洱海溶解氧、五日生化需氧量變化趨勢及影響因素分析

周字能

(云南省生態環境廳駐大理州生態環境監測站，云南 大理 671000)

0 前言

洱海地處瀾滄江、金沙江和元江三大水系分水嶺地帶，屬瀾滄江—湄公河水系，位于漾濞江左岸一級支流西洱河的中上游，地理坐標東經99°32′～100°27′、北緯25°25′～26°16′[1]。洱海流域面積2565km2，法定最高水位1966m時庫容為29.59億m3，湖面面積252km2，湖岸線全長129km，南北長42km，東西寬3～9km，最大水深21.3m，平均水深10.8m。洱海流域氣候濕潤，是典型的亞熱帶高原季風氣候，干濕季明顯。據大理氣象臺30年氣象資料分析，湖區平均氣溫15.1℃，水溫常年在10.0℃～20.0℃，屬暖性湖泊。流域降雨主要受孟加拉灣氣流影響，水汽來源于西南方向，降雨總體呈現出西北多、東南少的區間分布格局，流域多年平均降雨量928mm，年內分配極為不均，85%～95%的雨量集中在5—10月，5%～15%的降雨在當年的11月—次年的4月。

洱海流域境內有彌苴河、永安江、羅時江、波羅江、西洱河及蒼山十八溪等大小河溪117條[2]，主要入湖河流29條，出湖口有西洱河和引洱入賓工程2個。

洱海作為我國城市近郊保護最好的湖泊之一，其保護起步較早，自1973年全國第一次環保大會以來，經歷了傳統的污染治理(2002年以前)、保護與治理(2003—2008年)、生態文明建設(2009年至今)三個階段。但洱海分別在1996年、2003年、2013年暴發了3次較為嚴重的水華。洱海藍藻水華暴發，水生態遭遇嚴重危機，給人民敲響了警鐘，民眾對洱海的認知發生了重大轉變[3]。2015—2019年5年中，洱海水質有31個月達到Ⅱ類，29個月達到Ⅲ類。本次通過對洱海2015—2019年連續5年的DO、BOD5監測結果進行分析研究，探索洱海水中溶解氧及有機污染物的變化規律。

1 監測內容和方法

1.1 監測內容

溶解氧(DO)。溶解于水中的分子態氧稱為溶解氧，水中溶解氧的含量與大氣壓、水溫及含鹽量等因素有關。DO對所有需氧水生生物的新陳代謝有著非常重要的環境意義，同時還影響著營養物質的溶解度和生物可利用性，控制著整個水生生態的生產力水平。DO 濃度能夠反映出水體受到的污染程度，特別是有機物的污染程度，是衡量水質的重要指標。清潔地表水溶解氧含量接近飽和，當有大量藻類繁殖時，溶解氧可過飽和。當水體受到有機物質、無機還原物質污染時，溶解氧含量降低，甚至趨于零，此時厭氧微生物繁殖活躍，水質惡化。水中溶解氧低于3～4mg/L時，許多魚類呼吸困難；繼續減少，則會窒息死亡[4,5]。

生化需氧量(BOD)，是水中有機物的基本估量指標。BOD5是指在規定條件(20℃±1℃)和有溶解氧的條件下培養5d，好氧微生物在分解水中有機物的生物化學氧化過程所消耗的溶解氧量。它間接表示水中有機物的含量[4,5]。

1.2 監測方法

依據《HJ /T91-2002地表水和污水監測技術規范》《HJ 495-2009水質采樣方案設計技術規定》《HJ 494-2009水質采樣技術指導》，根據國家、省、州生態環境保護部門對采樣斷面布設及采樣點的要求，洱海從南向北布設4個取樣斷面，3個斷面從東向西分別設置3條垂線，1個斷面布設2條垂線，在每條垂線上布設上、下2個采樣點位，全湖共布設22個采樣點位。采樣頻率為每月1次，全年取樣12次，采樣時間為每月10日前。溶解氧(DO)水樣采取加1mL硫酸錳、2mL堿性碘化鉀現場固定，分析采用GB 7489-87碘量法測定[2，3]。五日生化需氧量(BOD5)采用GB 7488-87 稀釋接種法中不經稀釋水樣的測定方法進行測定[2，3]。

2 監測結果及分析

2.1 監測數據采集

引用2015—2019年5年洱海DO、BOD5常規監測數據資料[6]。

表1 洱海2015—2019年DO、BOD5月均值統計表 (mg/L)

表2 2015—2019年DO、BOD5季度均值(mg/L)

表3 地表水環境質量標準DO、BOD5標準限值 (mg/L)

2.2 洱海DO、BOD5評價分析

以地表水環境質量標準(GB 3838-2002)對洱海2015—2019年DO、BOD5進行綜合評價。

從表1及圖1可以看出，2015—2019年，洱海DO值在5.47～8.47mg/L，最低值出現在2019年9月，最高值出現在2019年1月，5年期間洱海DO值達到Ⅰ類水質標準20個月，達到Ⅱ類水質標準35個月，達到Ⅲ類水質標準5個月(2015年7月、9月，2016年9月，2018年8月，2019年9月)。洱海BOD5值在1.0～3.2mg/L，最低值出現在2016年11月和2018年3月，最高值出現在2018年8月、10月，5年期間洱海有58個月BOD5達到Ⅰ類水質標準，2個月(2018年8月、10月)達到Ⅲ類水質標準。具體為2015年DO值5.80～7.75mg/L，年平均值為6.86mg/L，達到Ⅰ類水質標準1個月，Ⅱ類水質標準9個月，Ⅲ類水質標準2個月；BOD5值在1.6～2.7mg/L，年均值為2.3mg/L，全年BOD5達到Ⅰ類水質標準。2016年DO值5.80～8.10mg/L，年平均值為7.35mg/L，達到Ⅰ類水質標準5個月，Ⅱ類水質標準6個月，Ⅲ類水質標準1個月；BOD5值在1.0～2.8mg/L，年均值為2.0mg/L，全年BOD5達到Ⅰ類水質標準。2017年DO值6.20～8.40mg/L，年平均值為7.44mg/L，達到Ⅰ類水質標準7個月，Ⅱ類水質標準5個月；BOD5值在1.2～3.0mg/L，年均值為2.0mg/L，全年BOD5達到Ⅰ類水質標準。2018年DO值5.52～7.98mg/L，年平均值為7.06mg/L，達到Ⅰ類水質標準3個月，Ⅱ類水質標準8個月，Ⅲ類水質標準1個月；BOD5值在1.0～3.2mg/L，年均值為2.0mg/L，11個月BOD5達到Ⅰ類水質標準，1個月BOD5達到Ⅲ類水質標準。2019年DO值5.47～8.47mg/L，年平均值為7.20mg/L，達到Ⅰ類水質標準4個月，Ⅱ類水質標準7個月，Ⅲ類水質標準1個月；BOD5值在1.1～3.0mg/L，年均值為2.2mg/L，全年BOD5達到Ⅰ類水質標準。

從表2及圖2可以看出，2015—2019年洱海DO季度值在5.98～8.34mg/L，2015年第三季度值最低，2019年第一季度值最高，每年第三季度DO均值明顯低于同年第一、二、四季度DO均值。從表1也可以看出，洱海DO達到Ⅲ類水質標準的5個月全部集中在第三季度。5年BOD5均值在1.2～2.9mg/L，無論從月均值或者是季均值來看，洱海的BOD5都表現出很強的穩定性。

3 影響因素分析

3.1 DO影響因素分析

DO受大氣補充量、浮游植物和大型水生植物光合作用強度的輸入影響，又受到化學與生物氧化消耗之間平衡的控制，同時還受大氣壓力、水溫、含鹽量等因素的影響。

從表4和2015—2019年洱海DO季度平均濃度隨溫度的變化趨勢分析，洱海DO季度濃度隨溫度變化明顯，呈負相關，一季度DO濃度最高，溫度最低，三季度DO濃度最低，溫度最高，根據2015—2019洱海DO年平均濃度變化和年平均溫度變化得出，只有溫度波動明顯，DO與溫度的負相關才明顯。

從表5可以看出，大理市降雨主要集中在每年的第三季度，2015年占比達67.1%，2016年占比59.5%，2017年占比50.7%，2018年占比53.2%，2019年占比71.2%。降水的過度集中可能使大量污染物隨徑流進入洱海，水體含鹽量增加，導致DO含量降低。但結合年降雨量分析，2016年降雨量最高，達到2352.7mm，2019年最低，只有1360.4mm，這兩年降雨量相差992.3mm，但DO值僅相差0.15mg/L，所以DO濃度變化受降雨影響不大。

表4 2015—2019年洱海季度水溫統計表 (℃)

表5 2015—2019年洱海季度降水量統計表 (mm)

3.2 DO、BOD5總體趨于穩定影響因素分析

洱海保護與治理大體經歷了傳統的污染治理階段、治理與保護并重階段和生態文明建設三個階段[3]，特別在2015年1月20日，習近平總書記到大理考察工作，視察洱海后，大理州委、州政府認真學習貫徹習總書記的重要指示，并以與時俱進的精神提出創新管理辦法，制定了《洱海流域保護網格化管理實施辦法》，實行“黨委領導，政府組織，村鎮為主，部門掛鉤，分片包干，責任到人”的工作機制，全面推行覆蓋洱海全流域的網格化管理責任制度[2]。突出各級組織在洱海保護治理中的責任和義務，建立起縱向以入湖河道溝渠為主線，橫向以周邊村莊、農田、濕地、庫塘為對象，以流域鄉鎮、村委會行政轄區為單元的責任劃分體系，推動流域保護網格化管理[2]，通過構建城鄉生活污水的收集、處置，生活垃圾收集、處置，農業面源污染防控，環湖生態修復，清水直通直接入湖五大工程體系，為洱海的污染防治和水質保障提供了堅實屏障，這是2015—2019年BOD5保持Ⅰ類水質，DO雖有波動，但總體仍保持Ⅱ水質的重要因素。

4 結論

(1)洱海水體中能被好氧微生物分解的有機污染物含量低，2015—2019年洱海BOD5值在1.0～3.2mg/L，且只有2個月BOD5值超過3mg/L，BOD5表現出很強的穩定性，受氣象條件及降雨的影響不大，BOD5與溫度、降雨等相關性很小。

(2)2015—2019年洱海水體DO月均濃度值5.47～8.47mg/L，季度平均值在5.98～8.47mg/L， DO月均濃度、季度濃度與溫度呈現出明顯的負相關性，但只有溫度波動明顯時，DO與溫度的負相關性才明顯。

(3)降雨量對洱海DO濃度有一定的影響，但影響不大。

(4)通過推進洱海環湖截污治污及生態修復、沿湖村落環境綜合整治、“退塘還湖、退耕還林、退房還濕地”成果鞏固、蒼山十八溪整治、農業面源污染控制、環湖粗放型客棧、餐飲業整治、完善水質監測考核體系建設等，全面加強深化了洱海及流域保護治理工作，為洱海水質改善，BOD5保持 Ⅰ 類水質，DO保持 Ⅱ 類水質打下了堅實的基礎。