2002—2015年撫仙湖總磷濃度變化分析

肖 蕾，金寶軒，李石華，彭雙云

(1.昆明理工大學(xué) 國土資源工程學(xué)院，云南 昆明 650093； 2.云南師范大學(xué) 旅游與地理科學(xué)學(xué)院，云南 昆明 650500;3.云南省基礎(chǔ)地理信息中心，云南 昆明 650034)

2002—2015年撫仙湖總磷濃度變化分析

肖 蕾1，金寶軒2,3*，李石華2,3，彭雙云2

(1.昆明理工大學(xué) 國土資源工程學(xué)院，云南 昆明 650093； 2.云南師范大學(xué) 旅游與地理科學(xué)學(xué)院，云南 昆明 650500;3.云南省基礎(chǔ)地理信息中心，云南 昆明 650034)

內(nèi)陸湖泊是支撐人類生產(chǎn)及生活的重要水資源，是維系區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的重要支柱。以滇中地區(qū)典型內(nèi)陸湖泊——撫仙湖為研究對(duì)象，通過在湖區(qū)以及入湖河流設(shè)立監(jiān)測點(diǎn)，對(duì)湖水總磷(TP)濃度進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。研究結(jié)果表明，1)撫仙湖主要入湖河流——馬料河、隔河以及路居河，其TP濃度變化均呈下降趨勢(shì)；2)撫仙湖TP濃度較為穩(wěn)定，基本保持在0.005 mg·L-1，從2013年起基本未檢出；3)撫仙湖營養(yǎng)狀況指數(shù)最大值為20.55 mg·L-1，最小值為16.73 mg·L-1，多年平均值為18.42 mg·L-1，呈不明顯的上升趨勢(shì)；4)撫仙湖綜合污染指數(shù)最大值為2.60，最小值為1.10，多年平均值為1.90，呈緩慢上升趨勢(shì)。通過對(duì)撫仙湖的水質(zhì)變化趨勢(shì)進(jìn)行科學(xué)的判別與評(píng)估，旨在為撫仙湖水環(huán)境治理提供科學(xué)借鑒與參考。

內(nèi)陸湖泊； 水質(zhì)參數(shù)； 環(huán)境質(zhì)量

內(nèi)陸湖泊是氣候變化最敏感的指示器，是支撐人類生產(chǎn)及生活的重要水資源，是維系區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的重要支柱[1-3]。近年來，內(nèi)陸湖泊水體污染問題日益突出，尤其是湖泊水體富營養(yǎng)化發(fā)展趨勢(shì)十分明顯，越來越多的國內(nèi)外專家學(xué)者開始聚焦內(nèi)陸湖泊水體主要營養(yǎng)鹽的時(shí)空變化情況[3-4]。

在湖泊生態(tài)系統(tǒng)中，磷是影響初級(jí)生產(chǎn)力的主要因素之一，湖泊水體中磷的含量直接決定水體浮游藻類的生長狀態(tài)。磷含量過高時(shí)，會(huì)造成藻類過量繁殖，湖泊水體透明度下降，從而導(dǎo)致湖泊水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象。撫仙湖是云南省磷化工企業(yè)及磷礦開采區(qū)的主要聚集地，對(duì)撫仙湖水體水質(zhì)開展定期監(jiān)測、控制以及治理已成為相關(guān)研究的熱點(diǎn)之一，如馮慕華等[5]對(duì)云南撫仙湖流域廢棄磷礦區(qū)水污染現(xiàn)狀進(jìn)行研究分析；金星等[6]對(duì)撫仙湖和星云湖周邊磷化工對(duì)湖面大氣干、濕沉降總磷入湖量影響進(jìn)行調(diào)查研究。本研究以撫仙湖為研究對(duì)象，通過在湖區(qū)以及入湖河流設(shè)立監(jiān)測點(diǎn)，對(duì)湖水總磷(TP)濃度進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，以期為撫仙湖水環(huán)境治理提供科學(xué)借鑒與參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

撫仙湖是我國第二深高原淡水湖，是云南省著名的風(fēng)景旅游勝地和寶貴的水資源，也是國內(nèi)目前屈指可數(shù)的優(yōu)質(zhì)水資源，被譽(yù)為“高原明珠”。撫仙湖流域地處云南省中部，地理坐標(biāo)為102°49′～102°57′E，24°21′～24°38′N，距昆明市約60 km，跨玉溪市澄江、江川和華寧三縣，湖泊面積212 km2，最大水深157 m，平均水深87 m，容水量1.893×1010m3，海拔約1 722 m。湖區(qū)屬南亞熱帶西部型季風(fēng)氣候類型，常年平均氣溫15.6 ℃，年降雨量951.4 mm，降雨集中在5—10月，每年的2—5月為枯水期，6—9月為豐水期，10—1月為平水期，年日照時(shí)數(shù)可達(dá)2 153 h，日照率為50%，年蒸發(fā)量1 752 mm，年無霜期273 d。撫仙湖是珠江流域南盤江水系的源頭型湖泊，是我國主要大江大河上游水源的保護(hù)范圍。撫仙湖的主斷裂帶沿東北至西南方向，在湖的南北兩端各形成沖積平原，呈南北向倒葫蘆型，北部寬而深，南部窄而淺。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究的時(shí)間尺度為2002—2015年，所用數(shù)據(jù)資料來源于云南省環(huán)境監(jiān)測中心站，其中湖泊水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)包括歷年總磷平均濃度、藻類變化、營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)、綜合污染指數(shù)等。

1.3 研究方法

采用鉬酸銨分光光度法測定水中總磷(TP)濃度，結(jié)合《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)中關(guān)于水質(zhì)的規(guī)定指標(biāo)來評(píng)估分析。共在撫仙湖流域設(shè)4個(gè)測點(diǎn)，分別為哨嘴、路居、湖心、尖山；在入湖河流中選擇3條進(jìn)行監(jiān)測，分別為馬料河、隔河、路居河，監(jiān)測頻次均為每月1次。

2 結(jié)果與分析

2.1 撫仙湖主要入湖河流TP濃度變化

由圖1可看出，2010—2015年，3大入湖河流中TP濃度由高到低依次為馬料河>路居河>隔河。馬料河TP濃度最大值為0.560 mg·L-1，出現(xiàn)在2013年；路居河TP濃度最大值為0.515 mg·L-1，出現(xiàn)在2011年；隔河TP濃度最大值為0.360 mg·L-1，出現(xiàn)在2013年。在這6年間，馬料河TP濃度忽升忽降，并出現(xiàn)2個(gè)峰值；路居河TP濃度先升后降，自2014年起又出現(xiàn)上升趨勢(shì)，先后出現(xiàn)1個(gè)峰值和1個(gè)谷值；隔河TP濃度先升后降并出現(xiàn)1個(gè)峰值。對(duì)3條主要入湖河流TP濃度進(jìn)行趨勢(shì)性分析，選擇出最佳擬合方程，馬料河和隔河采用多項(xiàng)式擬合，路居河采用線性擬合。馬料河y=0.007 3x3-0.115x2+0.486 6x-0.072 7(R2=0.886 4)，隔河y=-0.007 8x3+0.060 9x2-0.108 3x+0.258 7(R2=0.775 2)，路居河y=-0.040 1x+0.486 1(R2=0.512 3)。從變化趨勢(shì)可知，3大入湖河流TP濃度自2013年起總體呈下降趨勢(shì)。

圖1 2010—2015年撫仙湖主要入湖河流TP濃度的變化

2.2 撫仙湖TP濃度變化

由圖2可以看出：2003—2012年，撫仙湖TP濃度最大值為0.009 mg·L-1，出現(xiàn)在2003年；多年平均值為0.005 6 mg·L-1。在這10年間，撫仙湖TP濃度除了在2004年出現(xiàn)短暫的上升趨勢(shì)外，其余年份逐年下降，自2009年開始其TP濃度維持在0.005 mg·L-1附近。對(duì)撫仙湖TP濃度進(jìn)行趨勢(shì)性分析可知，撫仙湖TP濃度雖呈下降趨勢(shì)，但從數(shù)值變化幅度上看幅度較小，經(jīng)Daniel趨勢(shì)檢驗(yàn)，撫仙湖TP濃度波動(dòng)較為穩(wěn)定,y=-0.001lnx+0.008(R2=0.606 2)。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，2013—2015年，撫仙湖TP濃度均未檢出。

圖2 2003—2012年撫仙湖年均TP濃度的變化

2.3 營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)對(duì)比分析

由圖3可以看出，2002—2015年，撫仙湖營養(yǎng)狀況指數(shù)最大值為20.55 mg·L-1，出現(xiàn)在2015年，最小值為16.73 mg·L-1，出現(xiàn)在2012年，多年平均值為18.42 mg·L-1。對(duì)撫仙湖營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)進(jìn)行趨勢(shì)性分析，最佳擬合方程為多項(xiàng)式擬合y=0.001 8x4-0.044 1x3+0.327 7x2-0.670 9x+18.024(R2=0.577 6)。從變化趨勢(shì)可知，撫仙湖營養(yǎng)狀況指數(shù)變化不明顯，經(jīng)Daniel趨勢(shì)檢驗(yàn)證實(shí)，2002—2015年撫仙湖營養(yǎng)狀況指數(shù)變化較為穩(wěn)定，呈不明顯的上升趨勢(shì)。

圖3 2002—2015年撫仙湖年均營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的變化

2.4 綜合污染指數(shù)對(duì)比分析

由圖4可以看出：2002—2015年，撫仙湖綜合污染指數(shù)呈緩慢上升趨勢(shì)，最大值為2.60，出現(xiàn)在2008年，最小值為1.10，出現(xiàn)在2003年，多年平均值為1.90。對(duì)撫仙湖綜合污染指數(shù)進(jìn)行趨勢(shì)性分析，最佳擬合方程為線性擬合，y=0.095 3x+1.180 7(R2=0.586 3)，2002—2008年綜合污染指數(shù)上升下降交替出現(xiàn)，最終在2008年達(dá)到峰值，自2008年開始逐年下降直到2012年達(dá)到谷值，之后呈上升趨勢(shì)。

圖4 2002—2015年撫仙湖年均綜合污染指數(shù)的變化

3 小結(jié)

本研究基于云南省環(huán)境監(jiān)測中心站2002—2015年撫仙湖及入湖河流總磷含量的監(jiān)測數(shù)據(jù)，

對(duì)撫仙湖總磷濃度變化進(jìn)行分析。結(jié)果表明，撫仙湖主要入湖河流馬料河、隔河及路居河，其TP濃度變化總體呈下降趨勢(shì)。撫仙湖TP濃度除了在2004年出現(xiàn)短暫的上升趨勢(shì)外，其余年份逐年下降，自2009年開始其TP濃度維持在0.005 mg·L-1附近，整體較為穩(wěn)定。2013—2015年，撫仙湖TP濃度均未檢出，與之相應(yīng)的，2002—2015年撫仙湖營養(yǎng)狀況指數(shù)變化亦較為穩(wěn)定；但2002—2015年，撫仙湖綜合污染指數(shù)呈緩慢上升趨勢(shì)，可能是受到其他污染物增加的影響。

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(責(zé)任編輯：高 峻)

2016-10-20

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41561086)；國家測繪地理信息局地理國情監(jiān)測示范項(xiàng)目(測國土函【2014】35號(hào))

肖 蕾(1990—)，女，河北張家口人，碩士研究生，從事地信遙感分析研究工作，E-mail:745479357@qq.com。

金寶軒(1970—)，男，江西永新人，博士，教授級(jí)高級(jí)工程師，從事地理信息系統(tǒng)理論與開發(fā)應(yīng)用研究工作，E-mail: 18669007555@163.com。

10.16178/j.issn.0528-9017.20170245

X524

A

0528-9017(2017)02-0335-03

文獻(xiàn)著錄格式：肖蕾，金寶軒，李石華，等. 2002—2015年撫仙湖總磷濃度變化分析[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，58(2)：335-337.