陽澄湖水質(zhì)現(xiàn)狀特征及其成因分析

張舒羽 凌 虹 巫 丹 蘇小妹

水質(zhì)較好的湖泊對保障飲用水安全和區(qū)域水生態(tài)安全方面有著重要意義。由于湖泊水體流動性較慢，生態(tài)功能性復雜，破壞后難以修復，2010年生態(tài)環(huán)境部提出優(yōu)先保護水質(zhì)良好的湖泊，避免“先污染，后治理”問題的出現(xiàn)。陽澄湖是蘇州市重要戰(zhàn)略備用水源和昆山飲用水源的補給水源，但受氮磷污染和富營養(yǎng)化影響，近年來，陽澄湖水質(zhì)及生態(tài)安全問題引起了眾多學者的關(guān)注。已有研究主要關(guān)注陽澄湖水環(huán)境綜合整治及水源地健康風險評價等，缺少對陽澄湖水質(zhì)空間分布特征和季節(jié)變化規(guī)律的深入分析。為此，本文基于2018年2～11月的全湖水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，進行湖體理化指標分析和富營養(yǎng)化狀態(tài)評價，分析陽澄湖水質(zhì)指標的年內(nèi)季節(jié)變化特征及成因，為陽澄湖水源管理和水質(zhì)改善提供參考。

一、研究區(qū)概況與水質(zhì)監(jiān)測

1.研究區(qū)概況

陽澄湖位于太湖平原，流域面積844.01km2，平均水深2.05m，蓄水量1.90×108m3，流域覆蓋蘇州姑蘇區(qū)、相城區(qū)、工業(yè)園區(qū)、常熟市及昆山市。陽澄湖周邊共有63條出入湖河道，集水面積118.2km2。陽澄湖入湖口大多集中在西線，出湖口多集中在東線和南線，陽澄湖的水位用引長江水來調(diào)節(jié)和控制。陽澄湖每年平均蓄水量2.22億m3；湖中有兩條圩貫穿南北，中間通過河流港汊相互連通，陽澄湖流域內(nèi)設(shè)有陽澄湖水源水質(zhì)保護區(qū)。根據(jù)《江蘇省地表水（環(huán)境）功能區(qū)劃》，陽澄湖水質(zhì)目標為Ⅲ類。

2.采樣點布置

陽澄湖水質(zhì)現(xiàn)狀監(jiān)測時段為2018年2～11月，監(jiān)測頻次為每月一次，共設(shè)置了14個監(jiān)測采用點，采樣點的布置主要考慮到了自然地理條件、城市規(guī)劃、人口分布及主要入湖河道等因素，詳見圖1。

3.水樣采集及分析方法

水樣用有機玻璃采樣器采集，放入潔凈的聚乙烯瓶中，立即運至實驗室放入冰箱中冷凍保存。采集的水樣中，透明度（SD）用賽5圓盤法現(xiàn)場測定；TN用堿性過硫酸鉀氧化+紫外分光光度法測定；TP用過硫酸鉀消解+鉬酸銨分光光度法測定；葉綠素a采用熱乙醇法測定；高錳酸鹽指數(shù)用高錳酸鉀滴定法測定。所有指標測定方法均遵守《湖泊富營養(yǎng)化調(diào)查規(guī)范》（第二版）。

近些年太湖研究表明其水質(zhì)的主要污染物是N、P、好氧有機物。因此本文選取DO、TN、TP、高錳酸鹽指數(shù)、Chl-a，湖泊單項水質(zhì)指標進行單因子評價。

湖泊富營養(yǎng)化評價采用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法：

式中:葉綠素a（Chl-a）單位為μg·m-3，透明度（SD）單位為m；其余參與計算的水質(zhì)指標單位均為mg·L-1。

陽澄湖富營養(yǎng)化綜合評價標準采用《湖泊富營養(yǎng)調(diào)查規(guī)范（第二版）》中的標準。陽澄湖富營養(yǎng)化綜合評價標準采用《湖泊富營養(yǎng)調(diào)查規(guī)范》（第二版）中的標準，綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)分級標準見表1。

二、結(jié)果與分析

1.水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果

分別對陽澄湖全湖、西湖、中湖和東湖覆蓋的采樣點（見圖1）每次采樣的水質(zhì)指標進行面積加權(quán)平均作為該次采樣對應(yīng)的陽澄湖全湖、西湖、中湖和東湖水質(zhì)指標值；對2018年2～11月每月1次共10次采樣對應(yīng)的陽澄湖全湖、西湖、中湖和東湖水質(zhì)指標時間序列進行統(tǒng)計分析，繪制現(xiàn)狀陽澄湖全湖、西湖、中湖和東湖水質(zhì)指標值年內(nèi)逐月變化特征見圖2。

2.湖泊水體污染特征

（1）陽澄湖水體污染情況

2018年各月，陽澄湖全湖溶解氧均好于Ⅲ類水標準，其最低值出現(xiàn)在8月、9月；高錳酸鹽指數(shù)峰值集中在6～9月，陽澄東湖稍高，但全湖均達到Ⅲ類水標準，總體上陽澄湖有機物污染較輕。TN、TP為主要的超標因子，兩者年均值均為Ⅴ類；全湖TN、TP濃度時間變化趨勢差異較大，TN冬春季顯著高于夏秋季，TP呈現(xiàn)冬春季低于夏秋季的特征。Chl-a年均值為17.72μg/L（Ⅳ類），在3～5月及6～8月有2個小高峰。

表1 湖泊綜合營養(yǎng)狀態(tài)分級表

圖1 采樣點位置圖

圖2 陽澄湖2018年水質(zhì)指標逐月變化圖

圖3 陽澄湖不同季節(jié)水質(zhì)指標的空間分布圖

（2）水體富營養(yǎng)化狀況

依據(jù)綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)分級標準，現(xiàn)階段全湖處于輕度富營養(yǎng)狀態(tài)。時間上，5月和10月處于中營養(yǎng)狀態(tài)，其他月份均處于輕度富營養(yǎng)狀態(tài)。空間上，陽澄湖西湖營養(yǎng)狀態(tài)劣于中湖和東湖。

從單個指標來看，全湖TLI（TN）、TLI（TP）、TLI（Chl-a）分別為61.42、58.14、56.22，說明TN、TP、Chl-a是陽澄湖水體富營養(yǎng)化污染主要影響因子，其中TN對富營養(yǎng)化的貢獻最大。全湖TN變化具有明顯的季節(jié)變化特征，冬春季節(jié)TN含量較高，夏秋季節(jié)含量相對低且變化趨勢較小。全湖TP夏秋季節(jié)濃度較高，冬春季節(jié)TP濃度較低。空間上，TN、TP均呈現(xiàn)明顯的西高東低的空間分布。陽澄西湖的TN年均值約是東湖的1.53倍，陽澄西湖的TP年均值約是東湖的1.75倍。葉綠素a代表湖中藻類數(shù)量，在3～5月及6～8月藻類數(shù)量激增，陽澄中湖葉綠素a年均值高于其他湖區(qū)。

3.湖體水質(zhì)現(xiàn)狀的成因解析

（1）湖泊有機物的主要來源是人為活動和湖泊自身生物的腐敗等釋放。高錳酸鹽指數(shù)月均值濃度均呈現(xiàn)在秋冬偏低、春夏偏高。分析主要是因為秋冬季溫度下降底泥的微生物活動較弱，使得釋放的有機物減少；隨著溫度的升高，河流的補水和底泥的釋放，湖泊的有機物含量增大。空間上，由于陽澄湖東湖北部為常熟市、南部為昆山市，周圍工業(yè)經(jīng)濟集約程度相對較高，造成了陽澄湖東湖有機物污染程度稍大于西湖的現(xiàn)象。

（2）湖區(qū)氮磷污染突出，造成富營養(yǎng)化問題沒有明顯改善。冬春季節(jié)TN含量和TLI指數(shù)有同期下降趨勢，可能冬春季節(jié)農(nóng)業(yè)面源污染減少同時也導致外源營養(yǎng)鹽輸入減少。TP月均值在5月和10月相對較低，TP濃度較低也限制了浮游植物的生長，因此同期營養(yǎng)化狀態(tài)也維持在較好水平，夏秋（6～11月）的TP濃度較高，可能夏秋氣溫升高，大閘蟹養(yǎng)殖餌料沉積和農(nóng)業(yè)化肥及農(nóng)藥等所用的磷酸鹽增加有關(guān)。根據(jù)穆玉林等對陽澄湖圍網(wǎng)養(yǎng)殖氮磷污染負荷分析表明，餌料殘留產(chǎn)生的氮和磷負荷最大；從2018年湖體水質(zhì)時間分布來看，除了陽澄西湖南部湖灣有明顯的污染聚集，陽澄中湖和東湖TN、TP在夏秋兩季出現(xiàn)了較明顯的升高，在時間上與圍網(wǎng)養(yǎng)殖投餌、生長、繁殖的時間也具有一致性。葉綠素a在春季隨著水溫升高，浮游植物增殖能力加強，造成葉綠素a濃度增加，同期TLI指數(shù)也有明顯上升趨勢。

（3）TN、TP、TLI指數(shù)均呈現(xiàn)西高東低的分布特征，基于Kriging插值法水質(zhì)分布結(jié)果（圖3）發(fā)現(xiàn)陽澄西湖南部湖灣地區(qū)TN污染聚集明顯；TP在陽澄西湖南部湖灣污染濃度最高。初步判斷造成這一結(jié)果的主要原因是由于入湖河流水質(zhì)相對于湖泊水質(zhì)濃度較高，陽澄西湖南部位于蘇州姑蘇區(qū)和工業(yè)園區(qū)，生產(chǎn)生活排放量較高。陽澄西湖南部湖灣附近有3條入湖河道，濟民塘、蠡塘河和外塘河（圖1），較高的入湖負荷加上湖灣地區(qū)水流不暢，造成該區(qū)域污染聚集。因此西湖TN、TP濃度較高也是造成陽澄湖西湖富營養(yǎng)化指數(shù)較高的主要原因。

三、結(jié)論

（1）監(jiān)測期間陽澄湖全湖DO、高錳酸鹽指數(shù)年均值均達Ⅲ類水標準分別在3月和5月達到最大值；TN、TP為主要的超標因子，各月份TN濃度為Ⅳ-Ⅴ類水，TP濃度為Ⅲ-Ⅴ類水，TN、TP均呈現(xiàn)季節(jié)性變化，冬春季節(jié)TN含量較高，夏秋季節(jié)TP濃度較高；Chl-a在4月和7月達到峰值。

（2）陽澄湖全湖高錳酸鹽指數(shù)含量相對較低，水體有機物污染較輕，空間上有機物污染程度呈現(xiàn)東高西低的特征；富營養(yǎng)化方面，全湖目前處于輕度富營養(yǎng)化狀態(tài)，5月和10月出現(xiàn)好轉(zhuǎn)，達到中營養(yǎng)狀態(tài)，其他月份均處于輕度富營養(yǎng)狀態(tài)，空間上西湖營養(yǎng)程度略高于中湖、東湖。TN、TP、Chl-a是陽澄湖水體富營養(yǎng)化污染主要影響因子，且TN對富營養(yǎng)化的貢獻最大。

（3）陽澄湖水體有機物污染主要受氣候和周圍工業(yè)經(jīng)濟集約程度影響；入湖河流水質(zhì)相對于湖泊水質(zhì)濃度較高，區(qū)域生產(chǎn)生活排放量較高及湖內(nèi)圍網(wǎng)養(yǎng)殖是造成TN、TP濃度較高和水體富營養(yǎng)化的主要影響的因素。在陽澄湖水環(huán)境保護及流域綜合治理方面應(yīng)以提升河流水質(zhì)為重點，強化入湖河流綜合整治和水產(chǎn)養(yǎng)殖污染防治■