洪澤湖水質(zhì)特征分析及評(píng)價(jià)

王霞 沈紅軍 劉雷 張?jiān)?/p>

摘要：洪澤湖是我國第四大淡水湖，是“南水北調(diào)”東線工程中重要的過水通道和調(diào)水泵站，其自身的水環(huán)境質(zhì)量必將影響北調(diào)水體的質(zhì)量。本文分析了2014-2017年7月洪澤湖水質(zhì)的變化趨勢，重點(diǎn)研究洪澤湖水質(zhì)的年際變化規(guī)律和年內(nèi)水質(zhì)指標(biāo)分類。結(jié)果顯示：（1）洪澤湖水體的整體水質(zhì)屬于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅳ類水質(zhì)，水體的主要污染物質(zhì)為TN、TP、COD;（2）洪澤湖年內(nèi)污染嚴(yán)重月份為3、4月份;（3）洪澤湖污染最為嚴(yán)重的是東南部和西南部湖區(qū)，有些水體已經(jīng)歸為劣Ⅴ類水體。

關(guān)鍵詞：洪澤湖;水質(zhì);評(píng)價(jià);富營養(yǎng)化

中圖分類號(hào)：X824 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）09-00-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.09.005

Analysis and assessment on water quality of Hongze Lake

Wang Xia，Shen Hongjun，Liu Lei，Zhang Yong

（Jiangsu Environment Monitoring Center， Nanjing Jiangsu 210036，China）

Abstract：Hongze Lake， the fourth largest fresh lake in China， works as an important water channel in the eastern route of the South-to-North Water project （the Project）. Consequently， it affects greatly the water quality for the diverted water of the Project. Based on monthly investigation for 12 sampling points over Hongze Lake， the water quality of Hongze Lake was evaluated. Results show that （1） water quality of the whole Hongze Lake was at Class IV according to GB 3838 -2002 standards with high concentrations in TN， TP and COD; （2） annually， the worst water quality in Hongze Lake occurred in March and April; （3） spatially， the worst water quality in Hongze Lake was found in the south-east and south-west lake areas， where the water quality was at Class V according to GB 3838 -2002 standards.

Keywords：Hongze Lake;Water quality;Assessment;Eutrophication

洪澤湖是我國第四大淡水湖，是淮河流域最大的平原湖泊型水庫。湖區(qū)已經(jīng)形成以三河入江為主流，以蘇北灌溉總渠為入海河道，輔以二河閘出廢黃河入海和經(jīng)由楊莊水利樞紐入新沂河，實(shí)現(xiàn)南北并疏，四渠分流，使洪澤湖成為以防洪調(diào)蓄為主，兼有灌溉、供水、水產(chǎn)、航運(yùn)和發(fā)電等多種功能綜合利用的水庫[1， 2]。同時(shí)，洪澤湖還是“南水北調(diào)”東線工程中重要的過水通道和調(diào)水泵站，洪澤湖自身的水環(huán)境質(zhì)量必將影響北調(diào)水體的質(zhì)量。因此，洪澤湖水質(zhì)的好壞將直接影響蘇北地區(qū)乃至淮海平原和山東半島人民的用水質(zhì)量與安全[3]。

很多學(xué)者通過長期野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)洪澤湖湖水在感官上混濁度較高，透明度低，總磷、總氮嚴(yán)重超標(biāo)，已連續(xù)多年處于富營養(yǎng)化。特別是在上游污染物隨洪水進(jìn)入洪澤湖或洪澤湖嚴(yán)重干旱的情況下，洪澤湖局部水環(huán)境嚴(yán)重超標(biāo)[2-6]。近年來，隨著洪澤湖流域工農(nóng)業(yè)的發(fā)展和人口的增加，流域內(nèi)大量工農(nóng)業(yè)和生活廢水排放入洪澤湖，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過水體的自凈能力，嚴(yán)重影響了洪澤湖水質(zhì)，破壞了濕地生態(tài)環(huán)境，并且導(dǎo)致湖區(qū)漁業(yè)資源的衰退[6]。因此，系統(tǒng)的評(píng)價(jià)洪澤湖水質(zhì)特征，對(duì)了解洪澤湖水質(zhì)現(xiàn)狀和保護(hù)“南水北調(diào)”工程的供水安全有重要意義。本研究根據(jù)洪澤湖形態(tài)和功能區(qū)特點(diǎn)在全湖設(shè)定12個(gè)采樣斷面，于2014年1月-2017年6月對(duì)湖泊水質(zhì)進(jìn)行定點(diǎn)月度調(diào)查，評(píng)價(jià)洪澤湖水質(zhì)現(xiàn)狀。本文主要的目標(biāo)是通過長期定點(diǎn)采樣觀測：（1）綜合評(píng)價(jià)洪澤湖目前水質(zhì)狀況;（2）評(píng)價(jià)洪澤湖不同湖區(qū)水質(zhì)狀況（3）分析洪澤湖主要水質(zhì)指標(biāo)的時(shí)間變化特征。本研究以期為湖泊管理部門對(duì)湖泊水質(zhì)主要指標(biāo)的宏觀掌握以及洪澤湖水質(zhì)改善措施的制定提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況與采樣點(diǎn)位置

洪澤湖（33°06′～ 33°40′N）是我國的第四大淡水湖，位于淮河流域下游。湖區(qū)東岸平直，其余岸線曲折多灣。湖泊平均水位為12.37 m，長65.0 km，最大寬度55.0 km，平均寬度24.26 km，面積1576.9 km2，最大水深4.37 m，平均水深1.77 m，蓄水量約為27.9×108 m?。湖區(qū)屬于北亞熱帶與南溫帶的過渡氣候，多年平均氣溫16.3 ℃，多年平均降水925.5 mm，汛期（6-9月）降水占全年降水的65.5%。湖水依賴地表徑流和湖面降水補(bǔ)給，入湖地表徑流主要在湖西部，包括淮河、漴潼河、池河、濉河、老濉河和新汴河，其中淮河入湖流量最大。出湖河道集中分布于湖東部，主要有三河、蘇北灌溉總渠和淮沭新河，其中三河為湖水下泄入江的主要河道，蘇北灌溉總渠和淮沭新河是洪澤湖分泄入海的主要河道。

本研究根據(jù)洪澤湖湖泊形態(tài)特征和功能區(qū)特點(diǎn)共設(shè)置12個(gè)采樣斷面，于2014年1月-2017年7月進(jìn)行月度采樣調(diào)查。

圖1 洪澤湖地理位置及采樣點(diǎn)分布

1.2 水質(zhì)樣品分析方法與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

湖泊調(diào)查基本按照《湖泊生態(tài)系統(tǒng)觀測方法》規(guī)范進(jìn)行。其中透明度（SD）采用塞奇式圓盤法;高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）采用酸性高錳酸鉀滴定法進(jìn)行測定;總氮（TN）采用堿性過硫酸鉀消解-鉬酸銨分光光度法測定;葉綠素a（Chla）采用熱乙醇提取法進(jìn)行測定。洪澤湖水質(zhì)評(píng)價(jià)準(zhǔn)參照GB 3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行，具體標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析采用R 3.2.4軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 洪澤湖水質(zhì)總體狀況評(píng)價(jià)

2014-2017年的年際平均值見表2。由表可知，洪澤湖溶解氧年均值均大于7.5mg/L，按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（ GB 3838 -2002） 符合Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，且全年變化幅度較小指標(biāo)比較穩(wěn)定。總磷2015全年均值及其2017年1- 7月均值均符合《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（ GB 3838 -2002）的Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，2014年和2016年均值達(dá)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（ GB 3838 -2002）III類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。總氮年均值均大于1.5mg/L，屬于嚴(yán)重超標(biāo)，屬于Ⅴ類水質(zhì)。化學(xué)需氧量COD均值達(dá)到III類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 洪澤湖空間水質(zhì)評(píng)價(jià)

圖2為2014-2017年洪澤湖各斷面溶解氧濃度。從圖2可以發(fā)現(xiàn)，洪澤湖2014-2017年全湖溶解氧都處于較高水平，均高于9mg/L，滿足I類水標(biāo)準(zhǔn)。此外，洪澤湖全湖的溶解氧并沒有顯示出很大的差異，分布較為均勻。

圖3為2014-2017年洪澤湖各斷面氨氮濃度。從圖3可以發(fā)現(xiàn)，除2016年外，其余幾年洪澤湖全湖各個(gè)斷面氨氮濃度處于0.5～1.0 mg/L之間，滿足地表水III類標(biāo)準(zhǔn)。但是在2016年，斷面10和斷面11的氨氮濃度超過了1.0 mg/L。

圖4為2014-2017年洪澤湖各斷面總氮濃度，可以發(fā)現(xiàn)，洪澤湖各斷面總氮濃度嚴(yán)重超標(biāo)，部分?jǐn)嗝婵偟獫舛瘸^2mg/L，超過地表水V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。更為嚴(yán)重的是，洪澤湖總氮濃度多年均維持在較高的水平，是洪澤湖最為主要的水體污染物。

圖5是2014-2017年洪澤湖各斷面總磷濃度，可以發(fā)現(xiàn)，洪澤湖各斷面水體總磷濃度基本維持在0.08～0.2 mg/L之間，基本滿足地表水II類和III類標(biāo)準(zhǔn)。

圖6為2014-2017年洪澤湖各斷面COD濃度變化趨勢，可以發(fā)現(xiàn)以斷面3、斷面6最為嚴(yán)重。總磷含量南部高于北部，在斷面10、斷面11嚴(yán)重超標(biāo)，濃度超過30 mg/L，屬于地表水IV水標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 洪澤湖主要水質(zhì)指標(biāo)時(shí)間變化特征

2014年1月-2017年7月，洪澤湖全湖CODCr的濃度在2014年4月份為12mg/L，到2015年7月為19mg/L（圖7）。在2016年年初COD含量明顯上升，但在2016年6月出現(xiàn)一定的下降趨勢。隨后，在2016年9月又有明顯增長但在2016年12月又有明顯下降。且在2016年后，誤差增大，說明在2016年后，水質(zhì)波動(dòng)情況比較劇烈，進(jìn)步說明了外源污染物進(jìn)一步加劇對(duì)水體的污染。

從洪澤湖總體水質(zhì)上而言，懸浮態(tài)的氮和可溶性有機(jī)氮占TN含量的75%～90%，其中懸浮態(tài)氮占TN的50%以上，無機(jī)氮含量僅占10%左右。氨氮的分布含量受人類活動(dòng)因素的影響，入湖口及其附近的湖面含量高于其他湖區(qū)，且隨肘間波動(dòng)較大，呈現(xiàn)不規(guī)則的變化趨勢（圖8）。

圖9為洪澤湖全湖總氮濃度的變化趨勢。由圖9可以發(fā)現(xiàn)，湖水中總氮含量檢出值普遍較高，且在2014- 2015年均高于1.5mg/L。2014-2015年全湖總氮濃度差異不大，但在2016年全湖總氮明顯分布不均，出現(xiàn)較大的差異。2016年1月只有0.259mg/L，達(dá)到最低值（圖9）。

湖水DO含量比較豐富，全年水體基本處于飽和狀態(tài)，但具體其數(shù)值隨季節(jié)變化而呈現(xiàn)規(guī)律性變化，在10月-次年2月水體DO處于較高飽和狀態(tài)，但在3-9月，由于湖中動(dòng)植物對(duì)DO的消耗而呈現(xiàn)下降趨勢。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，全湖平均DO含量為9.35mg/L，最高13.8mg/L，最低6.42mg/L（圖10）。

湖水總磷含量0.08～0.36mg/L，平均0.2mg/L。磷主要以懸浮態(tài)存在于水中，占總磷的75%。在2014年9月前后變化浮動(dòng)較大，含量削減了近一半達(dá)到0.077mg/L，在2014年12月-2016年6月，總磷含量呈現(xiàn)規(guī)律性上下周期變化，直到2016年8月總磷含量又達(dá)到了0.132mg/L。總體上來說，總磷含量在年初1-6月份含量較高，在夏秋季節(jié)含量下降（圖11）。

3 討論

淮河是洪澤湖水質(zhì)變化的主要根源[2]，近年來淮河流域以及淮河干流水質(zhì)改善，使洪澤湖水質(zhì)惡化趨勢得到遏止并有所好轉(zhuǎn)。但由于集中排污等原因，造成水質(zhì)時(shí)空分異性強(qiáng)，由此而引起的水污染事故仍未得到根本的解決[5-8]。洪澤湖水質(zhì)流域背景的威脅并未根本解除。湖泊及其流域的水質(zhì)問題取決于點(diǎn)（如工業(yè)企業(yè)和城市生活污染）、面（如農(nóng)業(yè)污染）兩種污染源的治理。對(duì)于點(diǎn)源污染的控制，可以通過嚴(yán)格的達(dá)標(biāo)排放，在短期內(nèi)取得顯著的戰(zhàn)果，而對(duì)于關(guān)系每家每戶的生活污染以及遍布整個(gè)流域的面狀農(nóng)業(yè)污染（如農(nóng)藥、化肥等）來說，要想根本解決，絕非短期內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)的。這也是近年來各級(jí)政府為此付出巨大努力卻未能取得理想效果的主要原因。應(yīng)該在繼續(xù)嚴(yán)格執(zhí)行“達(dá)標(biāo)排放”等措施的同時(shí)，加強(qiáng)城鎮(zhèn)生活污水的治理，調(diào)整流域內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)，大力推廣生態(tài)農(nóng)業(yè)，削減面源污染。應(yīng)該擴(kuò)展和深化治理的思路，通過推進(jìn)生態(tài)環(huán)境的改善和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展來綜合治理淮河流域及洪澤湖的水污染問題。

4 結(jié)論

（1）2014年-2017年上半年，洪澤湖水體的整體水質(zhì)按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（ GB 3838 -2002） 歸屬于Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，水體的主要污染物質(zhì)為TN、TP、COD，為富營養(yǎng)型湖泊，且存在有機(jī)污染，總體上是復(fù)合污染特征表現(xiàn)。（2）年度污染嚴(yán)重月份主要表現(xiàn)在3、4月份，污染程度隨時(shí)間而呈現(xiàn)周期性變化，且時(shí)間變化頻率不同，整體水質(zhì)有機(jī)污染有加重趨勢。（3）按觀測點(diǎn)位置來看污染最為嚴(yán)重的是湖泊流域的東南部和西南部，整體水質(zhì)湖泊的北部優(yōu)于南部，但是水質(zhì)均以Ⅳ類水體為主，且有些水體已經(jīng)屬于劣Ⅴ類水體。

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收稿日期：2019-07-12

作者簡介：王霞（1978-），女，碩士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測與評(píng)價(jià)研究。