2012－2021年陽宗海水質變化特征及趨勢分析

王東秀 張俊華 李婭萍 蘇濤 潘瑩

摘 要：為了解近10年來陽宗海的水質變化特征及砷污染事件發生后砷的治理成效，對2012—2021年的水質監測數據進行了研究，結果發現：化學需氧量、總磷、總氮、砷等主要監測指標削減明顯，綜合污染指數和綜合營養狀態指標呈顯著下降趨勢，說明近10年來陽宗海水質有所改善，特征污染物砷治理成效顯著。

關鍵詞：水質變化；特征；砷污染；趨勢分析；陽宗海

中圖分類號：X52文獻標志碼：A文章編號：1673-9655（2023）01-0-04

0 引言

陽宗海地跨呈貢、澄江、宜良三地，湖體呈紡錘形，海拔約1770 m，東西平均寬 2.5 km，南北長12.7 km，水面面積31.5 km2，流域面積253 km2，平均水深20 m，最大水深29 m，屬深水湖泊，在云南九大高原湖泊中深度僅次于撫仙湖和瀘沽湖[1-2]。陽宗海屬珠江流域南盤江水系，主要入湖河流有七星河、陽宗大河和擺依河引洪渠，唯一的出湖河流為北部湯池河。目前，陽宗海處于年輕態，流域面積小，陽宗海水資源主要靠降雨地表徑流補給[3]。

砷是一種毒性較高，具有致癌、致畸作用的重要污染物，在水體中的停留時間長達50年[4]。美國環保署（EPA）將砷歸為 A 類致癌物，并規定飲用水中砷的標準為10 μg/L[5]；我國也于2006年將砷的生活飲用水標準由原來的 50 μg/L修訂為10 μg/L[6]。

2008年陽宗海暴發了嚴重的砷污染事件，湖水中砷的濃度值在10月高達 0.128 mg/L[7]，嚴重影響了陽宗海周邊2萬多人飲水安全，2000多hm2灌溉區作物生長，湖泊一度喪失了飲用、灌溉等功能。

陽宗海砷的污染特征及水質修復一度成為研究的熱點，2008—2010年畢建培等[8]對影響陽宗海水質參數變化進行了分析，并對底質砷分布特征、生物殘毒影響進行了研究，結果表明陽宗海湖水砷濃度呈先上下波動、后持續下降再到穩定的趨勢。2008年齊劍英等[9]對該年10—12月陽宗海湖體中砷的形態分布及來源進行了研究。張玉璽等[10]對陽宗海水體和沉積物中的砷含量進行測定，并分析了砷的存在形態及組成。但以往的研究監測時間較短、監測項目不全，主要以監測污染物砷為主，不足以全面掌握陽宗海湖區水體特征的變化情況。因此，本研究對近10年（2012—2021年）陽宗海水體中的砷、總磷、總氮、葉綠素a等32項指標進行監測，旨在總結陽宗海砷污染控制與修復過程中水質的變化特征，以期為高原深水湖泊的水污染防治和水資源保護提供科學依據。

1 監測概況與評價方法

1. 1 監測概況

陽宗海湖體共3個監測斷面，分別是國控斷面1個—陽宗海中，省控斷面2個—陽宗海南、陽宗海北；2012—2021年期間，每月進行1次監測。監測指標為《GB 3838-2002地表水環境質量標準》表1中的24項基本項目和表2補充項目5項，以及加測透明度、電導率、葉綠素a，共計32項。

1. 2 評價指標

根據《地表水環境質量評價辦法（試行）》（環辦〔2011〕22號），按《GB 3838-2002地表水環境質量標準》表1的21項（不含水溫、總氮、糞大腸菌群）進行水質類別評價。綜合污染指數以納入評價的21項指標計算，各指標的水污染指數（WQI）計算方法按照《城市地表水環境質量排名技術規定（試行）》（環辦監測〔2017〕51號）執行。

2 結果與討論

2. 1 陽宗海水質現狀

2021年，陽宗海全湖水質為III類，營養狀態為中營養，所有監測項目均達到或優于Ⅲ類。按照WQI指數排序，影響陽宗海水質的指標依次為化學需氧量、溶解氧、氟化物、總氮、高錳酸鹽指數、pH值、砷、總磷，詳見表1。2021年1—12月份陽宗海的綜合營養狀態指數波動范圍為36.13～42.36，其中旱季（1—5月、11—12月）水質狀況較差，雨季（6—10月）水質狀況較好，見圖1。因陽宗海湖泊容積僅6.04×108 m3，水資源主要為天然補給，自我調節能力有限，降雨對水質具有稀釋作用，導致陽宗海水質在雨季狀況較好，旱季較差。2021年陽宗海水質污染程度呈現北部較重、南部居間、中部較輕的空間分布規律，見圖2。這可能是受北岸度假小鎮雨季面源污染和南岸農村農業面源污染，以及企業生產、生活污水雨季污染的影響。

2. 2 陽宗海水質年際變化分析

2012—2021年期間，陽宗海水質總體上呈現改善趨勢。2012—2015年陽宗海水質類別均為Ⅳ類，2016年上升為Ⅲ類，連續6年（2016—2021年）保持Ⅲ類，水質狀況良好；其原因是“十二五” “十三五”以來，全面貫徹落實《云南省陽宗海保護條例》，對陽宗海所實施了環湖截污治污工程，完善了北岸污水排放系統；同時以南岸為重點，推進環湖濕地建設，提高濕地的的凈化和生態屏障保護作用。圖3為2012—2021年陽宗海綜合營養狀態指數和綜合污染指數變化趨勢，由圖3可知2012—2021年期間，綜合污染指數在4.919～6.554波動，2013年陽宗海綜合污染指數最高，水質最差；2021年最低，水質最好。2012—2021年陽宗海營養狀態均為中富營養，營養狀態指數在39.7～44.0波動，呈先降后升再降趨勢，反彈現象出現在2017年，隨后營養狀態指數持續平穩下降，其原因為自2016年起在陽宗海保護區內推廣秸稈還田技術、水肥循環利用等技術，有效地控制了源頭營養鹽的輸入。

2. 3 陽宗海水質變化趨勢分析

采用Spearman秩相關系數法，對2012—2021年影響陽宗海水質的主要監測指標進行檢驗，結果見表2。由表2可知，近10年來，陽宗?？偭住钡?、砷、綜合營養狀態指數、綜合污染指數呈顯著下降趨勢；化學需氧量、總氮、葉綠素a呈不顯著下降趨勢；高錳酸鹽指數呈不顯著上升趨勢；氟化物呈顯著上升趨勢。從圖4可知，近10年來化學需需氧量、氨氮總體呈波動下降趨勢，均在2013、2017、2019年出現了回升。圖5為陽宗?？偭?、總氮在2012—2021年的變化趨勢圖，從圖5可知，陽宗海的總磷含量在近10年來呈持續削減趨勢，可見磷的控制效果尤為明顯；總氮總體呈波動下降趨勢，分別在2013、2015、2017年出現了回升，自2018年起，總氮值濃度持續下降。從圖6可看出，近10年來陽宗海的氟化物總體上升趨勢，且在2017年出現峰值；葉綠素a呈先降后升趨勢再降趨勢。

2. 4 砷的年際變化及趨勢分析

對陽宗海的特征污染物砷進行了14年（2008—2021年）的追蹤監測，監測結果如圖7所示。由圖7可知，2008年8月—2010年2月，陽宗海水體中的砷濃度保持在Ⅳ～Ⅴ類水標準（0.1 mg/L）以上。2010年2月—2010年10月，水體砷含量呈不穩定下降趨勢，且在2010年8月下降為0.0323 mg/L，這是自陽宗海砷污染事件發生以后，砷濃度首次下降到Ⅲ類水標準（0.05mg/L）以下。這與2009年陽宗海治理工程開始實施有關，在陽宗海陸域砷污染源切斷后，定期在湖面噴灑的鐵鹽抑制劑和絮凝劑，砷與抑制劑和絮凝劑結合后，被鎖定沉積到湖底[11]，在很大程度上降低了湖水中砷的含量。但隨后出現回升，造成回升的原因可能與周邊地下水的泄滲及沉積物中砷的釋放有關。自2012年1月起，陽宗海砷含量呈波動下降趨勢，且在2016年6月穩定在Ⅲ類水標準（0.05 mg/L）以下，可見治理工程已見成效，但陽宗海周邊泉眼及附近湖體存在高砷地下水滲入的潛在危險，絕不可掉以輕心。

3 結論

利用 2012－2021年陽宗海3個監測點的監測數據分析主要監測指標、綜合營養狀態指數和綜合污染指數的時空變化特征，得出以下結論：

（1）2021年陽宗海湖體水質達Ⅲ類水考核目標要求，但距離水環境功能區劃確定的Ⅱ類水目標仍有較大差距。

（2）近10年來陽宗海水質有所好轉，綜合營養狀態指數、綜合污染指數顯著下降，但水質依然不穩定，部分監測指標存在頻繁反彈現象或呈上升趨勢。

（3）陽宗海砷治理成效顯著，近6年來（2016－2021年）砷濃度均在0.05 mg/L以下，但存在高砷地下水滲泄和沉積物向上覆水釋放污染物砷的風險。

參考文獻：

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[9] 齊劍英，許振成，李祥平. 陽宗海水體中砷的形態分布特征及來源研究[J]. 安徽農業科學，2010，38 （20） ：10789-10792．

[10] 張玉璽，向小平，張英，等. 云南陽宗海砷的分布與來源[J]. 環境科學， 2012，33（11）： 3768-3777.

[11] 李發榮，李曉銘，徐瓊，等. 陽宗海湖泊砷污染來源解析與防治[J]. 環境科學導刊， 2015，34（5）：27-31.