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德國(guó)湖泊水體管理及其對(duì)我國(guó)的啟示(上篇)
發(fā)布日期:

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摘 要:德國(guó)和歐盟對(duì)作為靜止水體的湖泊管理沒有專門單獨(dú)的法規(guī),管理湖泊根據(jù)基礎(chǔ)性水法的一般規(guī)定。通過大量建設(shè)污水處理設(shè)施和對(duì)水危害設(shè)施和物質(zhì)的嚴(yán)格許可審批制度,德國(guó)湖泊扭轉(zhuǎn)了自上世紀(jì)六七十年代起嚴(yán)重的水體污染,現(xiàn)下面臨的主要威脅來(lái)源于農(nóng)業(yè)面源污染。湖泊水體作為水生態(tài)系統(tǒng)中的一部分,在歐盟《水框架指令》的影響下,水體綜合管理理念也適用在湖泊水體管理中。湖泊管理需要從水生態(tài)系統(tǒng)出發(fā),從匯水區(qū)整體著手,加強(qiáng)各行政區(qū)域和各相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域交流、協(xié)調(diào)與合作。從博登湖管理可見,多層次多領(lǐng)域的協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)、通過民主協(xié)調(diào)制訂的管理規(guī)劃以及以信息透明為基礎(chǔ)的公眾參與是其成功的重要因素。德國(guó)湖泊治理在流域綜合管理、多種協(xié)調(diào)機(jī)制、嚴(yán)格用水管理和廢水排放許可制度、全面而高標(biāo)準(zhǔn)的廢水處理技術(shù)、以及經(jīng)濟(jì)手段和公眾參與制度方面的建設(shè),都值得借鑒。
  關(guān)鍵詞:
  湖泊水體管理;水體綜合管理;博登湖;德國(guó)《水平衡管理法》;歐盟《水框架指令》;
  近幾十年來(lái),因急劇增加的水體使用和不能跟進(jìn)的水體管理,我國(guó)水的自然生態(tài)功能嚴(yán)重受損,污染嚴(yán)重。尤其是湖泊,水質(zhì)惡化多次引起藍(lán)藻爆發(fā),甚至威脅到對(duì)周邊以湖泊為飲用水水源地的供水危機(jī),因此各級(jí)政府都十分重視主要湖泊的管理。在近幾年,各級(jí)政府針對(duì)湖泊的單獨(dú)立法日益興盛。雖然各國(guó)水情不同,具體水管理體制也不一樣,但相關(guān)理念與制度設(shè)計(jì)也可能為我國(guó)湖泊管理提供一定借鑒意義。以下介紹和分析德國(guó)湖泊的基本情況和法律基礎(chǔ),并以博登湖管理為案例介紹具體的管理機(jī)制與治理措施,最后提出對(duì)中國(guó)湖泊治理的一些建議。
  德國(guó)湖泊概況及其管理
 ?。ㄒ唬┑聡?guó)湖泊概況
  湖泊區(qū)別與河流雖然具有自己的特殊性,但在德國(guó)和歐盟的水治理中,尤其是按《水框架指令》的要求,仍然按流域單元進(jìn)行管理。德國(guó)在《水平衡管理法》中明確規(guī)定了德國(guó)境內(nèi)的十大流域,并將劃分地圖(見圖一)作為法律附件。流域單元的統(tǒng)一管理在水管理基本法律中得到明確保障。
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  圖一:德國(guó)十大流域劃分圖
  (作為《水平衡管理法》附件一)
  根據(jù)《水框架指令》第二條第(5)項(xiàng)對(duì)湖泊的定義,是指靜止的內(nèi)陸地表水體。湖泊一般是指靜止3天以上的水體,與流動(dòng)水體一起都屬于地表水體,靜止水體與流動(dòng)水體只是理論上的相對(duì)區(qū)分,要嚴(yán)格界分并不可能也無(wú)必要。德國(guó)有約780個(gè)面積大于0.5平方公里以上[1]的自然湖泊(約750個(gè))和人工湖泊(約30個(gè)),大于25平方公里的湖泊有10個(gè)(見表一),面積10平方公里以上的有26個(gè),湖泊分布很不均衡,大多分布在德國(guó)東北部的低洼平原地帶和南部阿爾卑斯山腳區(qū)域,都在距今約12000年之后形成。其中位于德國(guó)、瑞士和奧地利三國(guó)之間的博登湖(Bodensee,又稱康斯坦茨湖,英語(yǔ)Lake Constance)是德國(guó)湖面最大、水最深以及水體量最多的湖。因?yàn)榈聡?guó)所處的有利氣候條件,在水量管理上問題較少,關(guān)鍵是改善水體的質(zhì)量和結(jié)構(gòu),以及水管理如何應(yīng)對(duì)氣候變化的挑戰(zhàn)。
  [1] 根據(jù)《歐盟水框架指令》相關(guān)要求,大于50公頃水面的湖泊需要分析和評(píng)估。
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  水體的化學(xué)特征只是湖泊特征的其中一方面,因?yàn)楹吹牡匦蔚孛才c水文情況都各不相同,湖泊水體特征差別就很大。確定湖泊水體特征,首先是要確定湖泊類型,對(duì)于湖泊的類型化研究相比河流要進(jìn)行的晚。[2]歐盟《水框架指令》在規(guī)定了確定水體的化學(xué)與生態(tài)質(zhì)量的同時(shí),也規(guī)定了在整個(gè)歐盟范圍內(nèi)依流域基于統(tǒng)一程序進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)。此前,在德國(guó)和多數(shù)歐洲國(guó)家都不存在這樣復(fù)雜的生態(tài)評(píng)價(jià)體系來(lái)評(píng)價(jià)水體質(zhì)量。在歐盟《水框架指令》(Water Framework Directive, 2000/60/EC, 簡(jiǎn)稱WFD)附件II中通過表格1.2.2(見表二)對(duì)湖泊類別化作了進(jìn)一步的規(guī)定,可按體系A(chǔ)或體系B進(jìn)行分類。依體系B分類,決定湖泊特點(diǎn)以及決定生物群結(jié)構(gòu)與組成的物理因素與化學(xué)因素按必選和可選因素進(jìn)行區(qū)分,必選因素包括:海拔、經(jīng)緯度、湖面大小和深度、地質(zhì),可選因素:平均水深、湖泊形狀、存在歷史、平均水溫、氣溫變化、酸度中和能力、混合特征(如水體流動(dòng)因素)、本底營(yíng)養(yǎng)狀況、平均底層組成、水位波動(dòng)。
  [2] 在之前的湖泊研究中,德國(guó)湖泊被簡(jiǎn)單分為:阿爾卑斯山前湖泊、德國(guó)北部分層和不分層湖泊、人工挖掘湖泊以及火山湖,參見:Umweltbundesamt, Wasserbeschaffenheit der wichtigsten Seen in der Bundesrepublik Deutschland –Datensammlung 1981-2000, Berlin, 2003.
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  雖然在歐盟《水框架指令》附件II以及《水框架指令的共同實(shí)施戰(zhàn)略指導(dǎo)文件十:河流和湖泊——類型、參考條件和分類系統(tǒng)》[3]中對(duì)湖泊已經(jīng)給出了評(píng)價(jià)因子,而且在歐洲范圍內(nèi)也有對(duì)湖泊類型化和湖泊評(píng)估的研究,但德國(guó)聯(lián)邦和州的水管理工作共同委員會(huì)(LAWA)[4]還是決定研究和制訂適合德國(guó)和適合歐盟《水框架指令》多方面綜合要求的湖泊評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。[5]Mathes等人在2002年的研究報(bào)告中[6],根據(jù)不同因素:生態(tài)區(qū)域、地理特征、湖泊面積、匯水區(qū)的影響和湖水分層特征等,將德國(guó)水面面積大于0.5平方公里屬于歐盟《水框架指令》達(dá)標(biāo)要求范圍內(nèi)的湖泊,首先按生態(tài)區(qū)域與地理位置區(qū)分為三種,分別是南部的阿爾卑斯山區(qū)湖泊、中部山區(qū)湖泊和北部德國(guó)平原湖泊,然后再根據(jù)鈣含量、匯水區(qū)面積的大小、湖泊水分層情況、匯水區(qū)域面積以及冰封時(shí)間,將阿爾卑斯山區(qū)湖泊再分為四類,將中部山區(qū)湖泊再細(xì)分為五類以及將北部低洼平原湖泊也細(xì)分為五類,此外又將不能完全歸入以上類型的湖泊分為特殊的自然湖泊和特殊的人工湖泊,特殊的自然湖泊如沼澤湖(Moonseen)和潟湖(Strandseen), 特殊的人工湖泊如挖掘湖(Baggerseen)和采礦后形成的湖泊(Tagebaurestseen)。[7]
  在湖泊類型化的基礎(chǔ)上,再根據(jù)水文形態(tài)學(xué)、生物學(xué)和化學(xué)水質(zhì)來(lái)確定湖泊的整體特征和水體狀況優(yōu)良級(jí)別。與流水相比較,靜止水體尤其要考慮到:浮游植物、植物和水生植物、動(dòng)物以及魚類。因此,對(duì)湖泊生態(tài)特征的判斷,生物學(xué)上的質(zhì)量特征主要是藻類、水生植物、水底的無(wú)脊髓動(dòng)物、魚類作為主要判斷依據(jù)。
  [3] Common Implementation Strategy for the Water Framework Directive (2000/60/EC) – Guidance document N. 10 –River and lakes – Typology, reference conditions and classification systems.
  [4] 該機(jī)構(gòu)是聯(lián)邦與州在水管理事務(wù)上的聯(lián)系樞紐,協(xié)調(diào)聯(lián)邦與州之間在水管理上職責(zé)與具體的法律實(shí)施。
  [5] U. Miscke/B. Nixdorf (Hrsg), Gewaesserreport (Nr. 10): Bewertung von Seen mittels Phytoplankton zur Umsetzung der EU-Wasserrahmenrichtlinie, 2008.
  [6] Mathes, J., Plambeck, G., & J. Schaumburg, 2002. Das Typisierungssystem für stehende Gew?sser in Deutschland mit Wasserfl?chen ab 0,5 km2 zur Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie. In: Nixdorf, B. & R. Deneke (Hrsg.), (2002) Implementierung der EU-Wasserrahmenrichtlinie in Deutschland: Ausgewaehlte Bewertungsmethoden und Defizite, BTUC-AR 5/2002, S.: 15-24.
  [7] Mathes, J., G. Plambeck & J. Schaumburg (2002). Das Typisierungssystem für stehende Gew?sser in Deutschland mit Wasserfl?chen ab 0,5 km2 zur Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie. In: Nixdorf, B. & R. Deneke (Hrsg.), Ans?tze und Probleme bei der Umsetzung der EU-Wasserrahmenrichtlinie. Aktuelle Reihe BTU Cottbus, Sonderband: 15-24.
  (二)德國(guó)湖泊面臨的主要生態(tài)環(huán)境問題
  1 富營(yíng)養(yǎng)化問題
  靜止水體與流動(dòng)水體的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是有區(qū)別的,因此對(duì)于湖泊的評(píng)價(jià)與河流的評(píng)價(jià)也是不同的,這規(guī)定在《水框架指令》附件II以及《水框架指令的共同實(shí)施戰(zhàn)略指導(dǎo)文件十:河流和湖泊——類型、參考條件和分類系統(tǒng)》中。湖泊的最主要影響一直是來(lái)自匯水區(qū)過量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)匯入并由此導(dǎo)致的富營(yíng)養(yǎng)化。相對(duì)于流動(dòng)水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)排入能較快得以下降,在相對(duì)靜止的湖水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)往往以沉淀的形式累積起來(lái)并在一定條件下再次釋放。因此只有在減少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)排入的前提下,才能減緩水藻的生長(zhǎng)。湖泊富營(yíng)養(yǎng)化往往與湖泊匯水區(qū)域的居住人口密度、農(nóng)業(yè)開發(fā)利用強(qiáng)度有關(guān),富營(yíng)養(yǎng)化最終導(dǎo)致湖泊的生態(tài)系統(tǒng)遭受破壞。
  2 水體形態(tài)學(xué)上的問題
  湖泊富營(yíng)養(yǎng)化與湖泊匯水區(qū)的居住人口密度、農(nóng)業(yè)土地利用集約化程度以及水生態(tài)系統(tǒng)中各種有機(jī)組織的營(yíng)養(yǎng)化質(zhì)排入密切相關(guān)。除了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)排入嚴(yán)重影響湖泊外,另外一直沒有引起重視的影響因素是湖泊水動(dòng)力的改變和湖岸區(qū)域形態(tài)學(xué)上的改變。在夏天水溫也相對(duì)穩(wěn)定、匯水區(qū)域較小的深水湖泊往往是貧營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的湖泊,而長(zhǎng)期處于水體交換的淺平湖泊更容易生產(chǎn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。另外,湖泊的旅游開發(fā)導(dǎo)致自然湖岸結(jié)構(gòu)破壞,由此作為許多水生動(dòng)物和兩棲動(dòng)物及水生植物的生存空間以及作為魚苗生長(zhǎng)區(qū)域淺灘區(qū)的重要生態(tài)功能得不到滿足。在2004年德國(guó)首次有關(guān)湖泊水形態(tài)壓力的調(diào)查中發(fā)現(xiàn),主要因素有:湖灘的人類影響(如游泳、旅游業(yè))、湖岸體結(jié)構(gòu)的改變、在近湖周邊的結(jié)構(gòu)性變化(如土地利用和建設(shè))等。
  另一個(gè)影響來(lái)自湖泊的漁業(yè)生產(chǎn),湖泊中往往更多引入普通食用型魚類,由此改變了生物鏈結(jié)構(gòu)。取水對(duì)于湖泊水體的影響往往取決于不同的用途,在德國(guó),整體上取水對(duì)湖泊影響較小,只有在個(gè)別情形下或者在很小的區(qū)域范圍內(nèi)有一定影響。因?yàn)樽鳛榘l(fā)電廠的冷卻用水是德國(guó)用水最多的領(lǐng)域,所以排出的溫水對(duì)于水體有著重要影響。
  3 整體評(píng)價(jià)
  根據(jù)德國(guó)聯(lián)邦與各州在水事務(wù)管理合作委員會(huì)(LAWA)在1999年制定的一個(gè)行政規(guī)范,水體狀況被區(qū)別為實(shí)際狀況(Ist-Zustand)和參照狀況(Referenz-Zustand)兩個(gè)標(biāo)志,實(shí)際狀況表示最新實(shí)際測(cè)得的營(yíng)養(yǎng)化狀況,而參照狀況表示自然的潛在狀況。評(píng)估結(jié)果顯示,幾乎所有的湖泊,其實(shí)際狀況都要較參照狀況高一個(gè)級(jí)別。[8]通過實(shí)際狀況和參照狀況的比較才有可能對(duì)水體按純生態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行完整評(píng)估。確定實(shí)際狀況需要測(cè)定含氧量、葉綠素a、透明程度以及總磷含量。對(duì)于實(shí)際的營(yíng)養(yǎng)化狀況的評(píng)價(jià)必須要與自然的潛在營(yíng)養(yǎng)化狀況進(jìn)行比較。這才能表明水體狀況,其沒有受到人類行為的影響,只是基于地理、水文、水形態(tài)等特征所決定的。
  德國(guó)對(duì)其湖泊水體的營(yíng)養(yǎng)化程度分為五個(gè)等級(jí),分別是:Oligotroph (Trophiestufe I)、Mesotroph (Trophiestufe II)、Eutroph (Trophiestufe III)、polytroph (Trophiestufe IV)、Hypertroph (Trophiestufe V)。第三、第四等級(jí)又分為弱和強(qiáng)兩個(gè)檔次。
  [8] http://www.umweltbundesamt-daten-zur-umwelt.de/umweltdaten/public/theme.do?nodeIdent=3171。
  根據(jù)以上不同的影響因素,對(duì)德國(guó)主要湖泊的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)結(jié)果分析,大部門湖泊屬于中營(yíng)養(yǎng)化程度,只有個(gè)別達(dá)到弱富營(yíng)養(yǎng)化,其余為貧營(yíng)養(yǎng)化。[9]但對(duì)湖泊營(yíng)養(yǎng)化程度的評(píng)價(jià)在實(shí)施《水框架指令》后需要轉(zhuǎn)化到統(tǒng)一的“生態(tài)狀況”評(píng)價(jià)體系下來(lái),包括生物的、水形態(tài)的、化學(xué)和物理等因素,因此除了浮游藻類外還需要將水生植物、底棲動(dòng)植物和魚類考慮進(jìn)來(lái),以及對(duì)于湖泊岸邊區(qū)域的形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述與評(píng)估。因此在對(duì)湖泊的評(píng)級(jí)中不僅要考慮水體的化學(xué)和生物特征,還需要考慮水生態(tài)特征和水體形態(tài)特征[10]。
  湖泊要實(shí)現(xiàn)《水框架指令》中規(guī)定到2015年達(dá)到良好水體的環(huán)境目標(biāo),最主要的挑戰(zhàn)是大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)影響。湖泊中大量生長(zhǎng)的藻類,最直接原因是來(lái)自農(nóng)業(yè)的面源污染以及污水處理設(shè)施和雨水排泄帶來(lái)的物質(zhì)污染[11]。因此,按照2004年德國(guó)聯(lián)邦環(huán)境部依《水框架指令》的要求對(duì)德國(guó)水體的綜合評(píng)估結(jié)果,湖泊水體中到指令規(guī)定的2015年只有38%的水體能達(dá)到所要求的目標(biāo),有24%的水體不能確定是否能按期實(shí)現(xiàn),而還有38%的湖泊水體不能如期實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。[12]
  [9]http://www.umweltbundesamt.de/wasser/themen/fluesse-und-seen/seen/zustand/tab_lawa _trophiezustand.pdf
  [10] 對(duì)于這些概念的進(jìn)一步闡述詳見沈百鑫:對(duì)德國(guó)和歐盟水法中的概念之考察及對(duì)我國(guó)水法之意義 (上/下),載《水利發(fā)展研究》,2012年第1/2期,第71-76/82-88頁(yè);
  [11] BMU, Die Wasserrahmenrichtlinie – Ergebnisse der Bestandsaufnahme 2004 in Deutschland, S.12.
  [12] BMU, Die Wasserrahmenrichtlinie – Ergebnisse der Bestandsaufnahme 2004 in Deutschland, S.15.
 ?。ㄈ┑聡?guó)湖泊管理及飲用水保障
  控制湖泊富營(yíng)養(yǎng)化也同樣是保障飲用水供應(yīng)的要求,尤其是對(duì)于大城市。
  柏林的兩個(gè)湖泊進(jìn)行了成功的治理,Tegeler湖和Schlachten湖,這兩個(gè)湖都是柏林城市內(nèi)湖,作為飲用水水源。這兩湖泊都是很典型的由于多種使用導(dǎo)致的污染,如內(nèi)河航道、休閑娛樂、廢水排放,另外湖水還通過隔岸過濾的形式作為飲用水,以及作為人工補(bǔ)充地下水。因此這兩個(gè)湖自上世紀(jì)70年代起就受到富營(yíng)養(yǎng)化的危害。為了長(zhǎng)期保障湖水做為自然的不需要經(jīng)過殺菌消毒的飲用水源,自上世紀(jì)八十年代起對(duì)于磷物質(zhì)的輸入進(jìn)行了嚴(yán)格的管理,經(jīng)過25年治理,總磷濃度從原來(lái)的1000 μg/L下降到10-20 μg/L。但在研究中也發(fā)現(xiàn),盡管總磷濃度在開始治理幾年后就迅速下降到100 μg/L左右,但藻類和藍(lán)藻菌的生長(zhǎng)并沒有隨著總磷含量下降,年均的葉綠素濃度幾乎保護(hù)不變,而夏天的最高值僅是少許下降。藻類和藍(lán)藻菌明顯下降出現(xiàn)在當(dāng)總磷濃度降至60-100μg/L(Tegeler湖)以及30μg/L(Schlachten湖)時(shí)。這個(gè)研究結(jié)果也表明,只有當(dāng)總磷濃度降至一定的門檻供值以下,而且這個(gè)門檻值因?yàn)楹吹牟煌攸c(diǎn),特別是水文物理學(xué)方面的原因,各湖泊也不一樣。
  在德國(guó)工業(yè)化進(jìn)程中直到上世紀(jì)70年代,地表水體也同樣受到嚴(yán)重污染,因此建造水庫(kù)為人口集中的大城市輸送飲用水,這類水體主要集中在德國(guó)中部,因?yàn)榈匦蔚刭|(zhì)條件和周邊茂密的森林覆蓋對(duì)于建造大壩和攔蓄清潔飲用水提供了有利條件。這些水庫(kù)除了用作飲用水供應(yīng)水源外,還作為經(jīng)營(yíng)用水、水電開發(fā)和療養(yǎng),部分還作為防洪設(shè)施。
  德國(guó)湖泊的另一個(gè)特點(diǎn)是有大量采礦后形成的人工湖,其中Hambacher湖在蓄水后成為德國(guó)第二大湖。這些湖泊因?yàn)樾纬蓵r(shí)間較短,生態(tài)特征往往不明顯,所以按《水框架指令》需要以生態(tài)趨勢(shì)來(lái)考核。在地下水較少的地區(qū),德國(guó)有大約130個(gè)水庫(kù)用作飲用水水源供應(yīng)大約10%的德國(guó)人口。對(duì)于這些水庫(kù)的管理重點(diǎn)是通過優(yōu)化策略的模型處理來(lái)控制在匯水區(qū)通過農(nóng)業(yè)、工業(yè)和城鎮(zhèn)污染物質(zhì)排入,對(duì)藻類和毒性藍(lán)藻菌的出現(xiàn)進(jìn)行評(píng)估和分類,在區(qū)域保護(hù)的理念下進(jìn)行發(fā)展。
  文章內(nèi)容部分發(fā)表在原標(biāo)題《德國(guó)湖泊治理的經(jīng)驗(yàn)與啟示》,載《水利發(fā)展研究》2014,5:72-79/6:86-92;和《德國(guó)湖泊水體管理及其對(duì)我國(guó)的啟示》, 王圣端(主編),中國(guó)湖泊環(huán)境演變與保護(hù)管理,北京:科學(xué)出版社, 2015, 420-442.
  作者簡(jiǎn)介:
  沈百鑫(1975-),男,浙江紹興人,德國(guó)亥姆霍茲聯(lián)合會(huì)環(huán)境研究中心(HelmholtzCentre for Environmental Research – UFZ)研究員。在德國(guó)完成歐盟反壟斷法的法學(xué)碩士研究后,轉(zhuǎn)向更感興趣的環(huán)境法研究。協(xié)調(diào)負(fù)責(zé)中德合作項(xiàng)目——太湖周邊城市流域水管理的法律與政策機(jī)制比較研究,主要方向?yàn)椋褐袊?guó)、德國(guó)及歐盟水體保護(hù)法律比較研究。發(fā)表水體保護(hù)政策與法律相關(guān)論文三十余篇。