程海水環(huán)境現(xiàn)狀研究

肖高林，嚴(yán)谷芬，楊廣萍

（云南省環(huán)境科學(xué)研究院，云南昆明650034）

程海水環(huán)境現(xiàn)狀研究

肖高林，嚴(yán)谷芬，楊廣萍

（云南省環(huán)境科學(xué)研究院，云南昆明650034）

應(yīng)用程海2009年10月—2010年9月的水質(zhì)監(jiān)測資料，分析了程海的水質(zhì)現(xiàn)狀及運(yùn)動變化趨勢，結(jié)果顯示，除1＃采樣點(diǎn)為Ⅳ水質(zhì)外，2＃～9＃采樣點(diǎn)都為Ⅲ類水質(zhì)。1＃采樣點(diǎn)水質(zhì)較劣的原因是該點(diǎn)處于程海常年主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向。

水質(zhì)監(jiān)測；水質(zhì)現(xiàn)狀；變化趨勢；污染源；程海

1 流域概況

程海湖盆地地處青藏高原與云貴高原的銜接部位，云南省麗江市永勝縣中部，世界自然遺產(chǎn)“三江并流”金沙江中段，地理坐標(biāo)東經(jīng)100°38′～100°41′，北緯26°27′～26°38′。距麗江市古城約102km，距永勝縣城45km。程海湖東、西、北三面環(huán)山，南面地勢平坦。東面為碎屑巖組成的高山地形，最高海拔2603.7m，坡度較緩；西面為玄武巖組成的連綿不斷的陡峭高山，最高海拔2647.3m，坡陡谷深；北面為碳酸鹽巖組成的中山地形，最高海拔2437.2m；南面坡谷地發(fā)育，是主要的農(nóng)業(yè)耕作區(qū)。

程海湖形狹長，呈南北向，北深南淺。湖區(qū)位于金沙江河谷地帶，屬中亞熱帶高原季風(fēng)氣候，盛行南風(fēng)，年平均氣溫19.1℃，最冷月平均8～11℃。湖區(qū)光照充足，日照時數(shù)2500～2750h。

程海是一個封閉性的內(nèi)陸構(gòu)造湖泊，水量補(bǔ)給主要是湖面降水、陸面徑流和仙人河隧洞工程雨季補(bǔ)水。2000年后仙人河未向程海補(bǔ)水，降雨為流域水資源的主要來源。

2 水環(huán)境研究現(xiàn)狀

2.1 樣點(diǎn)設(shè)置

在程海湖湖北、湖中、湖南設(shè)置3個斷面，每個斷面左、中、右3個采樣站，一共9個采樣站。

2.2 采樣時間

2009年10月—2010年9月，每月15日采樣1次。其中，水華發(fā)生期間加密采樣，合計(jì)采樣15次。

2.3 實(shí)驗(yàn)室分析方法

采用國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法，有關(guān)操作和質(zhì)量控制按《HJ／T91-2002地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》、《水或廢水監(jiān)測分析方法》第四版中的A類方法進(jìn)行。

3 主要污染物調(diào)查分析

3.1 水溫

2009年10月—2010年9月項(xiàng)目實(shí)施期間，程海水溫動態(tài)圖如圖1所示。

項(xiàng)目實(shí)施期間，湖水水溫測值9.0～28.0℃，年內(nèi)變動有一個波峰一個波谷。月平均最高水溫25.3℃，在2010年9月出現(xiàn)，此時是水溫的波峰；月平均最低水溫為12.1℃，出現(xiàn)于2010年2月，此時為年內(nèi)水溫變動的波谷。

研究期間，程海水溫垂直分布情況見圖2。

圖2中顯示：水溫垂直分層上，湖表層年平均水溫最高，湖最底層水溫最低，但由表層到底層，水溫并不是逐步降低，出現(xiàn)一個由10.0m水深處到15.0m水深處水溫反而升高的現(xiàn)象，5.0m水深處水溫比15.0m水深處年平均水溫偏低5.1%。由于程海無水溫垂直觀測的系列數(shù)據(jù)，本研究只是測定采樣時水溫瞬時值，現(xiàn)在還無法解釋出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因，很可能是測定值僅僅是采樣時水溫的瞬時值，統(tǒng)計(jì)結(jié)果與自然存在的現(xiàn)象出現(xiàn)了較大的誤差。像程海這樣平均水深超過25m的深水湖泊，采用先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行高密度長周期的水溫觀測研究，了解與掌握水溫的垂直分層十分重要，這是認(rèn)識湖水運(yùn)動、水動力條件，建立以湖泊水動力學(xué)為基礎(chǔ)，迭加營養(yǎng)鹽、浮游藻類、透明度、懸浮物質(zhì)、水質(zhì)現(xiàn)狀、富營養(yǎng)化狀況、水華爆發(fā)預(yù)測模擬、工程評估等大型的水環(huán)境管理模型的基礎(chǔ)，只有這樣，才能促使湖泊科學(xué)研究與湖泊保護(hù)的現(xiàn)實(shí)需求互相適應(yīng)，使科學(xué)技術(shù)研究能夠具體地指導(dǎo)人們的社會經(jīng)濟(jì)實(shí)踐，促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展。

3.2 透明度（SD）

2009年10月—2010年9月項(xiàng)目實(shí)施期間，程海水體透明度測值范圍1.0～4.0m，年平均2.8m。周年中，湖水透明度12月最好，而且，1月、2月、3月、4月、6月、9月共7個月水體平均透明度都超過3.0 m，證明程海水的潔凈程度還處于良好狀態(tài)。但是，不容樂觀的是：程海水體平均透明度最低時只有1.25m，全年中水體平均透明度低于

2.0 m的有2個月，而且都出現(xiàn)在藍(lán)藻水華分解時期或水生高等植物衰亡分解時期，此時，水體中的膠體物質(zhì)、懸浮物質(zhì)、浮游植物、微生物等含量較高，懸浮于水體影響透明度。

透明度水平分布情況很直觀地代表各個采樣點(diǎn)水質(zhì)好壞程度。圖4中顯示：程海水體透明度以5＃采樣點(diǎn)和7＃采樣點(diǎn)最好，9＃采樣點(diǎn)最差，湖中心5＃采樣點(diǎn)透明度并未明顯偏好。

3.3 濁度

項(xiàng)目實(shí)施期間，程海湖水濁度2.4～69.7mg／L，年平均6.4 mg／L，最低值和最高值都出現(xiàn)在1＃采樣點(diǎn)。最低值出現(xiàn)在冬季2009年12月（同期水體透明度達(dá)到年內(nèi)最高）；最高值出現(xiàn)于春季2010年5月的水樣中，此時，春季水華形成，藻類葉綠素含量高達(dá)368.91 mg／L，過量的浮游藻類生長，使水體濁度達(dá)到最高值。

圖5中顯示：程海水體濁度有3次高峰出現(xiàn)，其中，春季5月水華暴發(fā)期間，水體濁度出現(xiàn)年內(nèi)最高峰，高于年平均值190.6%；第二高峰值出現(xiàn)于夏末的8月，高于年平均值71.9%；第三高峰值出現(xiàn)于夏季的7月，高于年平均值34.4%。這些高峰的出現(xiàn)均與浮游植物生物量大小的關(guān)系十分密切，因此，可以得出結(jié)論：影響程海濁度的第一因素是浮游植物的生物量大小，其次才是水中所含有的泥沙、粘土、有機(jī)物和無機(jī)物等懸浮物質(zhì)。

濁度在各個采樣點(diǎn)的水平分布狀況從另一側(cè)面表征了湖泊水質(zhì)清澈程度和沉水植物對光能的可獲得程度，圖6中可清楚看到濁度的水平分布狀況：程海濁度也是在湖西北部的1＃采樣點(diǎn)最高，9＃采樣點(diǎn)次高，2＃和3＃采樣點(diǎn)相對較高，8＃采樣點(diǎn)最低。如前面的分析，程海的濁度與水體浮游生物密切相關(guān)，8＃采樣點(diǎn)剛好處于程海常年主導(dǎo)風(fēng)的上風(fēng)向位置，所以，年度濁度的平均情況為全湖最低；而1＃采樣點(diǎn)剛好處于程海常年主導(dǎo)風(fēng)的下風(fēng)向位置，風(fēng)力運(yùn)動的結(jié)果，使浮游藻類堆積于1＃采樣點(diǎn)，特別是春季水華暴發(fā)季節(jié)，1＃采樣點(diǎn)的濁度是全湖平均值的3.7倍。濁度在程海湖中的垂直分布狀況見圖7。濁度在程海水柱中，除底層采樣點(diǎn)明顯偏高外，表層水中略高，其他層差異不大。底層濁度偏高大多是由于采樣時對水底有攪動，引起水底沉積物懸浮，而非藻類較多。

3.4 三氧（DO、BOD5、CODMn）

水中三氧（DO、BOD5、CODMn）是研究湖泊水環(huán)境最基本的參數(shù)。DO代表水中分子態(tài)氧，對所有需氧水生生物的新陳代謝有著非常重要的環(huán)境意義，同時還影響著營養(yǎng)物質(zhì)的溶解度和生物可利用性，控制著整個水生生態(tài)的生產(chǎn)力水平。BOD5是水中有機(jī)物的基本估量指標(biāo)，是指在規(guī)定條件 （20℃±1℃）下，微生物分解水中某些可氧化的有機(jī)物，在其進(jìn)行生物化學(xué)過程中所消耗的溶解氧的量，它間接表示水中有機(jī)物的含量。CODMn作為有機(jī)物相對含量的綜合指標(biāo)之一，它的測定能反映水中還原性物質(zhì) （包括有機(jī)物、亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等）和一部分有機(jī)物質(zhì)的含量。同時研究DO、BOD5、CODMn含量及其動態(tài)分布，對于理解水生生物的分布、生長、行為、代謝強(qiáng)度以及非生物區(qū)化學(xué)反應(yīng)動態(tài)平衡等非常重要。

圖8、圖9、圖10分別給出程海湖水體中DO、BOD5、CODMn含量周年變動曲線、水平分布狀況、垂直分布情況。

程海湖DO含量范圍4.67～12.19mg／L，年平均7.41mg／L，最低值出現(xiàn)于2009年11月5＃采樣站底層采樣點(diǎn)，最高值出現(xiàn)在2010年8月9＃采樣點(diǎn)。DO受大氣補(bǔ)充量及浮游植物和大型水生植物光合作用強(qiáng)度的輸入影響，又受到化學(xué)與生物氧化消耗之間平衡的控制，年內(nèi)有一定程度波動，其中8月出現(xiàn)最高峰 （圖8），低谷出現(xiàn)在11月。水平分布在1＃采樣點(diǎn)、2＃采樣點(diǎn)含量稍高，而湖中心7＃采樣點(diǎn)和5＃采樣點(diǎn)含量稍低，這是因水運(yùn)動、湖泊充氧和浮游生物活動而異。但9個采樣點(diǎn)的差異不大，其差異在6.0%以內(nèi)。垂直分布由水表至水的深處略有下降，底層的含量相當(dāng)于水表層含量的96.6%，差異也不大。實(shí)際上，像程海這樣浮游植物生物量大的富營養(yǎng)湖泊，DO晝夜變化幅度甚至比年變動幅度大，白天是增氧過程，水體中DO含量高，會出現(xiàn)DO過飽和現(xiàn)象，夜間是耗氧過程，水體中DO含量下降，如耗氧性物質(zhì)增多，水中微生物活動劇烈，甚至?xí)霈F(xiàn)大氣中的O2來不及補(bǔ)充水中的O2，使DO趨于零，但在程海中未見DO為零的報道。程海水體中DO晝夜變化、垂直變化的范圍和程度，有待后續(xù)研究中關(guān)注。

程海BOD5含量在0.11～11.55mg／L，平均2.07mg／L。年內(nèi)低谷出現(xiàn)在冬季12月—1月，高峰出現(xiàn)在5月，與浮游植物水華爆發(fā)與分解關(guān)系密切。水平分布1＃采樣點(diǎn)最高，7＃采樣點(diǎn)最低，二者相差1.00mg／L，折成百分率相差62.1%。水平分布的規(guī)律：水體中單位含量由湖北部—湖中部—湖南部逐漸降低，由湖西部—湖中部—湖東部也逐漸降低，湖西北部最高，湖東南部最低。垂直分布由表層至20.0m水層逐漸降低，降低幅度為17.5%，但底層處突然升高，較20.0m水層處升高的幅度達(dá)29.8%。

程海CODMn濃度在2.66～11.70mg／L，平均5.15mg／L，最低值出現(xiàn)在2009年10月的湖中心5＃采樣點(diǎn)，最高值出現(xiàn)在2010年5月春季水華暴發(fā)時的1＃采樣點(diǎn)。CODMn年變動與BOD5的年變動十分相似，冬季12月時出現(xiàn)低谷，春季5月時形成高峰。水平分布在1＃采樣點(diǎn)最高，4＃采樣點(diǎn)和8＃采樣點(diǎn)最低，二者相差0.44mg／L，折成百分率相差9.1%，規(guī)律是：CODMn含量由湖北部—湖中部—湖南部遞減，湖東部高于湖西部和湖中部，而湖西部與湖中部含量相當(dāng)。垂直分布由表層至20.0m水層逐漸降低，不過，降低幅度只有4.4%，差別不大，到湖底層又比20.0m水層處有所升高，升高的幅度只有3.3%，差別也較小，即CODMn含量由水表層至水底層的水柱中雖略有變化，但總體上來說差別較小。

3.5 二氧化碳（CO2）

CO2是湖水中重要的溶解性氣體，主要來源于水生動植物呼吸作用、微生物活動、有機(jī)物分解和空氣的吸收，是判別水體是否在近期內(nèi)受到有機(jī)污染的重要指標(biāo)。項(xiàng)目研究了程海湖水中的游離二氧化碳和侵蝕性二氧化碳，研究結(jié)果為2項(xiàng)目全部未檢出，表明程海水體有機(jī)污染并非新近突然增加，而是日積月累的結(jié)果。

4 水環(huán)境現(xiàn)狀評價

為了更直觀清晰地了解程海湖水環(huán)境現(xiàn)狀，項(xiàng)目組依據(jù)程海湖水環(huán)境保護(hù)目標(biāo)— “程海水質(zhì)除pH和F離子外，其余指標(biāo)應(yīng)達(dá)到國家地表水水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)”，對照《GB3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值對研究期間程海水質(zhì)進(jìn)行評價。其中，非離子氨由于影響因素眾多，計(jì)算上的繁雜，國家在2002版本的修訂中取消了該項(xiàng)目，本研究參照上一版國家標(biāo)準(zhǔn)《GB3838-1999地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值（≤0.02mg／L），僅對其超標(biāo)率進(jìn)行評價，不作水質(zhì)類型的評價與評述。

4.1 各個月份水質(zhì)評價

2009年10月—2010年9月，程海水質(zhì)現(xiàn)狀及其評價結(jié)果見表1。

由表1中可以看出：2009年10月—2010年9月，程海水質(zhì)綜合評價為Ⅲ類水質(zhì)，超標(biāo)項(xiàng)目有非離子氨、TP、CODMn、TN、DO。盡管項(xiàng)目實(shí)施期間年度水質(zhì)評價達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)，但其中有6個月（1月、4月、5月、8月、9月、12月）水質(zhì)類別為Ⅳ類（主要因TP、TN超標(biāo)），另外幾個月雖然水質(zhì)保持Ⅲ類，但TP、TN的含量已經(jīng)十分逼近Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值。

需要說明的是：我國幅員遼闊，水環(huán)境類型十分復(fù)雜多樣，國家在水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)制定過程中，考慮到我國主要大江大河和湖泊水庫TN、TP等物質(zhì)含量本底值都較高的現(xiàn)狀，制定國家標(biāo)準(zhǔn)時基本上都放寬了標(biāo)準(zhǔn)限值，特別是對湖泊富營養(yǎng)化有重要影響的氨氮、總氮和總磷。對照國際上公認(rèn)的湖泊富營養(yǎng)化發(fā)生濃度：TN 0.20mg／L，TP 0.02mg／L，這兩個值剛好是我國《GB3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)限值。又例如：氨氮僅僅是氮的一種存在形態(tài)，而在《GB3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中5個類別評價標(biāo)準(zhǔn)，就有4個類別氨氮與總氮的評價標(biāo)準(zhǔn)是一樣的。即現(xiàn)行的評價標(biāo)準(zhǔn)中個別指標(biāo)存在明顯的不合理性。另一方面，我國現(xiàn)行水環(huán)境質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)沒有基于流域水生態(tài)系統(tǒng)與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的特點(diǎn)考慮，也沒有考慮湖泊富營養(yǎng)化引起的水質(zhì)水生態(tài)安全，缺乏水環(huán)境基準(zhǔn)的研究工作，也沒有將人群健康考慮到水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系之內(nèi)。因此，國家現(xiàn)行的水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) （包括污染物排放標(biāo)準(zhǔn)）應(yīng)用于個性特征十分鮮明的程海湖，存在標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性、可靠性和反映實(shí)際情況的準(zhǔn)確性等諸多問題。由此，項(xiàng)目組認(rèn)為：雖然程海湖水質(zhì)現(xiàn)狀評價的結(jié)果能基本達(dá)到水質(zhì)類別要求，但并不樂觀。

4.2 各采樣點(diǎn)水質(zhì)評價

程海各采樣點(diǎn)水質(zhì)現(xiàn)狀與評價結(jié)果見表2。

利用項(xiàng)目實(shí)施期間（2009年10月—2010年9月）研究結(jié)果對程海9個采樣點(diǎn)的水質(zhì)進(jìn)行評價，其結(jié)果是：除1＃采樣點(diǎn)為Ⅳ水質(zhì)外，2＃～9＃采樣點(diǎn)都為Ⅲ類水質(zhì)。1＃采樣點(diǎn)水質(zhì)較劣的原因是該點(diǎn)處于程海常年主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向，藍(lán)藻水華發(fā)生后，藻體被吹于1＃采樣點(diǎn)附近堆積，藻細(xì)胞腐爛分解，釋放營養(yǎng)鹽造成該采樣點(diǎn)水質(zhì)惡化，是一種內(nèi)源污染現(xiàn)象。

Study on W ater Quality Status of Chenghai Lake

XIAO Gao-lin，YAN Gu-fen，YANG Guang-ping
（Yunnan Institute of Environmental Science，Kunming Yunnan 650034，China）

Thewater quality status of Chenghai Lakewas analyzed aswell as its trend based on thewatermonitoring data from the October of2009 to the September of2010.The results showed that thewater quality from the site two till site nine reached the third class of nationalwater quality standard except that the site one was the fourth class. The reason for theworsewater quality in the site onewas that its location was in the downwind direction of the lake.

water qualitymonitoring；water quality status；trend；pollution source；Chenghai

表1 2009年10月—2010年9月程海水質(zhì)現(xiàn)狀與評價 （mg／L）

表2 程海湖各個采樣點(diǎn)水質(zhì)現(xiàn)狀與評價 （mg／L）

X52

A

1673-9655（2015）05-0011-06

2014-03-17