梁子湖“十三五”以來(lái)水質(zhì)狀況分析

葉新生,葉超然,鐘書(shū)華

(1.湖北省生態(tài)環(huán)境廳鄂州生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心,湖北 鄂州 436000; 2.湖北文理學(xué)院,湖北 襄陽(yáng) 441053)

0 引言

梁子湖位于湖北省中部,長(zhǎng)江中游以南,跨鄂州梁子湖區(qū)與武漢江夏區(qū),是湖北省第二大淡水湖泊[1-3],具有完整的生態(tài)系統(tǒng)及良好的自然屬性,植被覆蓋率高,生物多樣性豐富,為武漢城市圈的核心區(qū)域[4-5]。以中心梁子島為界,分東、西梁子湖,其湖水來(lái)源除降水外,主要源自咸寧、黃石的高橋河自南向北匯入,最大入湖口為南部的港口橋,湖水經(jīng)長(zhǎng)港注入長(zhǎng)江[2,6]。“十三五”以來(lái),人們對(duì)梁子湖的環(huán)境保護(hù)越來(lái)越重視,很多學(xué)者對(duì)梁子湖的水環(huán)境進(jìn)行了大量的研究[6-9],對(duì)水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià),是水環(huán)境治理中的重要工作。對(duì)梁子湖多年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,研究其水質(zhì)變化規(guī)律,提出科學(xué)有效的治理措施,對(duì)梁子湖的生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有重要的意義。

1 研究方法

1.1 數(shù)據(jù)點(diǎn)位與來(lái)源

以梁子湖入湖口、梁子島、東梁子湖湖心、出湖口為4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位,點(diǎn)位數(shù)據(jù)時(shí)間跨度為2016—2022年,對(duì)梁子湖的水質(zhì)類別、主要污染物年際變化與季節(jié)性變化規(guī)律、不同監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)狀況等方面進(jìn)行研究。

1.2 水質(zhì)評(píng)價(jià)方法

采用單因子評(píng)價(jià)法進(jìn)行水質(zhì)類別評(píng)價(jià),將每個(gè)監(jiān)測(cè)指標(biāo)與《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中的標(biāo)準(zhǔn)限值進(jìn)行對(duì)比,將最差的指標(biāo)所屬類別確定為水質(zhì)綜合類別[10]。采用綜合污染指數(shù)法,比較入湖口、梁子島、東梁子湖湖心、出湖口4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的污染情況,計(jì)算公式為[11]:

(1)

(2)

式中:Pj為j監(jiān)測(cè)點(diǎn)綜合污染指數(shù),Pij為j監(jiān)測(cè)點(diǎn)第i項(xiàng)評(píng)價(jià)因子的污染指數(shù),n為評(píng)價(jià)因子項(xiàng)數(shù)。選擇《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)表1中高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總磷、總氮、銅、鋅、氟化物、硒、砷、汞、鎘、鉻(六價(jià))、鉛、氰化物、揮發(fā)酚、石油類、陰離子表面活性劑、硫化物等20項(xiàng)。Cij為j斷面第i項(xiàng)評(píng)價(jià)因子的年平均值,Csi為第i項(xiàng)評(píng)價(jià)因子的標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)湖北省地表水環(huán)境功能區(qū)劃分,污染指數(shù)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)值Csi采用《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。

表1 梁子湖“十三五”以來(lái)水質(zhì)類別統(tǒng)計(jì)

2 結(jié)果與討論

2.1 水質(zhì)類別

對(duì)梁子湖“十三五”以來(lái)7年的監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析,水質(zhì)類別見(jiàn)表1。2016—2022年,梁子湖水質(zhì)類別為Ⅲ～I(xiàn)V類。

2021年前,梁子湖水質(zhì)能夠達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn),2022年,達(dá)到IV類標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 主要污染物

對(duì)主要污染物總磷、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、化學(xué)需氧量監(jiān)測(cè)結(jié)果年均值進(jìn)行分析,結(jié)果見(jiàn)表2,主要污染物年際變化見(jiàn)圖1。

圖1 “十三五”以來(lái)主要污染物年際變化圖Fig.1 Annual change of major pollutants since the “13th Five-Year Plan”

表2 梁子湖主要污染物監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

由圖1可以看出,梁子湖主要污染物總磷年均值呈逐年上升趨勢(shì),2016年、2017年年均值為0.03 mg/L,2018年、2020年年均值為0.04 mg/L,2021年年均值為0.05 mg/L,2022年年均值為0.06 mg/L。氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量年均值變化不大,呈波動(dòng)穩(wěn)定狀態(tài)。

2.3 主要污染物隨季節(jié)性變化的規(guī)律

對(duì)梁子湖2016—2022年總磷、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、化學(xué)需氧量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)按月份進(jìn)行統(tǒng)計(jì),分析各項(xiàng)污染物隨季節(jié)性的變化規(guī)律,見(jiàn)圖2。

圖2 梁子湖主要污染物季節(jié)性變化柱狀圖Fig.2 Columnar chart of seasonal variation of main pollutants in Liangzi Lake

由圖2可以看出,總磷、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量在夏季平均濃度相對(duì)較高。研究表明,梁子湖沉積物表層污染物質(zhì)相對(duì)較高,受氣溫影響,當(dāng)水溫升高時(shí),沉積物中的污染物質(zhì)向水體的釋放量增大[12]。受夏季暴雨影響,周邊面源的污染物會(huì)被沖刷入湖水內(nèi),導(dǎo)致部分污染物濃度升高[1],氨氮?jiǎng)t在枯水季節(jié)濃度相對(duì)較高。

2.4 不同監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)情況

對(duì)2016—2022年梁子湖4個(gè)監(jiān)測(cè)斷面,即入湖口、東梁子湖湖心、梁子島、出湖口的水質(zhì)狀況進(jìn)行統(tǒng)計(jì),比較各監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)狀況及變化趨勢(shì),見(jiàn)表3、圖3。

圖3 梁子湖各監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)狀況變化趨勢(shì)Fig.3 Variation trend of water quality in each monitoring section of Liangzi Lake

表3 梁子湖“十三五”以來(lái)各監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)類別

對(duì)比梁子湖4個(gè)監(jiān)測(cè)斷面,入湖口7年中有4年(2018年、2019年、2021年、2022年)為Ⅳ類水質(zhì),其余年份均為Ⅲ類。東梁子湖湖心7年中有兩年(2019年、2022年)為Ⅳ類水質(zhì),其余年份均為Ⅲ類。梁子島和出湖口除2022年為Ⅳ類水質(zhì)外,其余年份均為Ⅲ類。4個(gè)監(jiān)測(cè)斷面中,入湖口水質(zhì)相對(duì)較差。

對(duì)2016—2022年梁子湖4個(gè)監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)綜合污染指數(shù)均值Pj進(jìn)行對(duì)比,見(jiàn)圖4。

圖4 梁子湖監(jiān)測(cè)斷面平均綜合污染指數(shù)對(duì)比Fig.4 Comparison of average comprehensive pollution index of the monitoring section in Liangzi Lake

由圖4可以看出,梁子湖監(jiān)測(cè)斷面入湖口水質(zhì)最差,其次為東梁子湖湖心,出湖口與梁子島水質(zhì)相對(duì)較好。

3 結(jié)論

“十三五”以來(lái),梁子湖水質(zhì)類別為Ⅲ～I(xiàn)V類,大部分年份為Ⅲ類水質(zhì),占比達(dá)85%以上。主要污染物總磷年均值呈逐年上升趨勢(shì),氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量年均值變化不大,呈波動(dòng)穩(wěn)定狀態(tài)。4個(gè)監(jiān)測(cè)斷面中,入湖口水質(zhì)最差,水質(zhì)類別超Ⅲ類的年份占半數(shù)以上。出湖口與梁子島水質(zhì)相對(duì)較好,僅一年超過(guò)Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。主要污染物的來(lái)源包括外源污染物的輸入、周邊面源污染、水位降低導(dǎo)致的水質(zhì)自凈能力變差,歷史長(zhǎng)期圍湖養(yǎng)殖造成沉積物及底泥污染物積累等。梁子湖具有相對(duì)完整的生態(tài)環(huán)境,其治理是一個(gè)系統(tǒng)工程,建議加強(qiáng)入湖河港水質(zhì)監(jiān)控與治理,綜合生物與沉積物環(huán)境質(zhì)量狀況摸底,平衡梁子湖旅游資源開(kāi)發(fā)對(duì)生態(tài)環(huán)境的沖擊等。