水文地貌分區下鄱陽湖豐水期水質空間差異及影響機制

張 琍,陳曉玲*,張 媛,陳莉瓊,張 鵬

(1.武漢大學,測繪遙感信息工程國家重點實驗室,湖北 武漢430079；2.江西師范大學,鄱陽湖濕地與流域研究教育部重點實驗室,江西 南昌 330022；3.湖北省環境監測中心站湖北 武漢 430079；4.水利部中科院水工程生態研究所,湖北 武漢 430079 )

水文地貌分區下鄱陽湖豐水期水質空間差異及影響機制

張 琍1,2,陳曉玲1,2*,張 媛3,陳莉瓊1,張 鵬4

(1.武漢大學,測繪遙感信息工程國家重點實驗室,湖北 武漢430079；2.江西師范大學,鄱陽湖濕地與流域研究教育部重點實驗室,江西 南昌 330022；3.湖北省環境監測中心站湖北 武漢 430079；4.水利部中科院水工程生態研究所,湖北 武漢 430079 )

在2011年7月鄱陽湖豐水期水質參數采樣分析的基礎上,結合Delft3D水動力模型結果,針對鄱陽湖湖區建立了8個水文地貌分區,分析了豐水期總懸浮泥沙(TSS),總磷(TP)、總氮(TN)與葉綠素a(Chla)濃度的空間分布特征,研究了各分區下的水質因子之間的關系.結果表明,鄱陽湖豐水期平均 TSS濃度為 33.65mg/L,遠高于 2003年以前 10mg/L的平均濃度水平;平均氮、磷營養鹽濃度分別為 1.61mg/L及0.075mg/L,已達到并遠遠高于富營養化發生條件,而平均Chla濃度為5.99μg/L,并未達到富營養化湖泊水體臨界值.Chla與其他各水質因子無顯著相關性,而高泥沙濃度區域的 TP與 TSS呈現顯著相關性.在不同鄱陽湖水文地貌分區下,高強度湖泊采砂活動的北部高流速水域TSS濃度高于河口三角洲水域3倍;TN,TP營養鹽濃度表現為流域面源污染負荷大的贛江,饒河河口三角洲水域≥高強度湖泊采砂活動的北部高流速水域>流域污染負荷較小的修水河口三角洲水域及中部湖心水域.Chla則受營養鹽濃度水平與水動力因素共同作用而表現為河流交換速度慢且高營養鹽濃度水域>水流交換速度快且高營養鹽濃度水域>水流交換速度慢且低營養鹽濃度水域,其中饒河信江潼津河河口三角洲水域Chla濃度最高,平均水平達到12.53μg/L,超過了富營養化水體的臨界值.

鄱陽湖；營養鹽；水動力；水質；水文地貌分區

水參數的空間分布特征是進行湖泊水質評價的重要依據,對各水質因子進行空間分布規律的研究是進行湖泊及流域污染機理研究的重要基礎[1].近年來,鄱陽湖流域及鄱陽湖環湖區內經濟迅速發展,農業面源污染及流域水土流失[2]導致鄱陽湖水質日益呈現惡化趨勢.2007年后,鄱陽湖曾先后爆發過幾次小范圍藍藻水華[3].自從2001年長江干流全面禁砂后,采砂活動作為鄱陽湖周邊經濟致富重要途徑,大大改變了鄱陽湖水體透明度[4],嚴重影響了鄱陽湖魚類[5]及水生植物的生長[6].故影響水體透明度的水體總懸浮泥沙濃度、反映水體富營養化程度的氮磷營養鹽濃度[7-9]、表征湖泊藻類生物量的葉綠素a濃度[10]等,是反映目前鄱陽湖水質現狀的主要參數.

影響鄱陽湖水質的因素主要有外源和內源兩類,一是流域及湖泊周邊農業面源污染輸入及工業、生活污水的輸入對鄱陽湖水質的影響[11].鄱陽湖受到來自贛江、撫河、信江、修水和饒河五河來水后匯入長江,其水質變化主要受到整個流域及五河來水的影響[12-13].鄱陽湖流域及鄱陽湖周邊人類活動對鄱陽湖水質產生嚴重影響,其中以工農業廢水排放及湖泊漁業養殖對水質的影響尤為嚴重[14-15];二是湖泊采砂活動及風浪等水動力因素引起的底質再懸浮,直接導致鄱陽湖總懸浮泥沙濃度空間分布發生變化,同時,泥沙作為營養鹽及重金屬等的載體,伴隨著采砂活動而再懸浮和輸移[16].進而對鄱陽湖水環境與水生態帶來重要影響[4].由此可知,湖泊水質因子的空間分布主要受到流域外源污染輸入的影響,而湖泊周邊的城鎮的污染輸入及湖泊內部采砂活動也不能忽視.

研究表明,淺水湖泊水動力過程決定著水體內部各種營養鹽、泥沙和能量的輸移與轉化[17-19],并通過加快營養鹽交換及稀釋水體來影響水體中營養鹽的分布與存在形式[20].同時,使得內源性污染物質在湖泊中再懸浮,改變水體環境因子如懸浮泥沙、透明度、pH值和營養鹽濃度[21-24],進而影響水體富營養化和藻類生長情況,加重或減低湖泊不同區域的污染情況[25-28].鄱陽湖作為我國第一大淡水湖,是季節性、吞吐型的通江淺水湖泊,具有范圍廣、高動態的特點[29],水動力條件相當復雜.由于南高北低的湖盆形態[30]、復雜的湖體特征入出流結構,湖區流場變化復雜,流向呈現出整體向北、局部渦漩的特征.故考慮了水動力特征及五河輸入影響而對整個湖區進行的水文地貌分區,有利于鄱陽湖水質空間分布規律的研究,并對評價鄱陽湖富營養化水平及分布狀況有著重要的指示作用,可針對不同水文地貌分區水域提供更為有效的湖泊管理措施,進一步控制湖泊富營養化與水質污染的進程.

本文通過對2011年7月鄱陽湖豐水期水質調查56個站點表層水樣的分析,結合水動力模型,建立了鄱陽湖水文地貌分區圖,分析了 6個水文地貌分區中水體TN、TP、TSS與Chl a的空間分布特征,探討了水動力因素影響下鄱陽湖總氮(TN)、總磷(TP)、總懸浮泥沙(TSS)與葉綠素a(Chl a)的空間分布規律及其影響因素.最后,利用Pearson相關性統計分析了各水質因子之間關系并探討各水質因子之間關聯規律.針對鄱陽湖的不同分區下水質情況,提出合理的保護及治理措施.

1 研究區域與方法

1.1 鄱陽湖湖區及采樣點分布

鄱陽湖區主要位于鄱陽湖流域五河入湖斷面以下鄱陽湖湖體范圍內[31],五河來水及長江水位的變化,鄱陽湖湖區水位隨著季節的變化明顯.2011年7月15～24日(星子水位在15m左右),對鄱陽湖豐水期湖面進行了8d的湖泊調查,采集了56個站點的表層水樣,將用于總懸浮泥沙、總氮、總磷,葉綠素a等水質參數檢測的樣品低溫保存,帶回實驗室進行分析,站點分布如圖1所示.

圖1 2011年7月鄱陽湖采樣點位Fig.1 Location of in situ stations in Poyang Lake on July, 2011

1.2 數據采集方法及分析

水樣采用中科院水生所研制的“中型排氣式”有機玻璃采水器,為了防止風浪干擾,表層水的采樣深度為水面以下0.5m.量取100mL水樣儲存于聚乙烯瓶中,并加硫酸酸化至 pH值小于 2,置于 4℃冰箱保存,帶回實驗室做水體氮磷營養鹽分析.水樣總磷總氮實驗室分析,首先調節水樣pH值至中性,水樣通過高溫滅菌鍋消解 30min,后 TN分析選用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法(GB 11894-1989)[32],TP分析選用過硫酸鉀消解鉬酸銨分光光度法(GB 11894-1989)[31],利用全自動間斷式化學分析儀Smartchen200進行測量.總懸浮泥沙濃度(TSS)經 0.45μm的聚酯纖維濾膜過濾后,45℃烘干至恒重,在實驗室用計量天平測得總懸浮泥沙濃度.葉綠素(Chl a)采取直徑 0.45μm孔徑的醋酸纖維濾膜過濾,并液氮罐保存到實驗室,用90%的丙酮溶液進行色素萃取,最后提取上清液定容,采用熒光計測量,獲取Chla濃度.

1.3 考慮水動力條件影響的鄱陽湖水文地貌分區方法

根據實測數據建立湖泊水動力模型,對湖區內部水動力分區模擬,得到湖區內水體流速分布圖.并在此基礎上考慮湖底地形,水體連通性、生態結構功能及生境一致性等原則對鄱陽湖進行水動力分區.

圖2 鄱陽湖2011年7月流速Fig.2 Flow velocity of Poyang Lake on July, 2011

2 結果與討論

2.1 考慮水動力條件影響的鄱陽湖水文地貌分區

基于2011年7月的五河流域出口觀測站點實測流速、流向及鄱陽湖水位、水下地形數據,利用Delft3D模型對鄱陽湖進行水動力連續數值模擬,得到鄱陽湖觀測期間的鄱陽湖流速圖[33](圖 2),依據流速模擬結果,鄱陽湖豐水期水域主要可分為北部高流速水體區,南部次高流速水體區,湖泊中部及東部低流速與西部流速空間差異較大的河口水體區及相對靜止的阻斷水體區.參考星子站多年平均水位時遙感影像上的湖泊特征,結合地形、水體連通性與生態結構、功能及生境一致性等原則分出的鄱陽湖水文地貌分區圖[31]以及考慮湖泊流速對鄱陽湖進行的邊緣水體,過渡水域及河道型水體的分區[34],本文最終對把鄱陽湖豐水期湖面分為松門山以北高流速河道型水域(I),松門山以南高流速湖泊型水域(II),松門山以南低流速湖泊型過渡水域(III),贛江中支南支流速空間差異較大的河口三角洲水域(IV),修水與贛江西支流速空間差異較大河口三角洲水域(V),饒河信江潼津河低流速河口三角洲水域(VI),撫河、信江河口河漫灘低流速濕地型水域(VII),鄱陽湖靜止型人工湖汊(包括軍山湖、內外珠湖、康山大湖等)邊緣水域(VIII)等8個分區,如圖2所示.表1也詳細描述了8個水文地貌分區的基本特性.

圖3 鄱陽湖湖域水文地貌分區Fig.3 Hydro-geomorphological maps of Poyang Lake

2.2 鄱陽湖豐水期水關鍵水質因子特征總體分析

根據2011年7月鄱陽湖56個站點觀測值求平均得到,如表2所示,從TSS分析可知,鄱陽湖平均總懸浮泥沙濃度為(33.65±28.1)mg/L,動態范圍在10～200mg/L,大大高于2000～2002年湖泊總體總懸浮泥沙濃度水平,2000～2002年濃度范圍為0～20mg/L,平均濃度僅為10mg/L左右[4].采砂活動成為鄱陽湖治理的重要議題.2011年7月鄱陽湖湖區水體總氮總磷平均值分別為(1.49±0.7)mg/L和(0.075±0.04)mg/L,一般認為當水體總氮、總磷濃度分別達到0.2,0.02mg/L時,就有可能發生“水華”現象[35].由此可見,鄱陽湖氮磷水平已達到水體富營養化的條件.但從作為水體富營養化的最直接指示因子—Chl a濃度,鄱陽湖全湖平均濃度為(5.99±4.7)μg/L,動態范圍在 1.07～15.07μg/L之間,70%的站點Chl a濃度低于國際經濟合作與發展組織(OECD)提出的富營養化湖泊 8μg/L的臨界值[36].就本次觀測數據分析,鄱陽湖氮磷比在24:1左右.日本湖泊專家板本提出的當氮磷濃度比水平達到10:1～25:1之間時,藻類的生長與氮磷的濃度會呈現線性關系[37].研究表明[38-39],N:P大于 7:1,磷就為主導水體富營養化進程限的制性因子,故與其他淺水湖泊類似,鄱陽湖也是一個磷限制湖泊.根據以上數據可知,鄱陽湖已具備富營養化發生條件,但鄱陽湖并未出現“藻華”等嚴重富營養化問題,這主要是因為鄱陽湖是一個的過水性湖泊,換水周期較短,氮磷的積累效應不突出,這一特殊的水文特征,也成為鄱陽湖水水體尚未嚴重富營養化現象的重要原因[40].

表1 鄱陽湖水文地貌分區特征Table 1 The Characters of the Hydro-geomorphological sections in Poyang Lake

2.3 不同水文地貌分區下鄱陽湖豐水期水體的水質空間分布特征及其影響因素分析

由于野外布點限制,本文僅對前面 6個區域進行分析,由于未對信江撫河低流速河漫灘濕地型河口水域、鄱陽湖人工湖汊水域部分進行采樣,故無法分析這2個區域的情況.

表2 鄱陽湖全湖平均TSS、TN、TP和Chla濃度值Table 2 Average concentration of TN,TP,TSS and Chl a of Poyang Lake

表3 不同分區下TN、TP,TSS和Chla平均濃度值及標準差Table 3 Average TN, TP, TSS, Chla concentrations in different hydro-geomorphological areas

表 3顯示,在鄱陽湖水文地貌分區圖中的 6個區域中,湖泊北部的2個高流速水體區域TSS濃度是其他水域水體的3倍TN和TP濃度水平較高,但 Chl a濃度則在同等氮磷營養鹽條件下,其濃度水平低于全湖均值.而在低流速及流速空間差異較大的湖泊型過渡水域及河口三角洲水域中,TN、TP及Chl a濃度的高低則因流域不同而有所差異.湖泊東部的饒河信江潼津河河口水域TN、TP及Chl a濃度最高,湖泊南部的贛江中支、南支河口水域次之,湖泊西部的而修河贛江西支河口水域較低,湖泊中部的松門山島以南湖泊型水體區域最低.

從TSS濃度水平來看,主要表現為I>II>IV> VI>III>V,北部2個高流速水體區域TSS濃度水平要大大高于河口三角洲水域,約高出3倍左右.北部高流速水體區域的高濃度泥沙水平,主要是受到湖區采砂運砂等人為活動的影響,其次是由于水體流動速度快引起的底質再懸浮.在 3個河口三角洲水域中又以贛江中支南支河口三角洲水域的TSS濃度水平最高,這與贛江流域水土流失是鄱陽湖5個子流域中最嚴重直接相關[41].

從TN,TP營養鹽濃度分布來看,TN表現為VI>IV>II>I>V>III,TP則表現為IV>II>I>VI>V> III.受到外源、內源及湖泊水動力的影響,營養鹽濃度分布總體呈現出以下分區特點:(1)外源污染輸入為主的河口三角洲區域.一個是東部饒河信江潼津河河口低流速水域(VI)與南部贛江中支南支河口三角洲水域(IV),氮磷都處于湖區內最高濃度水平.贛江、饒河流域上游流域為江西省糧食主產區,農業非點源污染嚴重,氮肥使用量高[14],除了面源污染外,信江上游的磷礦開發[13,42]等多個因素對其下游水域營養鹽濃度有積極貢獻.由于流域沿途城鎮較多,位于東部饒河河口水域附近的鄱陽縣水產養殖業發達[13],含有大量有機物,氮磷營養鹽的生產及生活污水直接排放入湖,導致入湖營養鹽濃度水平偏高.而水域位于湖區東部湖灣及河口入湖三角洲區域,水體交換速度相較北部高流速水域更慢,其水動力條件更加有利于營養鹽的滯留.湖區西部的修水贛江西支河口三角洲水域及湖區中部的松門山島南部低流速湖泊性水域,氮磷營養鹽濃度最低.流域內以林地為主且人為活動影響相對較少區域的河口水域及靠近濕地且外源輸入較少的湖心水域氮磷濃度最低.修水流域林地覆蓋面積大,農業面源污染及工業生產企業較少[14],整體水平上較其他河口三角洲比較,外源污染輸入較少.而在松門山島南部低流速湖泊過渡水域氮磷濃度最低,此區域位于濕地自然保護區且為草型底質,水生植物的生長很大程度的吸收并消耗營養鹽,加上基本無外部污染源輸入及采砂活動影響,故保持了較好的低營養鹽水平.(2)內源污染為主、外源輸入次之的北部高流速水域.湖區北部2個高流速水體區域 TN濃度相對低于東部及南部河口三角洲水域,而 TP濃度保持與東部和南部河口三角洲水域相當.總體上看,北部2個高速流速水域主要受到湖泊采砂運砂等人類活動的影響,湖區周邊都昌、星子等城鎮工業生活污水排放及周邊農業非點源污染也對湖泊水域的水質惡化貢獻明顯.湖泊采砂運砂等人類活動及較快的水動力條件帶來的底泥再懸浮,引起的底泥中營養鹽釋放到上覆水,使得水體內營養鹽濃度增加.但是,由于區內水體交換速度較快,水動力條件導致氮磷滯留效應降低,故 TN濃度相對東部及南部河口水域偏低,而 TP濃度與湖區東部南部河口三角洲水域TP濃度水平相當,都處于0.08mg/L以上的高濃度水平.TP主要受到水域內TSS濃度的影響而呈現較高濃度水平,除去采砂活動造成的底質再懸浮向水體釋放出的 TP外,泥沙本身具有對磷的強烈吸附特征[43],使得 TP跟隨懸浮泥沙進行遷移運動,高TSS濃度的北部高流速水域內TP濃度也呈現較高水平.

Chl a濃度水平來表現為VI>IV>II>III>I>V.由于水體營養鹽水平、水溫及水動力條件是影響藻類生長的主要影響因素[16].在水溫條件相差不大的 7月份,水體營養鹽水平與湖泊水動力條件是影響 Chl a空間分布的重要因素.鄱陽湖區Chl a濃度分布主要呈現如下分區特點:(1)水體交換速度偏緩,營養鹽濃度較高的河口三角洲水域,Chl a濃度偏高.其中,湖區東部饒河信江潼津河河口三角洲水域 Chl a濃度最高,達到12.53μg/L,為所有區域中唯一一個平均值超過8μg/L的富營養化臨界值的水域,由于饒河流域上游鄱陽縣漁業較為發達[12],氮磷營養鹽豐富,且位于鄱陽湖東部湖灣,水流速度較緩,不利于水體交換,導致藻類生長.而贛江中支,南支河口三角洲水域流速空間差異較大,水體交換速度相對于饒河河口三角洲水域偏快,雖然營養鹽濃度較高,Chl a濃度僅次于饒河河口三角洲水域,但濃度比饒河河口三角洲水域低一倍左右.(2)水體交換速度快,營養鹽濃度水平較高的北部高流速水域,Chl a濃度偏低.在松門山島北部高流速過江水道水域,由于其高流速及高泥沙濃度的特征,導致藻類生長受到水體交換及光照條件的限制[28],呈現出高營養鹽濃度低 Chl a濃度的特征.(3)水體交換速度慢,且營養鹽濃度水平較低水域,Chl a濃度較低.松門山島南部湖泊型過渡水域水體交換速度慢,雖然營養鹽濃度處于全湖最低水平,但是 Chl a濃度并非全湖最低水平;而同等營養鹽濃度水平下,平均水體流速偏快一些的修水贛江西支河口三角洲水域Chl a濃度最低.

2.4 不同水文地貌分區下鄱陽湖豐水期水體TN,TP,TSS與Chl a之間的關系

影響鄱陽湖的水體水質參數濃度水平及空間分布的主要有上游流域營養鹽輸入,復雜的水動力條件及高泥沙濃度水平等 3個主要因素.下面通過參數間相關性分析,找出影響鄱陽湖水環境的主要因子.

表4 TN,TP,TSS與Chla之間的相關系數及顯著性水平Table 4 Relationships between TN, TP, TSS and Chla

由表4可以看出,在北部2個高流速水體區域及流速變化較大的贛江中支南支河口三角洲3個水域,TP與TSS濃度都在顯著性0.1的水平上呈現顯著相關;而此3個區域也恰好是懸浮泥沙濃度較高的3個區域,說明在高流速高泥沙濃度的水體中,TP與TSS具有較高的相關性,總懸浮泥沙濃度分布對湖泊內總磷的分布影響較大.同時,從康山到湖口由南至北貫穿鄱陽湖主航道沿水流方向上,由于此主航道剛好穿越 3個高泥沙濃度區域,故沿水流方向,TP與TSS變化規律較為一致.而由于途中都昌星子等城鎮城市工業生活污水的輸入[14-15],導致 TP濃度在這些城市所在點附近有所波動.如圖4所示.

圖4 康山到湖口鄱陽湖主航道TP,TSS沿水流方向變化規律Fig.4 Trends of TP, TSS concentrations along the flow direction from Kangshan station to Hukou Station

由于磷是鄱陽湖富營養化的限制因素,故在高泥沙濃度水域,泥沙已經成為了水質變化的主導因素,它不僅自身作為一種污染物影響湖泊水質,同時也影響著水體的營養鹽分布及富營養化程度.而在低泥沙濃度的河口三角洲區域(饒河信江潼津河河口三角洲水域及修河贛江西支河口三角洲水域),TP與TSS在此區域并不呈現相關性.因為這 2個水域不僅 TSS濃度本身偏低,且受到流域上游外源污染輸入的影響較大.

TN與TSS濃度總體上不具備顯著相關性.雖然有區域看似存在樣關性,但除去底質再懸浮因素及偶然性外,不具備普遍規律.總的規律上看,在高流速高泥沙濃度北部高流速水體區域,TN與TSS呈現負相關;而在河口三角洲區域TN與TSS則呈現正相關.

在Chl a與TN、TP的相關性分析中,總體上除偶然性外,在各區域不存在顯著相關性,且常常呈現負相關.可以看出,氮磷營養鹽濃度水平達到一定的數值后,若無大幅度濃度的改變,藻類生長并不會受到明顯影響,故水動力及水溫因素才是影響鄱陽湖藻類生長主導因素.由于夏季藻類生長,其生長過程中消耗水體中營養鹽,導致營養鹽濃度與葉綠素a濃度呈現負增長[44].

在Chl a與TSS的相關性分析中,由于泥沙影響水體透明度,導致藻類生長受限[25],Chl a與TSS在不同分區中總體上呈現不顯著負相關.但是在水體泥沙濃度相對較低且水體交換速度較慢的饒河信江潼津河河口三角洲水域,Chla與TSS呈現顯著正相關,表明若水體內懸浮泥沙濃度較低,泥沙所攜帶的營養鹽物質還是會促進藻類生長.

流域土地利用、水土保持措施及流域內污染物排放對下游湖泊的水質影響重大.治理贛江饒河流域上游的農業養殖業非點源污染及工業生活污水等點源污染排放,并提出有效的流域水土保持管理措施是從源頭改善鄱陽湖水質的重要手段.

鄱陽湖采砂活動日益頻繁,并且正在向南部湖區擴充.針對湖區采砂活動提出有效的管理辦法是防止鄱陽湖水體內源污染的必要措施.

由于水體交換速度快的是鄱陽湖藻類生長的限制性條件,假設鄱陽湖控湖工程建設,改變了鄱陽湖的水動力條件,減緩了水體交換速度,鄱陽湖將會有“藻華”爆發的可能.

3 結論

3.1 鄱陽湖全湖水體總懸浮泥沙濃度偏高,目前全湖平均懸浮泥沙濃度已達到2003年全湖平均懸浮泥沙濃度的 3倍.氮磷營養鹽水平已達到并遠遠超過富營養化湖泊標準,但并未出現藻類大范圍生長的情況,僅有饒河信江潼津河河口三角洲水域 Chl a達到了富營養化湖泊濃度水平.鄱陽湖氮磷比達到24:1,屬于磷限制淺水湖泊.

3.2 TSS,TN,TP與 Chl a在湖區內空間分布主要受到上游流域及湖泊周邊外源污染輸入及湖區內采砂活動等人為活動的影響. 特別對于北部高流速水體區域,采砂活動引起的水體的高泥沙濃度特征已經嚴重影響了鄱陽湖水質,不僅影響鄱陽湖“一湖清水”,還對水域內總磷濃度的增加貢獻明顯,對水體富營養化造成威脅.

3.3 鄱陽湖天然的水動力條件及水體交換周期是影響其水質變化及空間分布的另一個主要因素.在全湖范圍內,水體交換速度較快的北部高流速水域和南部贛江中支、南支河口三角洲水域,雖然TN,TP營養鹽濃度達到并遠遠超過湖泊富營養化水平,作為富營養化指示因子的 Chl a濃度水平卻低于營養化湖泊臨界值;而在水體交換較慢的東部及中部水域,在相同的營養鹽濃度水平下,Chla濃度則較高,尤其以饒河信江潼津河河口三角洲水域最為明顯.

3.4 鄱陽湖總懸浮泥沙對水質影響明顯,TP濃度與TSS濃度具有一定的相關性.鄱陽湖作為磷限制湖泊,泥沙除了自身是一種水質污染物外還是一種影響湖泊水體富營養化的重要因子. Chl a與TN,TP及TSS之間并不呈現顯著相關性,表明藻類的生長雖受到營養鹽等因素的制約,但當營養鹽濃度達到藻類生長水平后,水溫水動力等其他因素對藻類生長的影響更為顯著.

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致謝：感謝南昌大學葛剛教授對鄱陽湖水文地貌分區圖中針對分區方法所給出的建議.

Spatial distribution of water quality and its impacting factor in the wet season of Poyang Lake using the hydro-geomorphological partitions.

ZHANG Li1,2, CHEN Xiao-lin1,2*, ZHANG Yuan3, CHEN Li-qiong1, ZHANG Peng4
(1.State Key Laboratory of Information Engineering in Surveying, Mapping and Remote Sensing, Wuhan University, Wuhan 430079, China；2.Key Laboratory of Poyang Lake Wetland and Watershed Research, Ministry of Education, Jiangxi Normal University, Nanchang 330022, China；3.Hubei Environmental Monitoring Central Station, Wuhan 430079, China；4.Institute of Hydroecology, Ministry of Water Resources and Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430079, China). China Environmental Science, 2014,34(10)：2637～2645

Based on the in situ measurements from the field survey in July, 2011, the objective of this paper was to investigate the spatial distribution of the total suspended sediment (TSS), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), and chlorophyll a (Chl a), where their impacting factors were also studied by dividing the lake into 8 hydro- geomorphological partitions considering the hydrodynamic conditions. Results show that the TSS concentration was 33.65mg/L, which was three times higher than that of the average conditions before 2003. The N, P concentrations were 1.61mg/L and 0.075mg/L respectively, which appears much higher than the requirements of eutrophication. The average Chl a concentration was 5.99 μg/L, which was smaller than the threshold of being a eutrophic lake. Correlation analysis showed that TP and TSS were significantly correlated with each other in high sediment concentration regions, while no significant correlation was observed between the Chl a and other water quality parameters. In different hydro-geomorphological sections, due to pollution inputs from the watershed and sand mining activities within the lake, the TSS concentration of the northern high velocity water regions was three times higher than the river estuary area. TN and TP concentrations of the Ganjiang and Raohe river estuary area was larger than the northern high velocity water regions, where Xiuhe River estuary area andsome central lake area showed minimum TN and TP concentration. The hydrodynamics also played an important role in regulating the spatial distribution of TSS, TN, TP and Chl a in the lakes, Chl a concentration of the river estuary area was larger than the northern high velocity regions, while the Rao-Xin-Tong Jin River estuary area even reached 12.53μg/L, exceeding the low bound value of being a eutrophic lake.

t：Poyang Lake；nutrients；hydrodynamic conditions；water quality；hydro-geomorphological partitions

X143

：A

：1000-6923(2014)10-2637-09

張 琍(1981-),女,湖北武漢人,講師,武漢大學博士研究生,主要從事水環境方向研究.發表論文7篇.

2013-12-25

國家“863”項目(2012AA12A304);國家自然科學基金項目(41331174,41301366,41101415);國家重點實驗室儀器設備專項經費項目;鄱陽湖濕地與流域研究教育部重點實驗室(江西師范大學)開放基金項目(PK2012005)

* 責任作者, 教授, cxl@lmars.whu.edu.cn