陽(yáng)澄湖水質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)變化分析

劉 帥，呂 文，謝茂嶸，姚志嘉，姜 宇，楊 惠

(江蘇省水文水資源勘測(cè)局 蘇州分局，江蘇 蘇州 215129)

陽(yáng)澄湖是太湖流域平原上的第三大湖泊，地處蘇州市相城區(qū)、昆山市和工業(yè)園區(qū)的交界處，是蘇州市重要飲用水源地和戰(zhàn)略后備水源地[1]。近年來(lái)，富含氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的點(diǎn)源和面源污染物排放進(jìn)入陽(yáng)澄湖，使得湖體的富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)進(jìn)一步加劇[2]。為研究陽(yáng)澄湖湖體水質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)變化，在湖體范圍內(nèi)設(shè)置4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，以期對(duì)湖體研究提供數(shù)據(jù)支撐。

1 點(diǎn)位與方法

1.1 點(diǎn)位布設(shè)及監(jiān)測(cè)頻次

陽(yáng)澄湖湖體核心區(qū)共布設(shè)4個(gè)點(diǎn)位，分別為陽(yáng)澄中湖(中)、茅塔大橋、鰻鯉橋和園區(qū)水廠(chǎng)(陽(yáng)澄東湖)，水質(zhì)監(jiān)測(cè)站見(jiàn)表1，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)位置見(jiàn)圖1，監(jiān)測(cè)頻次統(tǒng)一為12次/a。

表1 陽(yáng)澄湖水質(zhì)監(jiān)測(cè)站表

圖1 陽(yáng)澄湖水質(zhì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)布設(shè)圖

1.2 項(xiàng)目及方法

監(jiān)測(cè)項(xiàng)目分為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與室內(nèi)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。其中，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)有水溫、pH、溶解氧3項(xiàng)；室內(nèi)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量、氨氮、氰化物、揮發(fā)酚、汞、砷、硒、銅、鋅、鉛、鎘、氟化物、總磷、總氮、透明度、葉綠素a、六價(jià)鉻、硫化物共20項(xiàng)。分析方法參照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》[3]，所使用的方法均在江蘇省水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心計(jì)量認(rèn)證監(jiān)測(cè)能力范圍內(nèi)。

1.3 評(píng)價(jià)項(xiàng)目

水質(zhì)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，選用上述列出的所有監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)評(píng)價(jià)時(shí)，選取總磷、總氮、高錳酸鹽指數(shù)、葉綠素a以及透明度5個(gè)項(xiàng)目[4]。

1.4 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)價(jià)方法

水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)[5]；營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)方法為《地表水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)規(guī)程》(SL 395-2007)[6]，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及分級(jí)方法采用營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法，評(píng)價(jià)項(xiàng)目共5項(xiàng)，包括高錳酸鹽指數(shù)、葉綠素a、透明度、總磷和總氮。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及分級(jí)方法見(jiàn)表2。

表2 湖泊營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及分級(jí)方法

2 陽(yáng)澄湖核心區(qū)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

2.1 水質(zhì)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)與超標(biāo)因子分析

2020年，陽(yáng)澄湖主要水質(zhì)指標(biāo)年平均濃度：氨氮0.09 mg/L(Ⅰ～Ⅱ類(lèi))，高錳酸鹽指數(shù)3.89 mg/L(Ⅱ～Ⅲ類(lèi))，總氮1.26 mg/L(Ⅲ～Ⅴ類(lèi))，總磷0.071 mg/L(Ⅳ類(lèi))。高錳酸鹽指數(shù)在1-9月份的水質(zhì)類(lèi)別均為Ⅱ類(lèi)，在最后一季度數(shù)值略有上升，變?yōu)棰箢?lèi)。氨氮在前5個(gè)月較為平穩(wěn)，6月份開(kāi)始上升，7月份達(dá)到峰值，其后又恢復(fù)到春季水平，12月份又出現(xiàn)新的上升趨勢(shì)。參照水質(zhì)評(píng)價(jià)目標(biāo)，氨氮與高錳酸鹽指數(shù)在2020年一直處于達(dá)標(biāo)線(xiàn)以?xún)?nèi)，主要超Ⅲ類(lèi)因子為總磷及總氮[7]。陽(yáng)澄湖2020年總氮變化幅度及類(lèi)別跨度較大，1與3月份為Ⅴ類(lèi)，11月份為Ⅲ類(lèi)，其余月份為Ⅳ類(lèi)，且濃度水平保持穩(wěn)定，季度均值均為Ⅳ類(lèi)。總磷全年均為Ⅳ類(lèi)，全年呈現(xiàn)先升高再降低的趨勢(shì)，8月份達(dá)到峰值。各項(xiàng)指標(biāo)全年濃度變化見(jiàn)圖2。

圖2 2020年陽(yáng)澄湖主要指標(biāo)濃度變化圖

以3-5月份作為春季，后續(xù)每3個(gè)月為一個(gè)季節(jié)，在濃度變化圖上用虛線(xiàn)形式表示出來(lái)。從季節(jié)均值可以明顯看出，陽(yáng)澄湖核心區(qū)總磷、總氮濃度均呈現(xiàn)出周期性變化規(guī)律，總磷在夏季與秋季較高，春季與冬季較低[8]，可能與淺水湖泊中夏秋季節(jié)底泥釋放帶來(lái)的內(nèi)源性磷含量增大[9-10]、湖泊養(yǎng)殖餌料的碎屑沉積等有關(guān)[11]。近3年來(lái)，總磷的季節(jié)均值一直優(yōu)于Ⅴ類(lèi)指標(biāo)。分析總氮近3年來(lái)季節(jié)性的變化趨勢(shì)發(fā)現(xiàn)，其呈現(xiàn)的規(guī)律與總磷相反，即在春季與冬季出現(xiàn)峰值，夏季與秋季出現(xiàn)谷值，與本單位在2016-2017年度對(duì)陽(yáng)澄西湖監(jiān)測(cè)所得的規(guī)律保持一致[10]。分析原因認(rèn)為，夏秋期屬于豐水期，農(nóng)業(yè)活動(dòng)在此時(shí)處于減弱收獲期，外源營(yíng)養(yǎng)鹽輸入隨之減少[12]，同時(shí)河道輸入的季節(jié)性變化也會(huì)對(duì)總氮濃度產(chǎn)生影響。見(jiàn)圖3。

圖3 近3年陽(yáng)澄湖總磷與總氮濃度變化圖

2.2 營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)

2020年，陽(yáng)澄湖核心區(qū)各月份營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)基本穩(wěn)定，均值為54.9，整體在53.1～56.4之間變化，屬于輕度富營(yíng)養(yǎng)。4-6月份與7-9月份指數(shù)均值略高于其余月份，3次數(shù)值波谷分別出現(xiàn)在2、7與11月份，見(jiàn)圖4。

圖4 2020年陽(yáng)澄湖營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)變化圖

3 年際變化趨勢(shì)

3.1 水質(zhì)變化趨勢(shì)

根據(jù)陽(yáng)澄湖2008-2020年水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料，選取總磷、總氮等主要因子，分析全湖區(qū)水質(zhì)濃度年際變化趨勢(shì)。具體如下：

2008-2020年，全湖區(qū)4項(xiàng)主要指標(biāo)均呈現(xiàn)大幅度的下降趨勢(shì)。與2008年相比，2020年高錳酸鹽指數(shù)降幅為34.5%，氨氮降幅為90.0%，總氮降幅為50.3%，總磷降幅為58.8%。高錳酸鹽指數(shù)曲線(xiàn)呈階梯狀下降趨勢(shì)，近3年來(lái)，評(píng)價(jià)在Ⅱ類(lèi)范圍內(nèi)。氨氮下降趨勢(shì)最為明顯，2020年氨氮年均濃度僅為2009年最高濃度水平的9.4%。總氮濃度的總體變化趨勢(shì)與總磷接近，整體呈下降趨勢(shì)，2008-2013年間除2011年出現(xiàn)一個(gè)上升的波動(dòng)，整體均呈下降趨勢(shì)；2013-2016年呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)，且2016年達(dá)到2009-2020年間的峰值，可能與當(dāng)年汛期降雨量大，入湖河道帶來(lái)大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有關(guān)；2016-2020年整體呈下降趨勢(shì)，2017年以來(lái)，總氮一直處于Ⅳ類(lèi)。總磷濃度整體呈下降趨勢(shì)，2009年總磷濃度升至最高，2009-2013年總磷濃度呈逐年下降趨勢(shì)，2013-2020年間呈先上升后下降的波動(dòng)狀態(tài)，2016年達(dá)到2013-2020年間的峰值。2017年以來(lái)，總磷一直處于Ⅳ類(lèi)，見(jiàn)圖5。

圖5 陽(yáng)澄湖主要指標(biāo)年際變化圖

3.2 營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)變化趨勢(shì)

分析全湖區(qū)營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)年際變化趨勢(shì)可知，全湖區(qū)營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)呈下降趨勢(shì)，與2008年相比，2020年?duì)I養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)降幅為15.2%。2008-2014年?duì)I養(yǎng)化指數(shù)逐步下降，2014-2016年呈現(xiàn)小幅度的上升，2016-2020年又逐步下降。從評(píng)價(jià)上看，2008-2011年介于60.7～64.5之間，為中度富營(yíng)養(yǎng)化；2012-2020年介于53.7～58.7之間，為輕度富營(yíng)養(yǎng)化，見(jiàn)圖6。

圖6 2008-2020年全湖區(qū)營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)變化圖

4 結(jié) 論

1) 陽(yáng)澄湖核心區(qū)超標(biāo)因子主要為總磷、總氮，全年?duì)I養(yǎng)化指數(shù)比較穩(wěn)定，呈輕度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。

2) 近3年來(lái)，總磷、總氮呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性變化。總磷夏秋季節(jié)高，冬春季節(jié)低；總氮表現(xiàn)特征相反，夏秋低，冬春高。

3) 從2008年以來(lái)，主要水質(zhì)指標(biāo)及富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)均有較大程度改善。但總氮、總磷濃度較高，營(yíng)養(yǎng)化水平仍然處于輕度富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，需要進(jìn)一步管控治理。