撫仙湖水體透明度及主要影響因子變化分析

楊世莉，何 瑩，祁云寬

（玉溪市生態環境質量分析中心，云南 玉溪 653100）

0 引言

撫仙湖是我國著名的高原深水斷陷湖泊，水質優良，但近年來湖泊富營養化趨勢明顯，浮游植物生物量和物種豐富度逐漸增加，土著魚種類愈來愈少，水生植物群落在結構組成上發生了重大變化。水體透明度是水體能見程度的一個量度，也是評價水體富營養化的一個重要指標。撫仙湖水體透明度在20世紀八、九十年代呈快速下降趨勢，這種趨勢既反映了湖泊水生態環境健康面臨的威脅，也是對湖泊水生態環境逐步惡化的預警。近10多年來隨著湖泊保護治理工作力度的加強，撫仙湖的水體透明度總體趨于穩定。本文基于對撫仙湖歷年及“十三五”期間水環境資料進行的系統分析討論，結合實地調查研究，進一步論述了撫仙湖水體透明度及其主要影響因子的變化情況，預判其水體透明度下降的風險，并提出初步對策。

1 研究背景與方法

1.1 研究區域介紹

撫仙湖系珠江源頭第一大湖，湖形似葫蘆，北寬而深，南窄而淺，中間細長如頸。當湖水位1723.35 m時，湖長約31.4 km，湖最寬處約11.8 km，最大水深158.9 m，平均水深95.2 m，湖岸線總長100.8 km，水面面積216.6 km2。撫仙湖是我國水質優良的淡水湖泊之一，蓄水量占九大高原湖泊蓄水總量的68.3%，其相應蓄水量達206.2億m3，最高蓄水位為1723.35 m，最低運行水位為1721.65 m[1]。

1.2 分析方法

本文引用水質數據來源于云南省生態環境廳駐玉溪市生態環境監測站，評價標準執行《GB 3838-2002 地表水環境質量標準》。撫仙湖常規監測點位為哨咀、尖山、湖心、路居，本文分析采用全湖平均數據，取算術平均值，數據統計分析采用EXCEL和SPSS軟件，并使用Spearman模型進行相關性分析。結合撫仙湖在2002年水質出現較大波動的實際情況，僅對2002年以前和近10年兩階段的數據進行相關性分析，且由于1990年以前葉綠素a監測數據缺失，故2002年以前水體透明度與葉綠素a的相關分析僅采用1990年后的數據。

2 撫仙湖水體透明度變化情況

2.1 撫仙湖水體透明度歷年變化情況

對撫仙湖歷年監測數據分析發現，隨著水體污染和富營養化趨勢的加劇，撫仙湖的表層湖水透明度發生了顯著的變化。1980年前后撫仙湖的最大水體透明度可高達11 m；自20世紀80年代開展撫仙湖水質監測以來至2002年，撫仙湖水體透明度呈持續下降趨勢，從1980年平均7.9 m降低至2002年的4.11 m，1980-1990年的10a間，水體透明度直線降低了0.8 m，平均每年降低0.08 m；1990—2002年，水體透明度也呈波動下降趨勢，平均每年降低約0.25 m。2003—2007年，撫仙湖水體透明度呈明顯上升趨勢，從2002年平均4.11 m上升至2007年的7.0 m；2006—2020年，撫仙湖水體透明度基本保持穩定，年均值范圍為5.24～7.0 m，15a總均值為5.86 m。

圖1 撫仙湖流域范圍及例行監測點位示意圖

近15a以來，撫仙湖水體透明保持穩定，象征著撫仙湖水生態環境系統有所好轉并保持良好，這也說明隨著“十一五”以來撫仙湖流域水污染治理及水生態修復工程的實施，水體中的污染物得以削減，水體富營養化上升趨勢得到控制，水質保護取得了顯著成效。

2.2 撫仙湖水體透明度“十三五”期間變化情況

“十三五”期間，撫仙湖各年平均水質綜合類別均為Ⅰ類，水質狀況優，水質總體保持穩定。“十三五”期間，撫仙湖水體透明度呈上升趨勢，年均值范圍為5.26～6.61 m，5a總均值為5.71 m，葉綠素a保持穩定，年均值范圍為0.002～0.005 mg/L，5a總均值為0.004 mg/L。從年內變化看，“十三五”期間撫仙湖水體透明度月均值年內無顯著變化規律，如圖3多年平均所示，5a各月透明度平均值在5.14～6.24 m，其中2月最高、4月最低，基本維持在同一水平線上波動。

圖3 撫仙湖水體透明度“十三五”期間變化趨勢圖

3 撫仙湖水體透明度及主要影響因子變化情況

3.1 水體透明度及主要影響因子變化情況

藻類、懸浮物和溶解性有機物作為影響湖泊水體透明度的主要因子，對湖泊水質有重要指示作用。藻類是影響撫仙湖透明度最主要、最直接的因子，如藻類等的浮游植物加速繁殖可導致湖泊水質及生態系統的急劇變化，其中變化最為明顯的為水體透明度[2]。總氮、總磷是能夠促進水體藻類增殖的主要驅動元素，湖體總氮和總磷濃度的升高會致使藻類增加而間接導致撫仙湖水體透明度下降。其次，湖泊中的懸浮物對其水體透明度也具有重要影響，在深水區域影響較弱，但在沿岸和河口區域較為明顯。湖泊深水區域受水土流失和底泥懸浮的影響較小，懸浮物濃度較低，對透明度的影響較小；而沿岸淺水區受人類活動影響較大，受風浪沖刷，岸邊水土流失和水底泥懸浮現象比較明顯，懸浮物濃度較深水區大，特別在河口地區，水土流失現象較嚴重，水質普遍比深水區渾濁，透明度偏低。而撫仙湖作為典型的高原深水湖泊，全湖＞100 m水深的面積占全湖面積的45.5%，＜10 m的水深面積僅占4.3%，故湖體大部分區域水體透明度受懸浮物影響較小，且近年來由于撫仙湖水質的改善與保持較優水質狀態，不再監測懸浮物這一指標，數據缺乏系統完整性，往年監測懸浮物指標是湖體省控以上點位數據，沒有對河口及沿岸監測，故本文不再對懸浮物這一指標展開分析。相比于藻類和懸浮物，溶解性有機物對撫仙湖透明度下降存在一定影響，但影響微弱。因此，采用歷年來撫仙湖中藻類數量、葉綠素a及水體透明度數據進行系統分析。

圖2 撫仙湖水體透明度歷年變化趨勢圖

20世紀80年代至2002年，撫仙湖浮游藻類數量明顯增加，藻類和透明度的變化趨勢相反，隨著藻類數量的明顯上升，透明度有明顯下降趨勢。水體中的葉綠素a反映了水體中藻類數量的多寡，撫仙湖水體中葉綠素a的變化趨勢與其藻類的變化趨勢基本一致，葉綠素a濃度變化也與透明度的變化趨勢明顯相反。自2003年以來，撫仙湖浮游藻類數量及葉綠素a增加趨勢有所變緩，但總體仍呈上升趨勢。

2010—2020 年，撫仙湖各年年均綜合水質等級穩定保持在Ⅰ類。除2017—2019年葉綠素a有所上升外，其余指標基本保持穩定。采用Spearman秩相關系數法對撫仙湖水質中主要指標年均值進行污染趨勢定量分析，溶解性有機污染物高錳酸鹽指數近年呈平穩偏下降趨勢，化學需氧量呈顯著下降趨勢，總磷、總氮、透明度、浮游藻類數量、葉綠素a及綜合營養狀態指數呈平穩偏上升趨勢。

3.2 相關性分析

撫仙湖水體歷年的葉綠素a及藻類數量仍存在不同程度的增加趨勢，但透明度趨于穩定。為更準確了解撫仙湖水體透明度與其它相關指標間的關系，根據數據系統完整性并結合撫仙湖在2002年水質出現較大波動的實際情況，對湖體歷年中兩階段的相關指標進行Spearman自相關性分析。1980—2002年撫仙湖水體透明度與藻類存在負相關關系，1990—2002年撫仙湖水體透明度與葉綠素也存在負相關關系，相關性均不顯著；而近10a撫仙湖水體透明度與藻類數量及葉綠素a濃度不存在相關關系。

近年來，由于氣候變化，區域降雨情況、湖體水溫及水位均發生了一定波動變化。近10a內撫仙湖所在區域澄江市降雨有上升趨勢，年均降雨范圍為707.6～1151.1mm，2016年、2018年分別有兩次降雨減少趨勢；撫仙湖湖體水溫也有上升趨勢，年均水溫波動范圍在18～19.7℃，湖體水位呈先下降后回升趨勢，總體波動平穩，年均水位波動范圍在1719.92～1721.89m。降雨、水位、水溫也可能對撫仙湖水體透明度及相關指標（藻類、葉綠素）產生影響，故對以上條件及湖體相關指標進行Spearman相關性分析。根據近10a數據分析結果發現，撫仙湖湖體的透明度、藻類與湖體水位、水溫不存在相關關系，水體透明度與區域降雨存在顯著負相關關系，綜合營養指數與降雨、湖體水位、水溫均存在顯著正相關關系。

圖4 撫仙湖水體透明度與藻類數量多年變化趨勢圖

圖5 撫仙湖水體透明度與葉綠素a多年變化趨勢圖

表1 歷年撫仙湖環境質量相關系數統計

圖6 撫仙湖2010—2020年水體主要水質指標變化趨勢圖

表2 2011—2020年區域降雨、湖體水位、水溫與綜合污染相關系數統計

4 撫仙湖水體透明度下降環境風險及對策分析

撫仙湖透明度的下降，會造成深層水體的缺氧，影響水體中浮游生物、沉水植物、魚類和其他生物的生存，削弱水體功能，促使水質惡化，打破原來的生態平衡，從而導致湖泊生態系統的惡性循環，加速湖泊富營養化趨勢的發展。另外，透明度下降，水質感官變差，對撫仙湖旅游業的發展也會產生一定的負面影響。近年來，撫仙湖水體透明度下降趨勢得到控制，湖體水質主要受區域降雨、湖體水位、水溫的影響，但主要水環境指標濃度值及浮游藻類數量、葉綠素a仍呈增加趨勢，撫仙湖水生態環境保護及水體透明度的保持依然面臨較大壓力。

要遏制撫仙湖富營養化趨勢，提高水體透明度，需全面實施全流域水生態環境保護與治理，強化流域空間管控，持續推動保護區生態修復，持續推動建設“森林撫仙湖”；完善流域水資源保護與利用；加大流域水污染防治力度，持續完善城鎮、農村污水收集處理體系，加快流域農業種植結構的全面深化優化升級，建立撫仙湖綠色可持續農業新模式；強化流域水環境綜合管理，切實改善入湖河流水質；加強湖內水生態系統監測跟蹤研究，為撫仙湖湖體藻類防控和流域環境保護治理提供技術支撐和保障；強化公眾宣傳教育建設，將環境保護意識和環境保護監督責任意識根植于公眾心中，形成全社會共同參與的局面。

5 結論

（1）20世紀80年代至2002年，撫仙湖水體透明度呈快速下降趨勢，而近10多年來，隨著撫仙湖流域水生態環境保護與治理力度的加大，水體透明度下降的趨勢得到遏制，且有一定回升，并逐步趨于穩定。

（2）撫仙湖水體透明度受浮游藻類、懸浮物和溶解性有機物因素的影響，其中藻類是主要影響因子，而氮、磷是導致水體藻類增殖的主要驅動因素。20世紀80年代至2002年，撫仙湖浮游藻類數量及葉綠素a明顯增加，水體透明度快速下降，1980—2002年撫仙湖水體透明度與藻類及1990—2002年撫仙湖水體透明度與葉綠素間均存在負相關關系，故藻類和葉綠素a可能是造成水體透明度下降的主要原因。近10a來，雖然撫仙湖水體總磷、總氮、浮游藻類數量、葉綠素a及綜合營養狀態指數呈平穩偏上升趨勢，但溶解性有機污染物呈平穩偏下降趨勢，撫仙湖水體透明度也趨于穩定，水體透明度僅與區域降雨存在顯著負相關關系，表明近年來撫仙湖保護治理較好，透明度主要受降雨的影響。

圖7 撫仙湖2011—2020年區域降雨及湖體水位變化趨勢圖

圖8 撫仙湖2011—2020年湖體水位及水溫變化趨勢圖

（3）現階段的湖泊保護工作成效并不能預計未來撫仙湖水體透明度是否還會有下降的趨勢，若撫仙湖水體透明度的下降重現，這會對湖泊水生態環境造成較大影響。近10a撫仙湖水體總磷、總氮濃度值及浮游藻類數量等指標呈平穩偏上升趨勢，表明撫仙湖水生態環境保護及透明度的保持依然面臨較大壓力。要遏制撫仙湖富營養化趨勢，穩定并提高水體透明度，需全面持續地實施全流域水生態環境保護與綜合治理。