日本琵琶湖水污染治理对我国的启示

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作者：童国庆

日本琵琶湖水污染治理对我国的启示

童国庆

（山东黄河河务局 济南市黑虎泉北路159号 250013）

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图1：日本琵琶湖空中鸟瞰

　　如何很好地存储淡水不是一个简单的问题，并且将会在世界范围内越来越重要。从存储新鲜水资源的角度，湖泊和水库对人类来说将会越来越重要。 　　 由于人类对水有不同的用途，所以对水资源的保护也要同时考虑水量、水质和水的时空分布等因素。尽管每个具体的湖泊或者水库所发生的水污染的情况和影响各有不同，但是水污染的机理和性质都是一样的，这说明，湖泊水污染是一个全球性的环境问题。本文讨论日本的琵琶湖的污染和治理措施，并提出一些水质管理方面的一些新的理念。 1 基本背景 　　琵琶湖是日本最大的淡水湖，位于日本本州岛中西部地区，流域面积3848平方公里，湖域面积674平方公里，最大水深103.6米，平均年来水量275亿立方米。琵琶湖位于日本的Yodo河系，但却承纳多条河流的地表径流以及地下径流。但是湖泊的出流只有一条，即Seta河。该湖泊提供的水源供日本东京和大阪等城市的1400多万人使用，最后水流注入大阪海湾。对于东京都的居民，有一条管道直接通向该湖的南面取水，这也是为什么该湖被称为“东京1400万人的水瓶”的原因。该湖的渔业也很重要，尤其是该盛产一种淡鲑鱼。 　　 琵琶湖所在的流域人口从1970年的85万人增加到1997年的129万人，工业产值从1965年的2000亿日元增加到1991年的66000亿日元，从这些数字表明：湖域人口的增长和经济的发展必然导致用水需求的增加，如果环保措施不到位，很容易造成对湖水的污染。 2 水质状况和面临的问题 　　日本琵琶湖管理署定期监测琵琶湖的水质，根据日本“环境质量标准”和从发展变化的趋势评估水质的时空数据，琵琶湖所执行的水质标准为： 　　 生活环境的主要指标（AA类）：PH值：6.5-8.5；COD（化学需氧量）：少于或者等于1毫克每升；SS（悬浮物含量）：少于1毫克每升；DO（溶解氧）：不少于7.5毫克每升； 　　 生活环境的富营养指标（2类）：含磷量：小于0.01毫克每升，含氮量：小于0.2毫克每升。 　　 从1979年到1984年，化学需氧量COD呈减少的趋势，然后又开始缓慢回升，到1999年，湖的北区和南区分别达到2.6毫克每升和3.2毫克每升。 　　 水中含氮量的变化模式与COD相似，到1999年琵琶湖的北区和南区分别达到0.33毫克每升和0.39毫克每升。琵琶湖水中的含磷量一直是一个下降的趋势，到1999年，湖区的北边和南边分别达到0.008和0.018毫克每升。经过治理，只有湖北区含磷量达到了日本的“环境质量标准”。 　　 琵琶湖面临的问题： 　　 1）气味 　　 从该湖送出的饮用水有气味的事件首先发生于1969年，包括东京都在内的1400万居民深受此害，这主要是由于蓝藻的过量生长，产生了一种叫2MIB（一种丁烯）的有机化合物质，当这种物质的浓度超过20-30纳克每升的时候，这种气味就会产生。 　　 2）难降解污染物 　　 难降解污染物主要包括一些杀虫剂，例如BHC和CNP，即使杀虫剂停止使用很多年，这些难降解的污染物浓度依然会很高。 　　 3）全球变暖的影响 　　 在湖中水体分层的季节，湖中底层水和表层水停止了交换，底层水中的DO（溶解氧）很快被消耗，且不能得到及时补充，溶解氧的含量持续降低。全球变暖会导致湖表层水的升高，并且增加湖中水域分层的概率和持续时间，容易导致湖底层水溶解氧的耗尽。 　　 4）酸雨 　　 湖泊接受流域洪水或者径流所携带的一切物质，酸雨对湖水的影响主要是降低湖水的pH值，增加水中阳离子的浓度。阳离子主要来自上游河水对土壤的侵蚀，一般最初是一些镁离子和钙离子，之后是一些铝离子。一些地方的酸雨表现为铝离子比例的增大和pH值的降低，这是因为钙镁离子被吸附于流域的土壤中的原因。 3 治理措施 　　如前所述，日本的琵琶湖使居住在东京、大阪和释伽（Shiga）直辖县的居民受益，对该区域的发展和繁荣有巨大贡献。另一方面，城市化的发展和工业化的进程使琵琶的自然环境和居民的生存环境受到破坏和威胁，给琵琶带来很多影响和挑战。自从“二战”结束后，日本高速的经济发展，使琵琶湖所在的河域的用水量大大增加，也增加了琵琶的水源供给的负担。 　　 为此，日本自1972开始进行了一个名为“琵琶湖综合发展工程”的项目，项目的开展在“琵琶湖区发展特别法”的规定下进行。该项目的目的是解决琵琶湖的历史问题，以及寻找琵琶所在流域，即Yodo河域的经济发展的可行之路，该项目包括促进用水的有效性、控制洪水和干旱，以及建造一个宜人的湖滨水域等。同时，项目还着重应对该湖的环境方面的挑战，包括应对水质的下降。“琵琶湖区发展特别法”分别在1982和1992年得到了修订和扩充。项目总共进行了25年，即从1972年到1997年。 　　 项目的主要目标是琵琶湖的环境保护和恢复，包括水质、琵琶湖和Yodo河的防洪，以及促进水资源的有效利用。项目由22个不同的类组成，工程计划投资约18630亿日元，实际投资19050亿日元。 　　 日本的“琵琶湖综合发展工程”项目是在“琵琶湖域发展特别法”的约束下运作，这个特别法为项目从国家政府、地方政府获得资金提供了法律保证。日本的法律体系为很多水资源项目提供支持。包括：国家政府特别基金：国家级政府成立的特殊基金，用于很多项目的实施。如琵琶湖综合治理项目；Yodo河下游地方市政支持资金：Yodo河下游地方市政将会从工程建设中获益，所以也要对工程进行投资，投资的比例决定于获益的多少，即水源供给的多少，地方市政投资约602亿日元；琵琶湖管理基金：为了支持琵琶湖的建设和维护，日本释伽直辖县在1996年成立了琵琶湖管理基金，大约100亿日元。 　　 除了琵琶湖综合治理项目，在环境保护和琵琶湖水质保护方面，日本也采取了一些特殊措施，包括： 　　 1）市政污水处理 　　 在日本释伽直辖县，使用污水处理设施的比例在迅速增加，在2001年底达到69.5％，在日本的47个县中占第七位。为了阻止琵琶湖的富营养化，释伽县所有的污水处理厂都装配了先进的污水处理系统，这对有效地去除污水中的氮和磷很有作用，现在这些污水处理厂正准备引进先进的紫外线除污系统，将会更有效地除去更多的可降解有机污染物。 　　 2）农村水污染处理系统 　　 为了保持农村水质和改善农村地区的生活环境，在农村社区建造了各种设施，包括污水处理设施、雨水处理设施和防止污泥形成的设施等。 　　 日本的释伽县在没有建造污水排放系统的地方安装家庭污水处理系统，该系统能够处理各种从厕所出来的“黑水”和从厨房出来的“灰水”。其功能与污水处理厂相同，但是安装简单，操作方便（只需要一个星期），并且占地也不大。 　　 3）郊区雨水净化，减少点源性污染 　　 为了进一步提高琵琶湖的水质，有必要减少支流的点源性污染，例如来自郊区和农村地区的雨水径流。因为雨水形成的最初径流中含有较高浓度的污染物，有必要采取措施处理郊区和农村的雨水径流污染。 　　 4）河流水质的提高，流域环境的改善 　　 除了在琵琶湖附近水污染比较严重的地区进行监测分析之外，水质监测和分析也在流向琵琶湖的河流上进行。在Kusatsu河，建造了一个水净化工厂，该厂使用泥沙过滤法进行净水，很有效果。这个工厂的设施利用泥沙除去受污染的河水中的氮和磷的污染物，在支流上减少了注入琵琶湖泊的污染物浓度。在Moriyama河，水流先流入一个小型水库，经过净化以后再注入琵琶湖。 　　 5）泥沙污染治理 　　 采取各种措施来改善琵琶湖的水质，包括湖底泥沙的挖掘和种植植被进行净化等。在湖区富营养化严重的地方，采取挖掘和其它方式来解决底泥污染和阻止营养物质溶解到水中。 　　 6）减少可降解有机污染物浓度的，控制入流河流水质 　　 为了减少可降解有机污染物浓度，进行了各种调查研究，有机污染物被认为是导致湖中COD浓度上升的主要原因，研究同时还表明：使用一种泥沙功能的系统可以有效破解和吸收这种有机污染物，进而控制湖中的COD水平，尤其是对暴雨形成的最初径流的处理，更加有效。 　　7）森林保护 　　 适当的森林保护是保持土壤水交换能力的必须，为了促进森林保护，琵琶湖治理采取了多种措施，包括修复由于灾害造成的森林破坏、创建灾害区的森林防护和完善森林的功能等等。 　　 8）改善雨水的下渗状况，提高农田持水能力 　　 为了提高雨水的下渗能力和农田的持水能力，释伽直辖县的农村社区引进了一种特殊的农业水灌溉系统，其主要特征是灌溉水能在农田间循环流动，同时有效地利用水库供水。 　　 9）提高城市绿带的雨水下渗能力 　　 为了提高城市地区雨水下渗的能力，增加了下垫面的透水能力和增加了路边树的数目。 　　 10）河流和湖岸的恢复 　　 过去，琵琶湖湖岸主要由湖沙滩和芦苇丛组成，今天，湖岸的很多地段修建了混凝土的湖堤，在那些环境恶化尤其严重的湖区进行特殊的湖泊恢复，以恢复旧日景观，以实现生态恢复、防洪和供水的健康景象。 　　 11）Yasu河两岸的防护林项目，形成河两岸的森林带 　　 Yasu河是琵琶湖最大的入流，目前正在进行着河两岸的防护林的种植项目，河两岸的防护林除了可以保持自然生态，还可以有效增强河岸的防洪能力，日本修改后的“1997年河流法”引入了河岸森林带系统概念，在那些地带河流主管部门可以保持和种植防护林以提高防洪强度和更有效地利用河水。 　　 12）保护湖中的芦苇丛和保护湖中原生鱼类 　　 1992年，释伽直辖县颁布法令，要求保护琵琶湖中的芦苇，因为湖中的芦苇可以有效地保护鸟类和鱼类的生存，减少湖岸侵蚀和保持一个良好的湖中水质。 　　 13）鼓励和促进琵琶湖环保自愿者行动 　　 为了促进琵琶湖的综合整治，所有七个子流域的环境维护志愿者都组织了起来，为湖泊的治理而宣传和监督治理者的行为。自愿者曾经组织过一个“只有一个地球”的植树活动，组织中小学参观学习，培养他们的环保意识等。通过环保自愿者的活动，动员全社会的力量关注琵琶湖的治理和恢复。 　　 总的来说，为了改善琵琶湖的水质和应对各种污染，经历了很多阶段，包括： 　　 该湖的首次污染发生于二十世纪60年代，当时是由于湖中杀虫刹的浓度太高导致了鱼类的大面积死亡。这个问题通过控制使用高毒害的杀虫剂得到了缓解，并且生产了毒害较轻的和易于降解的新型杀虫剂。 在1970年，日本制定了“水污染控制法”，规定污水排出的水质标准，之后又出台了“环境质量标准”，制定了相关的与人类健康环境保护方面的标准，该法律基于日本的“公共灾害预防基本法”。目前，人类健康环境保护质量标准在日本所有水体管理领域内执行。 　　 基于以上法律，在1968-1972年，释伽直辖县又相继推出“公共灾害预防民事法律”和其它有关污水排放规定的法规。在1971-1975年，琵琶湖开始执行“AA类”水质标准和相关的环境指标。并且实施了一些活动和建设性的措施来治理污染和恢复湖泊。在1972年实施的日本“琵琶湖综合发展工程”的同时制定“环境保护整治方案”。 　　琵琶湖中苯氯有机污染泥沙的清除是参照日本国家环境署制定的“除去苯氯泥沙暂行办法”进行的。从1975年开始，日本使用“排放污水规则规定”来控制苯氯的排放，并且由环境部门根据“环境质量标准”进行监控。 琵琶湖自二十世纪60年代起开始遭遇富营养化的问题，相应的措施是从1974年开始的，减少水生植被、控制湖中水草的生长。有关部门在1979年制定了“琵琶湖富营养化防治条例”，并具体规定了排放污水中氮和磷的含量。 1980年出台的“琵琶湖环境保护新对策方案”更具体地规定了限制使用的清洁剂和去污剂，以限制清洁剂中的磷的含量，日本民事法律中这些具体规定对有效整治琵琶很有帮助。 　　 鉴于湖泊富营养化的问题在日本非常普遍，日本又推出“湖泊富营养化环境质量标准”，主要是针对氮和磷的，该法律以国家级标准颁行实施，1982年，琵琶湖根据此标准执行2类水保护标准。 　　 1984年日本又制定了“湖泊水质保护特别法”，并且于1985年规定了污水排放中氮和磷的含量，根据以上法律法规，琵琶湖是设计样本湖，1987年制定了具体的“琵琶湖水质保护方案”，并于 1982和1997年进行了修订和补充。 　　 根据有关的环保法律，日本政府从1983年开始在中小学中开展“流动学校”活动，主要着眼于对学生的环境意识方面的教育，让学生乘坐轮船观看琵琶湖以及重要的水处理厂和环境保护设施，使学生了解该湖的过去和现在，从小培养孩子们的环境保护意识。 污水处理系统是琵琶湖治理的环境保护的最重要的措施之一，使用污水处理系统的地区是流域总面积的60％，占流域大部分地区，应用先进的污水处理过程，例如生物氮移除技术，同时结合凝结和过滤技术等。 　　 尽管琵琶湖的湖水水质没有达到日本的水质执行标准，但是该流域的人口增加很快，通过水质改进项目，水质的改善还是很明显的。包括建造和改进污水处理工厂、畜牧场污水处理设施、农村社区排水设施以及污水处理工厂，这些工程在提高入湖之前的水质具有特别的效果，因此减少了湖中富营养化发生的概率，为开发湖周边的景观，在湖周边还建造了一些城市公园。此外，各级政府还购买了湖边的景观以便于湖滨环境的保持。 5 对我国的启示 　　我国也是一个水资源短缺的国家，湖泊在存储新鲜淡水方面有重要的作用，前段时间美丽的太湖北岸发生的无锡饮用水危机，不仅震撼了太湖人，而且引起了国人的强烈关注。日本的琵琶湖的治理值得我们学习，总结起来，有以下几点： 　　 1）项目在特别法律下运作 　　 日本的“琵琶湖综合发展工程”开始于1972年，同时制定了“琵琶湖区综合治理特别法”，这样就实现了具体项目由具体的法律来对工程进行控制和约束。同时，围绕琵琶湖的综合治理和环境保护，日本从国家级、地方市政和直辖县各级制定了相应的法律，例如：“水污染控制法”、 “环境质量标准”、 “公共灾害预防基本法”、 “除去苯氯泥沙暂行办法”等，同时注重法律的修订和更新，体现了日本在环境治理方面依法治理的程度，也可以看出其法律规定的具体性。项目的运作在法律法规的规定下进行，体现了公众参与的透明度，同时能确保工程的保质保量的完成。 　　 2）多种措施综合治理 　　 日本的琵琶湖的治理，除了进行政府支持的“琵琶湖综合发展工程”大项目外，对环境保护和改善琵琶湖水质方面还进行了一些特殊的举措，一个最突出的特点是其对于污水的处理方面，支流的水流在进行琵琶湖以前都经过了处理，甚至在农村的源头也配备了污水处理设施，没有污水集中处理的地方也安装了家庭污水处理系统，这样“化整为零”地将进入琵琶湖的污染物分散到各个支流上进行控制，在源头上控制了污水的流入。 　　 3）治水和治山结合 日本琵琶湖的治理，强调综合一体化的治理，治水的同时也治山。恢复植被，涵养水源，从山上流出进入琵琶湖的水都是清洁的常流水，这就从源头上控制了山地面源对湖泊的污染，并且为琵琶湖提供了充足的水资源。琵琶湖环湖的生活污水实现了截污，对污水进行了深度处理后又回归入琵琶湖补充水资源。工业废水绝对要求达标排放。城市里人们活动的场所，不用水泥硬化是为防止雨水对地表泥土的冲刷而造成城市地表径流对湖泊的污染，同时使雨水通过粗沙的缓冲和滞留作用渗入地下，蓄积起来慢慢释放补充湖泊水资源。因此，湖周围的入湖每一条沟渠的水都很清。 　　 4）农业和农村污水控制方面 　　 在一些没有污水集中处理设施的农村，农民家中也有污水处理措施，来自厨房的“灰水”也要用塑料网兜起来，不让食物残渣排入下水道。在些地方安装小型的污水处理装置。农田灌溉不是大水漫灌，而是采用先技术进行循环灌溉和其它的浸润灌溉和喷滴灌等，并且合理施用农药和杀虫剂，从源头上控制农业对琵琶湖的面源性污染。 　　 5）进行广泛的环境保护宣传教育 　　 提高全民的环保意识，公众参与环境保护。公众环保志愿者组织中小学生参观琵琶湖和周边的水污染处理设施，让他们了解琵琶湖的历史和现状，污染的治理和防护，使他们从小树立环保意识，也使公众充分认识到保护湖泊的重要性和必要性。 作者简介：童国庆，男，1972.11生，留澳硕士，主专方向：水文水资源。善长介绍国外治水先进经验。

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图2：日本琵琶湖一景

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图3：琵琶湖流域使用的循环灌溉技术

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图4：琵琶湖环保志愿者在行动