陽澄湖西湖水源地富營養化時空變化特征分析

呂 文， 孫瑞瑞， 王 誠， 楊 惠， 楊金艷， 鄭蕓潔

(江蘇省水文水資源勘測局蘇州分局， 江蘇 蘇州 215042)

隨著長三角經濟和城市化的快速發展，太湖流域湖泊水質富營養化問題尤為突出[1]，造成了如2007年的太湖藍藻爆發[2]、無錫供水危機等難題,而氮、磷等營養鹽是湖泊富營養化的主要限制因子[3-4]，其中很多污染主要來自于湖泊上游河流，因此控制入湖河流富營養鹽輸入是湖泊保護的重要途徑[5-7]。陽澄湖是蘇州市重要的飲用水源地，也是著名的大閘蟹養殖基地，養殖業的繁盛也相應帶來了投放餌料，向水體排放N、P營養鹽[8]，另外陽澄湖的入湖河流主要分布在西部和西北部[9]，容易受到外源污染的沖擊，所以亟需對陽澄西湖水體進行富營養化監測。施陳江[10]、楊超[8]對陽澄西湖主要進水口水質及污染物通量進行了調查；梁長蓂[11]、張新華等[12]評價了陽澄西湖沿岸相城區水環境狀況，桂智凡等[13]、劉洋等[14]、湯永剛[15]對陽澄湖湖區營養化進程進行了評價分析。前人對于陽澄湖入湖河道和陽澄湖整體湖區水質進行了評價分析，但缺乏針對接納入湖河道較多的陽澄西湖水質的時空特征分析，因此本文基于陽澄西湖水源地3個監測點的采樣數據，探討陽澄西湖北部、中部、南部富營養化時空差異，為陽澄湖西湖水源地入湖河流監管防治提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

陽澄湖是太湖流域平原上的第三大湖泊，地處蘇州市相城區、工業園區和昆山市。陽澄湖水域總面積為117.4 km2，南北長約17.0 km，東西寬約11.0 km，湖中有二條東北—西南走向的狹長半島，把陽澄湖分為東湖、中湖和西湖。其中研究區域陽澄湖西湖約占總面積26.9%，平均水深約2.9 m。湖區水位變幅平緩，年變幅一般在1.2 m以下，平均水位3.2 m。

1.2 采樣與分析

陽澄湖西湖區域從南向北共布設3個監測點(圖1)，采樣時間每月采集1次。

圖1 陽澄西湖采樣點分布圖

水樣采集按HJ/T91-2002《地表水和污水監測技術規范》[16]，透明度(SD)采用賽氏盤測定。pH、溶解氧(DO)、水溫(WT)等采用美國哈希HQ40D多參數數字測定儀測定。總氮(TN)、總磷(TP)，氨氮(NH3—N)、高錳酸鹽指數(CODMn)等水質參數測定方法參照《水和廢水監測分析方法》[17]。葉綠素a(Chl.a)參考《浮游植物葉綠素a 測定的“ 熱乙醇法” 及其測定誤差的探討》[18]。營養狀態指數(TSI)計算，取Chl.a、SD及TP 數據，按照蔡慶華等[19]提出的湖泊富營養化評價綜合模型計算。水質評價標準參考地表水環境質量標準(GB3838-2002)[20]。

2 結果與討論

2.1 時間變化特征

將陽澄湖西湖南部、中部和北部3個監測點的2016年8月-2017年7月各月值進行平均，反映陽澄湖西湖區整體營養狀態時間變化特征(圖2)。

陽澄湖西湖TSI全年平均值為62.8，為中度富營養狀態。Chl.a全年平均值為16.0 μg/L，將6月極低值剔除，可知陽澄湖西湖TSI和Chl.a整體呈春夏單峰型。春季隨著氣溫的升高，水溫升高，光照適宜[21]，DO偏高，浮游植物增殖能力加強，Chl.a增大，至4月達到峰值。夏季光照強烈、水溫過高，反而抑制了浮游植物的繁殖[22]。

湖區TN均值為1.67 mg/L，Ⅴ類；NH3—N均值為0.22 mg/L，Ⅱ類；TP均值為0.111 mg/L，Ⅴ類。N、P營養鹽時間變化趨勢差異較大。TN和NH3—N整體呈冬季單峰型，自春季逐漸下降，至盛夏低谷，之后逐漸上升，在11月份達到峰值。與許梅等[23]在太湖入湖河流中的觀測結果一致，即冬春季節氮含量高，夏秋季節相對含量低的特點，可能與河道輸入有關，夏秋季為豐水期，同時農業活動正處于減弱期收獲期，外源營養鹽輸入減少[24]。TP逐月變化趨勢不明顯，整體來說，TP夏、秋兩季相對于冬、春兩季濃度較高，與桂智凡等[13]監測結果一致，可能與湖泊養殖餌料碎屑沉積[15]、氣溫升高、底泥釋放[25]有關。雖然N、P營養鹽時間變化趨勢差異較大，但濃度均已不構成限制，在氣溫和光照適宜時，藻類繁殖旺盛。

2.2 空間變化特征

將陽澄湖西湖北部、中部、南部2016年8月-2017年7月逐月水質監測結果進行分析，結果見圖2。并以陽澄湖西湖區營養狀態及主要水環境參數的年平均值為參照，分別計算了南部、中部、北部3個湖區營養狀態及主要水環境參數的年平均值相對于年平均值的距平系數(η)，以便更加直觀分析湖區空間分異特征，結果見圖3。

研究區南部各月TSI基本>60，為中度富營養狀態，其中4月高達75.2，接近重度富營養狀態。中部除7、8月TSI略>60，其余均為輕度富營養狀態。研究區北部3-10月，除6月外的整個生長季，TSI均>60，為中度富營養狀態，但在晚秋和冬季均為輕度富營養狀態。整體來看，研究區南部各月TSI高于北部和中部，營養狀態較差。這與2010年陽澄湖西湖區營養狀態空間分異特征一致[26]。Chl.a各湖區大小情況與TSI基本一致。研究區南部平均Chl.a為29.0 μg/L，變幅為4.7～37.2 μg/L；研究區中部平均Chl.a為9.9 μg/L，變幅為1.4～29.0 g/L研究區北部平均Chl.a為12.7 μg/L，變幅為3.3～24.2 μg/L。研究區南部平均值最大，分別為中部、研究區北部的2.9、2.3倍。對應SD各湖區大小情況與Chl.a相反。研究區南部SD平均值為0.51 m，高于中部，北湖SD平均值0.69、0.75 m,研究區南部較高的Chl.a降低了水體SD。

N、P營養鹽各湖區情況與營養狀態基本一致，研究區南部營養鹽濃度值均不同程度高于中部和北部，距平系數高達15.1%～25.6%。研究區南部TN均值為1.81 mg/L，分別高出中部、北部3.4%、30.5%。研究區南部NH3—N均值為0.24 mg/L，分別高出中部、北部36.0%、19.1%。研究區南部TP均值為0.141 mg/L，分別高出中部、北部12.9%、46.3%。這說明陽澄湖西部湖區營養鹽空間分異較大，與湖區營養狀態空間分異狀態基本對應，高營養鹽的研究區南部Chl.a和TSI也高于中部、研究區北部。梁長蓂[26]統計分析陽澄湖區2002-2012年水環境參數，發現北側總體指標優于南側。但反映有機污染的CODMn除了整個湖區全年變化平緩外，各湖區空間差異也較小，距平系數僅為1.0%～3.8%。陽澄湖作為過水性湖泊，湖內水質直接受上游來水的影響，湖區N、P營養鹽空間分異可能與入湖河道水質有關。據陽澄湖西湖進水口監測結果顯示，白兔涇TN、TP含量2011年相比其它河流較高[8]。陽澄湖西湖的主要入湖河道中，污染物通量主要來自南部的里塘河[27]。入湖河道中，南部的河道污染物量相比北部和中部大，可能影響了陽澄西湖湖區水質現狀。

圖2 2016-08-2017-07陽澄湖西湖區各監測點營養狀態及水環境參數變化特征

圖3 陽澄湖西湖區各監測點營養狀態及水環境參數分異特征

3 結 論

(1)陽澄湖西湖為中度富營養狀態，TSI和Chl.a整體呈春夏單峰型，與氣溫的夏季單峰型年內變化基本一致。由于豐水期營養鹽輸入減少，TN和NH3—N整體呈冬季單峰型，但TP夏、秋兩季相對于冬、春兩季濃度較高，可能與底泥釋放有關。雖然N、P營養鹽時間變化趨勢差異較大，但濃度均已不構成限制，在氣溫和光照適宜時，藻類繁殖旺盛。

(2)陽澄湖西湖區營養狀態、Chl.a和N、P營養鹽各湖區情況差異基本一致，即研究區南部營養狀態劣于中部和北部，N、P營養鹽均不同程度高于中部和北部，可能與入湖河道水質空間差異有關。南部的河道污染物入湖負荷高于北部和中部，需要加強南部入湖河流的監管，控制入湖河流的營養鹽輸入。