陽澄湖水質及營養狀態變化分析

劉 帥，呂 文，謝茂嶸，姚志嘉，姜 宇，楊 惠

(江蘇省水文水資源勘測局 蘇州分局，江蘇 蘇州 215129)

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、昆山市和工業園區的交界處，是蘇州市重要飲用水源地和戰略后備水源地[1]。近年來，富含氮磷等營養物質的點源和面源污染物排放進入陽澄湖，使得湖體的富營養化狀態進一步加劇[2]。為研究陽澄湖湖體水質及營養化狀態變化，在湖體范圍內設置4個監測點位，以期對湖體研究提供數據支撐。

1 點位與方法

1.1 點位布設及監測頻次

陽澄湖湖體核心區共布設4個點位，分別為陽澄中湖(中)、茅塔大橋、鰻鯉橋和園區水廠(陽澄東湖)，水質監測站見表1，監測點位布設位置見圖1，監測頻次統一為12次/a。

表1 陽澄湖水質監測站表

圖1 陽澄湖水質監測站點布設圖

1.2 項目及方法

監測項目分為現場監測項目與室內監測項目。其中，現場監測有水溫、pH、溶解氧3項；室內監測項目有化學需氧量、高錳酸鹽指數、五日生化需氧量、氨氮、氰化物、揮發酚、汞、砷、硒、銅、鋅、鉛、鎘、氟化物、總磷、總氮、透明度、葉綠素a、六價鉻、硫化物共20項。分析方法參照《水和廢水監測分析方法》[3]，所使用的方法均在江蘇省水環境監測中心計量認證監測能力范圍內。

1.3 評價項目

水質方面進行評價時，選用上述列出的所有監測項目。進行營養化狀態評價時，選取總磷、總氮、高錳酸鹽指數、葉綠素a以及透明度5個項目[4]。

1.4 評價標準與評價方法

水質評價標準為《地表水環境質量標準》(GB 3838-2002)[5]；營養狀態評價方法為《地表水資源質量評價規程》(SL 395-2007)[6]，評價標準及分級方法采用營養狀態指數法，評價項目共5項，包括高錳酸鹽指數、葉綠素a、透明度、總磷和總氮。評價標準及分級方法見表2。

表2 湖泊營養狀態評價標準及分級方法

2 陽澄湖核心區現狀評價

2.1 水質現狀評價與超標因子分析

2020年，陽澄湖主要水質指標年平均濃度：氨氮0.09 mg/L(Ⅰ～Ⅱ類)，高錳酸鹽指數3.89 mg/L(Ⅱ～Ⅲ類)，總氮1.26 mg/L(Ⅲ～Ⅴ類)，總磷0.071 mg/L(Ⅳ類)。高錳酸鹽指數在1-9月份的水質類別均為Ⅱ類，在最后一季度數值略有上升，變為Ⅲ類。氨氮在前5個月較為平穩，6月份開始上升，7月份達到峰值，其后又恢復到春季水平，12月份又出現新的上升趨勢。參照水質評價目標，氨氮與高錳酸鹽指數在2020年一直處于達標線以內，主要超Ⅲ類因子為總磷及總氮[7]。陽澄湖2020年總氮變化幅度及類別跨度較大，1與3月份為Ⅴ類，11月份為Ⅲ類，其余月份為Ⅳ類，且濃度水平保持穩定，季度均值均為Ⅳ類。總磷全年均為Ⅳ類，全年呈現先升高再降低的趨勢，8月份達到峰值。各項指標全年濃度變化見圖2。

圖2 2020年陽澄湖主要指標濃度變化圖

以3-5月份作為春季，后續每3個月為一個季節，在濃度變化圖上用虛線形式表示出來。從季節均值可以明顯看出，陽澄湖核心區總磷、總氮濃度均呈現出周期性變化規律，總磷在夏季與秋季較高，春季與冬季較低[8]，可能與淺水湖泊中夏秋季節底泥釋放帶來的內源性磷含量增大[9-10]、湖泊養殖餌料的碎屑沉積等有關[11]。近3年來，總磷的季節均值一直優于Ⅴ類指標。分析總氮近3年來季節性的變化趨勢發現，其呈現的規律與總磷相反，即在春季與冬季出現峰值，夏季與秋季出現谷值，與本單位在2016-2017年度對陽澄西湖監測所得的規律保持一致[10]。分析原因認為，夏秋期屬于豐水期，農業活動在此時處于減弱收獲期，外源營養鹽輸入隨之減少[12]，同時河道輸入的季節性變化也會對總氮濃度產生影響。見圖3。

圖3 近3年陽澄湖總磷與總氮濃度變化圖

2.2 營養狀態評價

2020年，陽澄湖核心區各月份營養狀態指數基本穩定，均值為54.9，整體在53.1～56.4之間變化，屬于輕度富營養。4-6月份與7-9月份指數均值略高于其余月份，3次數值波谷分別出現在2、7與11月份，見圖4。

圖4 2020年陽澄湖營養化指數變化圖

3 年際變化趨勢

3.1 水質變化趨勢

根據陽澄湖2008-2020年水質監測資料，選取總磷、總氮等主要因子，分析全湖區水質濃度年際變化趨勢。具體如下：

2008-2020年，全湖區4項主要指標均呈現大幅度的下降趨勢。與2008年相比，2020年高錳酸鹽指數降幅為34.5%，氨氮降幅為90.0%，總氮降幅為50.3%，總磷降幅為58.8%。高錳酸鹽指數曲線呈階梯狀下降趨勢，近3年來，評價在Ⅱ類范圍內。氨氮下降趨勢最為明顯，2020年氨氮年均濃度僅為2009年最高濃度水平的9.4%。總氮濃度的總體變化趨勢與總磷接近，整體呈下降趨勢，2008-2013年間除2011年出現一個上升的波動，整體均呈下降趨勢；2013-2016年呈現出上升趨勢，且2016年達到2009-2020年間的峰值，可能與當年汛期降雨量大，入湖河道帶來大量營養物質有關；2016-2020年整體呈下降趨勢，2017年以來，總氮一直處于Ⅳ類。總磷濃度整體呈下降趨勢，2009年總磷濃度升至最高，2009-2013年總磷濃度呈逐年下降趨勢，2013-2020年間呈先上升后下降的波動狀態，2016年達到2013-2020年間的峰值。2017年以來，總磷一直處于Ⅳ類，見圖5。

圖5 陽澄湖主要指標年際變化圖

3.2 營養狀態變化趨勢

分析全湖區營養化指數年際變化趨勢可知，全湖區營養化指數呈下降趨勢，與2008年相比，2020年營養狀態指數降幅為15.2%。2008-2014年營養化指數逐步下降，2014-2016年呈現小幅度的上升，2016-2020年又逐步下降。從評價上看，2008-2011年介于60.7～64.5之間，為中度富營養化；2012-2020年介于53.7～58.7之間，為輕度富營養化，見圖6。

圖6 2008-2020年全湖區營養化指數變化圖

4 結 論

1) 陽澄湖核心區超標因子主要為總磷、總氮，全年營養化指數比較穩定，呈輕度富營養狀態。

2) 近3年來，總磷、總氮呈現明顯的季節性變化。總磷夏秋季節高，冬春季節低；總氮表現特征相反，夏秋低，冬春高。

3) 從2008年以來，主要水質指標及富營養化狀態均有較大程度改善。但總氮、總磷濃度較高，營養化水平仍然處于輕度富營養化狀態，需要進一步管控治理。