质地优良的湖泊、水库承载着国人对美好生活的向往，是美丽中国不可或缺的重要拼图。近些年来，我国不断加大环境保护力度，生态环境的各个要素都有非常显著的改善，但与大江、大河的水质相比，全国湖泊、水库水质类别现状要低很多。

　　一方面，我国湖泊、水库的水质标准要比河流严苛很多（主要指湖泊、水库总磷的标准限值，比同类级别的河流严格2到4倍），另一方面，在当前的水环境工作实践中，还存在对湖库生态系统和环境保护特点，在认识上还不够统一，这不仅影响了我国水环境保护工作的决策，还导致一些地方湖泊治理工作事倍功半。

　　就水环境常规污染物而言，污染防治攻坚战的主战场应该从城市转为农村，从工业转为农业，只有解决好农村地区水污染物排放问题，我国的水环境才能发生根本性的质变。

　　基于湖库污染零维模型，我认为让湖库的换水周期（n）小一点，让水体的自净能力（k）大一点，湖库才有生路。

　　我国当前水质较差的江河湖泊中，绝大部分是总磷超标。据《全国生态环境统计年报》（2022年），全国总磷排放量为34.6万吨。其中，工业源（含非重点）废水中总磷排放量为0.2万吨，集中式污染治理设施废水（含渗滤液）排放为0.005万吨，农业源27.7万吨，生活源6.6万吨。

　　从这个数据来看，我国工业废水和城市生活污水处理厂排放的总磷合计仅0.205万吨，占比仅0.7%，说明在污染治理方面，能收集到的含磷污废水处理已经达到极限，再进一步深度挖潜，对全国水环境总体而言，意义不大。

　　而农业源和生活源合计排放量达到34.3万吨，占比超过99%。其中生活源6.6万吨指的就是未被收集处理的生活污水，考虑到当前我国全部城市和部分乡镇都已建成生活污水处理厂，因此这6.6万吨生活源基本上就是指农村居民生活污水。从这个意义上讲，我国今后水环境总体状况，完全取决于来自农村地区的污染，包括农业生产尾水和农村居民生活污水。

　　这个推论是基于我国当前污染治理水平和污染物排放情况得出的，是生态环境工作发生历史性转变后形成的新形势，与过去我国以工业污染和城市污水污染为主的局面是完全不同的。因此，就水环境常规污染物而言，污染防治攻坚战的主战场应该从城市转为农村，从工业转为农业。只有承认并顺应这种形势的变化，我国水环境工作才能发生质变。

　　以湖北省为例，全省总磷年排放量约2.5万吨，与其他省份一样，基本来自农村地区。2.5万吨总磷，如果按0.1mg/L稀释（这个数值可以让湖库直接恶化到劣Ⅴ类），需要2500亿立方米的水。而湖北省全省地表水资源量约为1800亿立方米，其中大中型水库（含三峡库区和丹江口水库）蓄水总量约为480亿立方米，13个典型湖泊蓄水总量约为24亿立方米。从数据上来看，来自农村地区的污染，即便是水资源相对较丰富的湖北省来说，也是难以承受之重。

　　总体来说，农村地区污染特点就是量大面广浓度低，相对于城市和工矿企业而言，农村地区污染是分散源、面源。就其中的生活源（主要指农村居民生活污水和零散畜禽养殖废水）来说，理论上是可以参照城镇生活污水一样，进行收集并处理，但实际上是极难做到的，不仅工程投资巨大，而且规模小而众多，维持正常运行更是极为困难。再看农业源，研究资料显示，我国农田灌溉水有效利用系数普遍略高于50%，这意味着有近一半的农田灌溉水还是要回到河流或湖库，化肥的流失情况也可想而知。

　　尽管我们在农业面源控制方面做了很多艰苦的努力，比如测土配方、农药化肥减量化、高标准农田建设、科学滴灌技术推广等等，但很显然，农业源是不可收集并处理的。考虑到我国的国情，人口众多粮食压力大，必须承认，农村地区的污染物总量，将在很长一段时间都会维持在目前的水平。

　　从以上分析，不难得出一个结论：农村地区已逐渐成为我国水污染防治攻坚战的主战场，农村地区的水污染物是不可收集并处理的，不可控的巨量产生情况将长期存在；只有解决好农村地区水污染物排放问题，我国的水环境才能发生根本性的质变。

　　仿效城镇生活污水处理和工业点源的治理模式，通过工程的方式削减污染物，这是一种直线思维模式，很显然是劳而无功的，也是没有必要的。我们必须要转换思维方式，农村地区的水污染物，主要是含碳、氮、磷的常规污染物，对于水环境来说，它们是“讨厌”的污染物，但对于农作物来说，它们是“受欢迎”的肥料。另辟蹊径，如果能将农村地区的污水控制在农产区，尽可能地循环利用，这可能才是我国水环境发生质变的根本出路。这个蹊径的核心就是“湖泊和水库”。

　　结合水环境零维模型，有必要认识一下湖泊和水库生态环境的特点。湖库水环境零维模型揭示一个库容为V的湖库，其污染物浓度C是如何随补给水变化而变化的。该模型假设该湖库的补给水源为流量为Q的河流，河水污染物浓度为C河；湖泊的自净系数为K（直观的理解就是湖泊一年内能将污染物减少多少百分比，是一个0～1之间的常数，通常可以指征水生态系统的好坏。模型中用的自净系数k与K还存在一个数学换算的关系，k=－ln（1－K）），湖库的污染物初始浓度为C0，那么：

　　当前水环境保护工作中，绝大部分注意力都放在C河上，即尽可能地降低补给水的污染物浓度。事实上，结合模型分析，对于湖泊和水库而言，n和k更为重要。

　　经模拟计算，绝对纯净的湖库经过0.7个换水周期（对于一年换一次水的湖库来说，就是约8个半月），污染物浓度就会上升到入湖河流的一半；3个换水周期后就非常接近入湖河流的浓度。这意味着，即便补给水源是水质不错的Ⅲ类河流（总磷≤0.2mg/L），流入湖库后就变为Ⅴ类水体；哪怕补给水是极其优良的Ⅱ类水质，情况也好不了太多，湖库最大可能呈Ⅳ类水体，其功能最好的表现也只是“非直接接触”的娱乐用水。

　　通常情况下，同样的总磷浓度，湖库的水质类别会比河流劣约2个档。这就是为什么当前我国的河流大部分是Ⅱ、Ⅲ类的不错形势下，湖泊、水库多数在Ⅳ类及以下的主要原因。一个很有代表性的例子是湖南省的洞庭湖，该湖主要的补给水是长江干流（Ⅱ类），入湖后按照湖库标准评价为Ⅳ类，环境表现为中度富营养化。

　　不要以为Ⅴ类湖库与Ⅲ类河流在污染物（总磷）浓度值上差不多，就认为它们的环境表现也差不多。事实上，它们的环境表现就跟它们的水质类别的差别一样大，Ⅲ类水体会给人一种清爽、愉悦的感觉，而V类水体则在透明度、藻腥味、颜色等理化特征上，会给人明显不适的感觉。例如，湖北省的清江干流水质非常优秀，总体为Ⅱ类水质，由于水利水电工程的开发，清江干流的局部河汊水流变缓，形成类湖库型的水文特征，早些年就曾发生过“水华”事件，大量呈棉絮状的硅藻短时间内爆发式生长，场面非常壮观。

　　“n”变小，容易形成“静水”水文特征，给藻类的滋生创造条件，因此，很多地方在治理湖库生态环境问题时，自然而然想到的第一个办法就是给湖泊“换水”，将“n”做大。通过模型，我们假设用Ⅲ类河流给劣Ⅴ类湖库“换水”，看看这样做会有多大效果。由于Ⅲ类河流和劣Ⅴ类湖库总磷污染物浓度是差不多，因此这样做其实对改善湖库水质类别帮助不大，对于其他污染因子，如化学需氧量等，还是有些许作用。湖南省常德市安乡县为了修复珊珀湖，投资超过6亿元实施环湖截污、底泥清淤，并大量引澧水入湖，确保珊珀湖水每月一次大循环（即n大于12），整治工作不可谓不彻底。但效果呢？也只是将珊珀湖从劣Ⅴ类“改善”到Ⅳ类。武汉市实施“江湖联通”工程，加大了城市内湖的换水频次，城市内湖水质有了一定程度改观，湖水腥臭味明显降低，“水华”暴发程度也明显减弱，但水质也只能维持在Ⅳ、Ⅴ类水准。

　　河流对湖库的水量补给，本质上只是个物理稀释过程，并不会减少污染物。考虑到河流和湖库总磷标准上的差异，那些以“生态补水”的名义加大湖库的换水频次，并不能显著改善湖库的水质类别，甚至对改善湖库生态环境保护是“南辕北辙”。湖库的水污染问题治又治不了，换水也不行，是不是对湖库的保护问题绝望了？

　　在模型公式中，k总是与换水周期n出现在相同的位置。与n相比，k总体上要小很多，这是不是意味着相对于n，k就没那么重要呢？

　　我们设想一下，让n=0，关闭湖库的补给水，让湖泊“自生自灭”，只让k发挥作用，看看会发生什么情况。此时，

　　。假设这个湖库总磷初始浓度C0=0.2mg/L，Ⅴ类标准的上限。当K=0.5时（这很容易，一般水草茂盛的湖库都可以达到这样净化能力），1年后湖库总磷浓度通过自净会降到0.1mg/L，达到Ⅳ类标准；2年后降到0.05mg/L，达到Ⅲ类标准；3年后降到0.025mg/L，达到Ⅱ类标准；4年零4个月后，湖库总磷浓度将降到0.01mg/L以下，达到Ⅰ类标准。如果K=0.7，湖库水质改善速度将会更快：7个月后达到Ⅳ类标准，13个月后达到Ⅲ类标准，18个月后达到Ⅱ类标准，30个月后达到Ⅰ类标准。K要是能培育到0.9，湖库水质改善将会神速：不到4个月就提升到Ⅳ类标准，7个月就达到Ⅲ类标准，不到1年就提升到Ⅱ类标准，15个月后达到Ⅰ类标准。

　　从模型分析来看，湖库的自净能力实在是太重要了。湖库的换水周期n，实际上反映的是湖泊上游来水的多少，它对湖泊的净化能力是纯物理过程，比较单一；而且净化效果是有下限的，下限就是补给河流的浓度；同时，它的可塑性不大，湖库的换水周期跟周围的水文环境息息相关，没有水利工程的改变它是不会有大变化的。与n相对应的是，湖库的自净能力包含物理、化学和生化过程，取值范围从0到1，可塑性极强，而且理论上处理效果是无下限的，可以将污染物降解到0。如果说换水周期反映的是湖泊的“家底够不够厚实”，那么自净系数代表的是湖泊“长得够不够强壮”，反映的是湖泊生态系统的生命力。对于湖泊污染物浓度而言，n能带来量变，但k能产生质变。纵观我国水质最为优秀的几个湖泊，如青海湖、纳木错、云南抚仙湖等，都有一个共同的特点：除了补给水非常优良外，湖泊的水草系统非常发育，也就是说湖泊的生态系统非常旺盛，自净能力非常强壮。

　　仍以总磷初始浓度C0=0.2mg/L的Ⅴ类湖库为例，补给水源为C河=0.2mg/L的Ⅲ类河流，假设K=0.7，当n=0.1时，7个月后，水质改善到Ⅳ类标准；4年后稳定在0.016mg/L，为Ⅱ类水质。n=0.3时，8个月后总磷浓度降到0.1mg/L以下，之后稳定在0.04mg/L，水质改善到Ⅲ类。n=0.5时，9个月后总磷浓度降到0.1mg/L以下，之后稳定在0.06mg/L，水质Ⅳ类。n=1时，14个月后总磷浓度降到0.1mg/L以下，之后稳定在0.091mg/L，水质Ⅳ类。n=3时，总磷浓度稳定在0.14mg/L，水质Ⅴ类，污染物浓度有所降低，但水质类别没有改善。

　　从模型分析情况来看，加大湖库的补给水量，对湖库水质改善是有害的。这一点，与很多人的直觉，以及当前在工作实践中惯用做法，是完全矛盾的。一些地方为了改善湖库水质，加大所谓的“生态补水”力度，虽然能起到一定的“立竿见影”效果，但从长远来看，无异于“饮鸩止渴”。有些地方，甚至在河道补种水草，试图用这种方法降解河流中的污染物，实际上效果是不佳的。

　　从国家治理层面，有必要对当前盛行的“生态补水”做法，进行审慎的科学评估，如果真的像模型分析的结果那样，加大湖库换水频次不利于湖库的生态环境修复，就应当尽快制止。湖泊是一个静水生态系统，过高的换水频率，可能会改变湖泊的基本属性。

　　从模型分析的结果来看，n小于0.1，即每年湖库更新不超过10%的水，从环境表现上来看是可以接收的；新疆天池、喀纳斯湖、马湖、扎陵湖、博斯腾湖、鄂陵湖、白洋淀、兴凯湖、泸沽湖、长白山天池、抚仙湖等知名湖泊，换水周期都超过10年，水质明显要好于其他湖泊。当n大于3，湖库的生态修复工作没有任何意义；洞庭湖、鄱阳湖、高邮湖、淀山湖、洪泽湖、南漪湖、石臼湖、骆马湖。

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