等多种功能，对社会和经济 发展起到了不可估量的重要作用【n 。 表1 1 国家地表水环境质量标准中的总磷浓度与我国2 5 个湖泊水质评价闭 然而随着经济的增长，我国湖泊的富营养化现象日益严重。我国3 1 个主要淡水湖泊 ( 包括最大的1 0 个湖泊) 的水质监测数据，结果发现有2 0 个湖泊已经达到超营养化水 平，占总数的6 4 5 ；5 个湖泊属于中度富营养化，占总数的1 6 1 ；剩下的6 个湖泊也 已为富营养化。我国五大淡水湖水体中的营养盐均大大超过氮磷富营养化发生浓度，主要 城市湖泊总氮、总磷浓度异常高，中型湖泊大部分均已处于富营养化状态。 1 2 物质流分析方法的内涵和科学性 物质流概念源于自然生态系统，后来引入经济系统。经济系统的物质流与自然生态系 统的物质流有着本质的不同，与自然生态系统的物质流相比，经济系统的物质流主要存在 两个问题：( 1 ) 没有形成良好和完备的循环代谢机制；( 2 ) 每一环节的流动或代谢路径过长。 自然生态系统中有比较完备的食物链和食物网，而且由于其捕食食物链和碎屑食物链 第一章绪论 相辅相成，在生态效率只有十分之一左右的情况下，各营养级的废弃物都能及时得以分解， 而不至于对生态环境产生任何压力，从而形成代谢机制完备的封闭系统。反观经济系统， 由于人类干扰的因素占主导作用，从生产、运输、加工、分配、消费、直至遗弃，每一环 节的流动都是单向的，而每一环节都产生大量的废弃物，并流向外部环境，造成分解能力 不足，物质循环机制不完备，因此形成线性的丌放系统。同时经济系统的物质流动过程从 一开始就对环境造成生态破坏、环境污染等负面影响。 自然生态系统中，由于生产者、消费者、分解者在空间上相临近，物质在流动或循环代 谢过程中的运输所需能量很少，同时由于距离近，对外界的扰动调节起来快；而经济系统 中由于消费者的消费量和遗弃量很大，生产者和消费者之间的距离通常很长，生产者、消 费者、分解者之i 、h j 物质运输消耗的能量过大，进一步加剧了资源消耗、生态破坏和环境污 染的程度。 物质流核算与分析( m a t e r i a lf l o wa c c o u n t i n ga n da n a l y s i s ，m f a ，简称物质流分析或物 质流核算) ，是定量测度经济系统运行中物质使用量的基本工具，由早期的社会代谢、工业代， 谢研究发展而来，具体指用物理单位( 通常用t ) 对物质从采掘、生产、转换、消费、循环使用 直到最终处置进行的结算，所分析的物质包括元素、原材料、基本材料、产品、制成品、废 弃物和向空气、水的排放物等。 人类活动所产生的环境影响在很大程度上取决于进入经济系统的自然资源和物质的数 量与质量，以及从经济系统排入环境的废弃物质的数量与质量。前者产生对环境的扰动，引 起资源的耗竭和环境的退化，后者则引起环境的污染。物质流核算与分析从实物的质量出 发，通过追踪人类对自然资源和物质的开发、利用及遗弃过程，研究可持续发展问题，即通 过对自然资源和物质的开采、生产、转移、分配、消耗、循环、废弃等过程的分析，揭示 物质在特定区域内的流动特征和转化效率，找出环境压力的直接来源，作为区域发展的可 持续性指标，进而提出相应的减少环境压力的解决方案，为区域可持续发展目标的制定提 供科学依据。如今白洋淀流域面临严重的环境压力，而现采用的“先污染，后治理 的水 污染治理模式耗资巨大效果一般，而物质流分析可以从更加宏观的角度，提出有效的治理 办法，为资源、废弃物和环境的管理提供了方法学上的决策支持工具。 第一章绪论 1 3 有关物质流分析方法的国内外研究综述 1 3 1 国外研究进展 物质流分析的研究方法可划分自下而上、自上而下两类。第一类研究从特定的资源、 环境问题出发，通过分析相应的金属非金属元素、原材料或产品的社会可代谢模式、结构 与通量，讨论资源节约、生态恢复、污染控制的实施方案和长期战略，例如碳元素代谢导 致的全球气候变化、底泥中重金属的积累、湖泊营养物过剩等。第二类研究则以考察企业、 部门、地区、国家的物质生产效率为初始目标，通过核算原材料与物质的投入量、产出量 来衡量可持续发展的程度与水平，确定提高生态效率的优先次序，分析物质减鼍化和生态 化转型的可能途径，并提供针对经济系统中物质运行规律的监测工具【3 】。 根据物质流分析研究对象层次不同将现有物质流分析技术和研究进展分类如下： 首先，基于元素的物质流分析( s u b s t a n c ef l o wa n a l y s i s ，s f a ) 通常选择对于社会经 济发展和资源环境产生重大影响的金属元素( 例如镉、铅、铜等) 或非会属元素( 例如碳、 氮、氧等) ，研究其从自然界进入经济社会、生产和消费领域的分配和贮存、以及最终进 入环境的数量和途径。这类研究关注的焦点问题是特定元素在环境敏感区域或者国家水平 上的分布以及时间动态变化情况，识别特定生态环境问题与物质代谢之间的因果关系，分 析控制和缓解相应环境问题的可能途径并提出实施方案，其研究结果通常能够直接运用于 定量评估环境风险。这类方法的关键技术难点在于是否能够将大量监测报表、统计年鉴、 行业数据库、研究报告等数据源中已有的各种经济、环境数据，经过充分提取、适当加工、 合理转换为基于元素的物质流通量。由于世界各国环境与经济统计口径上的差异，目前这 类方法尚未形成统一的分析框架。 其次，针对大宗原材料产品的物质流分析( m a t e r i a lf l o wa n a l y s i s ，m f a ) ，主要关 心这些物质的生产和消费过程对于资源环境产生的重要影响，及其与其它物质流的相关 性。这类研究最主要的目的是运用物质流模型对于物质生产效率和回收利用展开定量评 估，其研究成果能够直接与企业和行业部门的生产与经营活动紧密相关，具有较强的政策 相关性与指导性，因此广泛应用于识别生产部门物质减量化的关键环节，以及比较不同部 门之间的物质利用效率，从而日趋成为大中型企业特别是大型跨国集团经常性环境管理的 重要分析工具。此外，分析特定区域内若干企业之间的原材料、副产品和废物利用的网络 关系，也是这类方法的重要应用领域，例如生态工业园的规划和设计。与基于元素的物质 流分析技术比较而言，这类研究通常不对物质代谢及其可能导致的环境问题之间定量关系 4 第一章绪论 进行细致讨论。k o s t i c k ( 1 9 9 6 ) 提出一个基于商品流的分析框架【4 】，后被美国原料与能源 流动跨部门的工作组采纳【5 】，是目前该研究方法中引用较为广泛的分析框架。此外较为典 型的还有荷兰的s t r e a m s t 6 1 、德国的m e f i s n a m e a l 7 1 等等。 最后，物质流分析的一个重要应用领域是分析某一地区或国家水平上物质的总体消耗 水平和利用效率，称之为总物质流分析( b u l k ，m f a ) 。这类研究通常不考虑物质流在经济 系统中分配利用的细致结构，而是采用整体和系统的方法表征与量化国家和地区的物质生 产效率，其结果可应用于评估国家可持续发展程度，特别是为比较不同国家和地区之间的 物质利用水平提供了相当简洁、有效的物质化指彬引。但是，目自订学术界对于这类方法也 存在一定争议，主要包括如下两个方面。首先，由于每种原材料的生产和消费过程对于生 态环境产生的影响具有较大差异，因此将全社会所有物质流通量简单叠加构成所谓集总物 质指标( 例如t o t a lm a t e r i a lr e q u i r e m e n t ，t m r 、t o t a ld o m e s t i co u t p u t ，t d o 等) 不能 真实反映物质利用结构及其环境影响，在此基础上笼统提出的减少单位经济产出的物质消 耗，既不能卣接用于指导具体行业或部门的决策过程和政策制订，也不能有效识别和解决 现实环境j 、u j 题【9 】。其次，由于不同原材料和物质对于国家经济增长的贡献率显著不同，因 此将总物质流通量与国民经济总量( g n p g d p ) 比值及其历史变化趋势作为物质利用效率 指标和比较分析判据，并不具备现实经济意义和典型代表性【l0 1 。 m a t t h e w s 等人( 2 0 0 0 ) 】提出的总物质核算体系是目前第三类方法中最为基本、应用 最为广泛的分析框架。其中，直接物质投入( d i r e c t m a t e r i a li n p u t ，d m i ) 表征了直接输入 到社会经济系统中的物质流强度，由国内开采( d o m e s t i ce x t r a c t i o n ，d e ) 和商品进口 ( i m p o r t ) 两部分构成。d m i 与国内“隐流 ( d o m e s t i ch i d d e nf l o w s ，d h f ) 、国外隐 流( f o r e i g nh i d d e nf l o w s ，f h f ) 三部分物质流通量强度之和可理解为支撑社会经济系统 运行的总体物质需求( t o t a lm a t e r i a lr e q u i r e m e n t ，t m r ) 。从物质输出角度来看，国内生 产输出( d o m e s t i cp r o c e s s e do u t p u t ，d p o ) 是指生产和生活消费过程中产生的物质流排放， 其数值等于d m i 减去物质在经济系统库存中的净增量( n e ta d d i t i o n st os t o c k ，n a s ) 和 出i s l 量( e x p o r t ) 。d p o 与d h f 构成国内总物质输出( t o t a ld o m e s t i co u t p u t ，t d o ) ， 表征了物质代谢过程对于国内环境的总体影响强度。m a t t h e w s 等人基于产业经济系统提出 的这一总物质流结构分析框架统一了若干基本概念，较好地解决了以往不同国家间物质代 谢比较分析中存在的诸多困难，得到了学术界的普遍认可和广泛应用。 物质流分析提供了关于经济体系运行机制的整体理解，使得决策者能够确定关键问题 所在、选择优先控制目标和相应政策方案，从而通过改善整个经济体系的物质代谢效率来 第一章绪论 解决生态环境问题，因此物质流分析已成为2 0 世纪9 0 年代以来环境管理和政策制订的 重要技术手段，广泛为发达国家和国际组织所采用。例如，美国矿产局( u s b u r e a uo f m i n e s ，u s b m ) 运用物质流分析方法，用将近1 0 年的时间完成了砷、镉、铅、汞、钨、 锌等金属和非金属矿物质在全国范围内的物质流过程研究，并在此基础上提出了提高资源 利用效率和降低环境j x l 险的主要途径和措施，其成果直接服务于美幽政府的矿产资源政策 制订过程，是国家水平上物质流分析技术与决策过程相结合的典犁案例。 1 3 2 国内研究进展 相对于国外研究的蓬勃发展，物质流分析于2 0 0 0 年爿由陈效逑等【眨】最早引入我国，目前 尚未获得普遍应用。华南理工大学彭新育副教授及其同事( 2 0 0 0 ) u 3 l 以钢铁、水泥、能源 消耗量和货运量为例，对我国以及经济较为发达的广东、上海与世界部分国家的物质消耗 进行了实证分析，结果表明中国经济发展过程中尚未表现出明显的物质减量化趋势。2 0 0 1 年，北京大学陈效逑副教授及其同事在与德国w u p p e r t a l 研究所合作基础上，首次运用 m f a 分析框架初步估算了中国经济的物质生产效率，并将这一结果与美国、日本、荷兰等 发达国家进行了比较，其结论与早先国际上的相关研究一致。华中科技大学邓超副教授与 同事采用一个假设的基于铅元素的物质流模型，并运用其模拟分析结果说明了物质流分析 方法的优点。做过物质流分析综述的有黄和平和单永娟和王军【1 4 6 1 。刘征和刘毅进行了国 家尺度的磷循环系统的物质流分析【1 7 , 1 8 】，彭建、王军和徐剑对区域内部的物质流循环进 行了分析【1 9 2 1 1 ，对于经济一环境的系统分析较多，夏训峰、邢芳芳和刘伟都对此有所研究【2 2 i 2 4 1 ，其中刘伟针对天津市做了相关分析。尽管如此，国内目前关于经济社会物质代谢过程 的技术分析与案例研究的总体进展仍较为迟缓，大量基础性和应用性科研工作仍亟待开 展。 1 4 本文研究的主要内容和技术路线 1 4 1 本文研究的主要内容 首先对于白洋淀的水资源情况和污染情况进行实地调查，确立白洋淀流域污染的来源， 具体的空间分布和污染情况。 其次明确白洋淀流域有关磷元素代谢的主要部门以及磷元素代谢的过程以便最终建立 白洋淀流域磷物质流模型。 第一章绪论 最终通过产业生态学方法对于已建立白洋淀磷物质流初步模型的分析，对现有的白洋 淀流域磷相关治理的政策进行分析，提出自己对于白洋淀富营养化和磷物质流循环政策方 面的建议和意见。 。 1 4 2 本文的研究方法和技术路线 本文使用的研究方法主要有三种： 1 资料金询与实地调查相结合：大量的数据需要从统计年鉴、文献以及实地调研中 获得，通过分析总结，建立符合当地情况的调查表，并在实际调查中进一步调整。 2 物质流分析方法：分析白洋淀流域磷元素在经济社会系统是如何流动的，建立磷 物质流循环系统，以便准确界定最终排放到白洋淀的磷污染物的来源。 3 产业生态学方法：分析现行治理白洋淀富营养化的政策的合理性 本文的技术路线图如下： 图1 - 1 白洋淀流域磷物质分析技术路线图 7 第一章绪论 1 5 研究意义 1 5 1 理论意义 现有的物质流分析多以经济系统为主，并且多侧重国家尺度，少区域物质流分析。本 篇物质流分析则侧重于白洋淀流域内的磷元素物质代谢过程，有一定的理论意义。 1 5 2 现实意义 水体富营养化是白洋淀面临的水污染核心问题之一，磷是控制水体富营养化的关键因 子。区别于自然循环，磷的社会循坏结构更为复杂，通量强度更大，增加了对其进行系统 控制的难度。然而目前磷控制措施仍主要集中在末端治理、政策体系支离破碎，不能有效 解决水体富营养化问题。只有通过系统深入地剖析白洋淀流域磷物质流过程及其基本规 律，才能从整体上提高磷的代谢效率，从而改善水体富营养化持续恶化的基本趋势。 第三章白洋淀流域拓染调蠢与分析白洋淀流域概况及其富营养化 第二章白洋淀流域概况及其富营养化 2 1 自洋淀流域概况 白洋淀流域位于华北平原的中部，在东经1 1 3 。3 9 东经1 1 6 41 17 ，北纬 3 9 。4 - - 4 0 4 之间。 白洋淀流域属海河流域大清河水系其控制范围为大清河中上游地区，跨河 北、陕西两省和北京市的三十八个县市，其中河北省占8 14 ，lj j 西省占1 1 8 5 ， 北京市占71 1 ，而河北省流域面积中，保定地区则站8 5 2 e 右。流域水系呈扇 形分布，有潴龙河、孝义河、唐河、府河、漕河、瀑河、拒马河、萍河和白沟引 河等9 条河流汇入白洋淀，往下游经赵王新渠入海河进渤海。白洋淀流域汇水面 积达3 1 2 0 0 平方千米，流域人口1 0 0 0 万 z s l 。 圈2 1 白洋淀流域示意圈 第二章自洋淀流域污染调布与分析白洋淀流域概况及其富营养化 2 1 1 自然地理概况 2 1 1 1 流域地貌 白洋淀流域地彤地貌复杂，山地、平原和沣地齐全。流域内地势西高东低。 西北部为山区，海拔在1 0 0 - 2 5 0 0 m 之间；中部为平原，海拔在l o - l o o m 之问： 东部为低洼地区和白洋淀区，海拔在7 l o m 之间。以黄海高程l o o m 等高线划分， 山区面积1 6 5 3 6 2 ，占总面积的5 3 。平原面积1 4 7 万h2 ，占总面积的4 7 。 2 1 1 2 流域气候气象 白洋淀流域属于温带大陆性季风气候区。冬季受西伯利亚大陆性气团控制， 寒冷干燥；春季经常受蒙古大陆变形气团影响，蒸发量大，降水稀少，多风沙； 夏季炎热，受太平洋高压和西南来低压以及地形的影响，容易形成大雨但有时也 严重干旱；秋季多受高压控制，天气晴朗，十月中旬较强冷空气开始南下，十一 月初西北风逐渐侵入。 白洋淀流域年降雨量多年平均为5 6 3 m m ，一般能满足多数作物的生长发育要 求，但由于受到人陆性气候和地形、地理位置的影响，流域内降水具有年内分配 几中，年际变化悬殊和地区分布差异显著等特点。年内分配极不平均，多集中在 七、八、九三个月内，占全年降水量的8 0 。年际降水变化悬殊，极值可达1 0 0 0 m m 以上，流域内降水分布，由山区向平原，迎风坡向背风坡呈递减趋势。平原北部 大于南部。但因为雨量季节分布不均，常出现春旱夏涝和大风、冰雹等自然灾害。 又因降水强度大而集中，易造成山区水土流失及洪水、沥滞灾害。 2 1 1 3 流域内水文情况 本流域年径流的地区性差异和分布规律与降水基本一致，太行山迎风坡为地 表水资源的高值区，由此向东南逐渐减少。径流年际变化与降水类似，由于受下 挚因素影响，其变化更为显著。径流的年内分配比降水更为集中( 多为汛期) 。 白洋淀以上流域多年平均径流量3 0 3 3 1 0 8 m 3 ，枯水年1 7 8 9 1 0 8 m3 ，特枯水 平年9 1 * 1 0 8 m 3 。据统计，流域内径流量从五十年代至今呈逐渐减少趋势。 本区蒸发量为1 6 7 0 m m ( 涿州) 2 2 5 8 m m ( 阜平) ，最大值在西部山区，从 西向东逐渐降低。一年中夏季最大，约占年值的4 6 ，春季占2 3 ，秋季占2 4 ， l o 第三章白洋淀流域污染调商与分析白洋淀流域概况及其富营养化 冬季占7 。 2 1 - 1 4 流域内的土壤和植被 白洋淀土壤的地址构造，大部分为第三纪红色粘土层，第四纪从太行山上冲 下来的冲积物覆盖于第三纪地层上，堆积而成冲积扇，并在其上堆积了马兰黄土。 土壤母质主要是第四季洪积物所组成。土壤类型复杂多样，适用于多种作物生长 发育。在农业用途的土壤中，以石灰性褐土为主，约占耕地的8 0 ，其次是潮土、 草甸土等。 在历史上，白洋淀河流河道分支众多，在山地、平原和高阶地上，密布着原 始森林，低地为肥硕的草原和星罗棋布的洼淀、沼泽，是一个稳定的森林生态系 统。但随着流域的开发，长期受到人类生产活动的频繁影响，使戍密的森林植被 遭到严重破坏，原平原的森林植被形成了农业区。 2 1 2 社会经济概况 2 1 2 1 自然资源 白洋淀流域上游地处太行山北段，山场广阔，宜林宜牧，但原来茂密的森林 经历代滥采滥伐，残存面积不及流域面积的0 6 ，山地植被不足2 。地下矿藏 丰富，山西省及北京市房山境内有富饶的煤用，涞源一带储有丰富的铜、铅、锌、 钼、铁、石棉等资源，其他各县大理石、石灰岩、滑石、云母等非金属储量可观。 山前为广阔的冲击平原，土层厚，地势平，土质肥沃，是主要的农作物产区。东 部沉积层中，蕴藏着窝状石油构造。 流域内动植物种类繁多，生物资源丰富。目前引进和人工栽培的植物约百余 种，另有野生植物约五百种，其中以太行山区最为丰富。兽、禽等动物资源也很 多。 2 1 2 2 人口与交通 流域中总人口约1 0 0 0 万，平均每平方公里3 1 2 人，高于全国的平均人口密 度( 每平方公里为1 1 5 人) 。 流域内交通十分便利，京广铁路纵贯南北，京原铁路横跨西北山区，保定至 满城有铁路支线，高碑店至易县、望都至唐县白合、定县至灵山有全长1 5 9 k m 第三章向洋淀流域污染调查与分析白洋淀流域概况及其富营养化 的地方铁路。公路有京深高速公路及纵横交错的多条公路，方便物资交流，促进 经济繁荣。 2 1 2 3 土地利用情况 白洋淀流域的中山区，耕地面积相对较少，主要作物为一年一熟的玉米、杂 粮，林业用地占面积较大，还有一定面积的工矿用地。低山丘陵区，农果林综 合发展，主要作物为一年一熟的小麦、玉米、杂粮。林业用地中以经济林面积为 主，以苹果、梨、桃为主。平原为农田、居民地、工业、交通集中分布的地区。 农田面积大，灌溉条件好，以小麦、玉米、水稻、花生等作物为主，以蔬菜等经 济作物为辅。同时，居民点、工业用地所占比例也较高。 2 1 2 4 工业 ； 全流域工业发展较为迅速，主要分布在京广铁路沿线的保定市、房山、定州、 涿州，东部的高阳、安新，西部的涞源等地，以保定市及北京房l l i 县燕山区最为 集中。保定市以机械、化工、纺织、食品、造纸工业为主，是一个轻型工业城市。 各县工业以机械、化肥、建材、造纸、纺织等行业为主，北起涿州，南至新乐， 沿线二百公里，形成京广沿线工业区，其中涿州、定州工业产值均在一亿元以上。 东部高阳素以土布闻名，有“染乡 之称，工业以面值印染业为主，产值仅次于 定州和涿州。西部涞源矿藏丰富，除钢厂、铜矿、石棉矿外，还有一批军工企 业，形成一个新的工业区。其余各县也都有一些工业。房山县随着北京石油化工 总厂的兴建已经成为全流域最大的工业区。 2 2 白洋淀概况 白洋淀地处华北平原中部，位于北纬3 8 。4 37 3 9 。0 27 ，东经1 1 5 。3 8 7 “6 。0 77 之间，白洋淀四周主要以堤坝为界，东至千里堤，西至四门堤，北至 新安北堤，南至淀南新堤，东西长3 9 5 k m ，南北宽2 8 5 k m ，总面积3 6 6 k m z ，是 华北地区最大的浅水湖泊。它南距石家庄1 8 9 公里，北距北京1 6 2 公里，东距天 津1 5 5 公罩，是京津冀腹地。白洋淀周围有四县一市，西面是保定市的安新县， 北面是雄县和容城，南面是高阳县，东面是河北省任丘市，其中保定市占总面积 1 2 第三章白洋淀流域污染调卉与分析白洋淀流域概况及其富营养化 的9 3 ，而在保定市中安新县又占主体，白洋淀8 5 6 的水域位安新县境内。 淀内主要由白洋淀、烧车淀、藻笮淀等大小不等的1 4 3 个淀泊和3 7 0 0 多条 沟壕组成，淀底高程5 5 6 0 m 。淀区属暖温带季风气候区，多年平均降水量为 5 2 4 9 m m ，多年平均蒸发量为1 3 6 9 m m 。降水具有明显的季节性，8 0 的降水集 中于6 9 月，且多以大雨或暴雨的形式出现，往往形成洪涝灾害。淀区降水年际 变化同样悬殊，如1 9 8 8 年降水量9 2 4 1 m m ，1 9 6 2 年降水量仅2 1 0 0 m m ，有时出 现连丰连枯的现象，如2 0 世纪8 0 年代中期连续5 年干淀，是历史上干淀时间最 长的一次。 白洋淀是华北地区最大的淡水湿地，因其独特的自然风光，丰富的文化底蕴 被人们誉为华北明珠。白洋淀广阔的水而和沼泽湿地对维护华北地区生态系统平 衡、调节河北平原乃至京津地区气候、补充地下水源、调蓄洪水以及保护生物多 样性和珍稀物种资源等方面发挥着重要作用。 2 3 白洋淀水体富营养化 近年来对白洋淀湿地资源不合理的丌发利用致使白洋淀湿地面临的生态环 境问题十分突出。由于上游水利工程和农业用水以及周边生活用水，白洋淀干淀 次数越来越频繁，湖面萎缩，湿地面积减小，生物多样性遭受破坏，生态系统十 分脆弱。而在诸多环境问题中，白洋淀的富营养化尤为突出。 白洋淀的富营养化主要是由于入淀水量逐年递减以及周边污水排放的加剧， 目前所有的入淀水都是上游生活和生产的污水，再没有自然水体流入( 除了水库 放水和调水之外) 。按照我国湖泊富营养化的评价标准，白洋淀区内的大部分水 体的富营养化现象严重。详情见下裂2 6 2 7 】： 表2 1 我国湖库富营养化评价标准 评价标准贫营养贫中营养中营养中富营养富营养 重富营养 c h l a ( m g m 3 ) 1 02 o4 o1 06 51 6 0 t p ( m g m 3 ) 2 55 02 55 02 0 0 6 0 0 t n ( m g m 3 ) 3 05 0 3 0 0 5 0 02 0 0 0 6 0 0 0 c o d ( m g l ) 0 3o 42 o4 01 0 2 5 s d ( m ) l o 05 o1 51 o0 40 3 第三章白洋淀流域污染调查与分析向洋淀流域概况及其富营养化 表2 2白洋淀富营养化评价结果 序号采样点评价结果 分级评分法评价结果 1 藻笮淀富营养 8 1 9 2千家寨偏中寓营养 5 8 5 3刘庄子富营养7 1 3 4枣林庄中富营养6 3 8 5端庄中富营养6 5 4 6圈头富营养6 4 9 7 捞干淀 中营养5 5 1 8采蒲台中营养5 8 7 9梁庄 富营养 6 6 3 1 0 人田庄中营养 6 1 8 l l 鹧鸪淀富营养 6 7 7 1 2 关城富营养 6 9 3 1 3 南刘庄重富营养 8 2 9 1 4 烧7 f 淀富营养 6 6 8 1 5寨南富偏重富营养 7 6 1 1 4 第三章向洋淀流域污染调查与分析白洋淀流域概况及其富营养化 第三章白洋淀流域污染调查与分析 3 1 白洋淀流域水资源情况调查 白洋淀上承九条河流，但由于上游水利工程的建设以及水资源丌发利用等原 因，入淀河流发生很大变化，现在己全部断流，基本没有天然水经河流自然入淀， 2 0 0 4 年只有府河、漕河、孝义河、瀑河四条河承接城市( 镇) 生活污水和工业 废水排入淀区。2 0 0 7 年只剩下漕河、府河和孝义河的污水入淀，并且孝义河也 基本断流。白洋淀入淀河流情况见下表( 其中拒马河汇入白沟引河) 。 表3 - 1 白洋淀入淀河流一览表 河系 河流名称河源地 河长( k i n )流域面积( k m 2 ) 人清河( 北支)白沟引河涞源盆地1 0 0 0 0 萍河太行山东麓3 04 4 0 瀑河易县超牙山2 1 05 7 0 漕河易县山区1 3 l7 9 8 人清河( 南支)府河_ 亩泉6 23 8 l 唐河山西浑源县3 3 56 3 2 7 孝义河定州中古屯9 01 2 6 2 潴龙河山西繁峙县3 0 98 6 0 0 降雨形成地表径流是白洋淀天然水资源补充的主要来源。淀区水量的丰枯与 流域内年降雨量有密切的关系。据统计，1 9 5 6 1 9 8 4 年白洋淀流域多年平均径流 量为3 5 6 6 亿立方米，年径流量与年降雨量之比一般在1 2 4 5 ，多年平均为2 8 。 而入淀水量又与产流的地区分布、年内分配的集中程度有关。当产流集中在大型 水库控制流域内时，水量被水库调节利用，入淀水量小，反之则大；降雨分配如 果均匀，水量被水库调节利用，入淀水量也少，反之则多。另外，随着人口的增 多，工农业发展，用水量增加，地下水超采，造成地下水位下降，使产汇流条件 发生很大变化，也减少了入淀水量。 第三章白洋淀流域污染调杏与分析白洋淀流域概况及其富营养化 3 2 区域污染状况调查 3 2 1 调查的范围和内容 目前在白洋淀上游入淀河流中仅有府河、漕河、瀑河( 0 7 年没有，0 6 年有) 和孝义河有水，因此确定污染源的调查范围为向这四条河流及淀区排放污水的保 定市、安国、蠡县、曲阳、定州、博野、徐水、满城、清苑和安新县。 调查内容包括调查范围内各县( 市、区) 生活污水、各排污企业污水排放量、 c o d 排放量和排放去处，以及淀区面源污染情况，并分别以行政区为单位进行 统计汇总。 3 2 2 生活污染源 调查范围除保定清苑外其余未建成城镇污水集中处理厂，保定市生活污水也 不能全部得到集中处理，区域内生活污水大部分未经过处理直接排入附近坑塘、 河流，最终汇流进入白洋淀。 表3 2 各县( 市、区) 生活污水排放情况表 地区排水量( 万m 3 a )c o d 量( t a )排水去向入淀河流 保定市5 7 4 52 1 9 0 0污水处理厂或府河府河 安国1 9 61 0 7 8潴龙河、沙河灌渠孝义河 蠡县1 1 66 3 6 孝义河、潴龙河 孝义河 曲阳1 2 97 l l 沙河灌渠孝义河 定州 4 2 02 3 0 9 沙河灌渠孝义河 博野 l l o6 0 2 孝义河孝义河 徐水 2 0 31 1 1 8 瀑河瀑河 满城 1 2 2 6 7 3漕河漕河 清苑 1 5 6 8 5 9 2孝义河孝义河 安新8 04 3 9 6自洋淀白洋淀 合计7 0 0 73 0 3 2 5 8 3 2 3 工业污染源 根据保定市环保局提供的资料，2 0 0 4 年在调查范围内向入淀河流及淀区直接 或间接排放污水的企业共计5 2 1 家，排放污水总量为5 9 1 6 1 l 万m 3 a ，c o d 排放 1 6 第三章白洋淀流域污染调查与分析白洋淀流域概况及其富营养化 量8 3 8 7 6 4 f f a 。污水排放量较大的市、县为保定市、满城徐水等，详见下表。 表3 3 入淀工业污染源汇总表 地址企业数排水量占总污水c o d 量占总排水去向 入淀河流 目( 万m 3 )比例吨c o d 比 例 安国 1 71 7 6 8 32 9 94 5 30 5 4 沙河灌渠孝义河 蠡县 1 61 1 7 3 21 9 81 5 6 1 51 8 6 孝义河孝义河 曲阿l81 2 7 20 2 l6 0 8o 0 7沙河总干渠孝义河 l0 7 2 0 o l 1 4 4 o 0 2通天河孝义河 定州3 53 9 8 40 6 73 0 8 60 3 7沙河总干渠孝义河 博野64 2 7 6o 7 23 0 8 6o 3 7孝义河孝义河 小计8 33 9 0 1 96 5 92 7 0 6 93 2 3孝义河 徐水2 02 6 5 5 24 4 92 9 8 4 33 5 6瀑河瀑河 小计 2 03 1 4 1 25 3 l3 3 5 54 0 0 瀑河 安新 1 2 42 2 0 l0 3 72 7 1 50 3 2 厂区外沟塘直接入淀 小计 1 2 42 2 0 1o 3 72 7 1 50 3 2 直接入淀 满城 1 7 42 3 9 5 0 74 0 4 84 2 9 7 7 45 1 2 4 漕河漕河 小计 1 7 42 3 9 5 0 74 0 4 84 2 9 7 7 45 1 2 4 漕河 清苑 34 0 40 6 84 0 3 60 4 8 金线河府河 保定 1 1 82 8 0 3 6 44 7 3 83 4 5 3 2 74 1 1 7 府河 市区 小计 1 2 l2 8 4 4 0 44 8 0 63 4 9 3 6 34 1 6 5 府河 合计 5 2 15 9 1 6 1 l1 0 08 3 8 7 6 41 0 0 表3 4 瀑河污染企业数据 区县 企业 年废水排放量( 万吨) 徐水徐水县康达纸业有限公司 1 2 0 徐水徐水县龙源纸业有限公司 4 0 徐水徐水县友谊纸业有限公司6 徐水徐水县前进纸业有限公司 5 5 2 徐水徐水县奥林纸厂 4 1 7 第三章白洋淀流域污染调查与分析白洋淀流域概况及其富营养化 表3 5 漕河污染企业数据 区县单位 年废水排放量( 万吨) 满城保定市满城前进造纸有限公司 2 5 2 满城满城县宏人纸业有限公司 2 2 9 满城 满城县飞跃造纸有限公司 9 3 满城保定翔羽纸业有限公司 7 5 满城满城县通达造纸厂 7 2 满城保定市满城城尔纸业有限公司 7 2 满城满城县恒达纸业彳f 限公司 5 9 满城保定满城金利包装仃限公司 4 3