三峽工程截流后洞庭湖的水質(zhì)和富營(yíng)養(yǎng)化變化

郭晶 田琪 黃艷芳

（湖南省洞庭湖生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，湖南岳陽(yáng) 414000）

三峽工程截流后洞庭湖的水質(zhì)和富營(yíng)養(yǎng)化變化

郭晶 田琪 黃艷芳

（湖南省洞庭湖生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，湖南岳陽(yáng) 414000）

該文根據(jù)2003-2013年洞庭湖水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用單因子評(píng)價(jià)法、綜合污染指數(shù)法和綜合營(yíng)養(yǎng)指數(shù)法對(duì)洞庭湖的水質(zhì)及富營(yíng)養(yǎng)化變化進(jìn)行分析。結(jié)果表明：三峽工程截流十多年來(lái)洞庭湖水質(zhì)以Ⅳ類或Ⅴ類為主。洞庭湖的主要污染指標(biāo)為總氮和總磷，其濃度值分別高于1.0mg/L和0.05mg/L。湖體水質(zhì)劣于出湖口水質(zhì)，出湖口水質(zhì)劣于入湖口水質(zhì)。全湖的營(yíng)養(yǎng)級(jí)別為中營(yíng)養(yǎng)，東洞庭湖在2008-2011年出現(xiàn)了輕度富營(yíng)養(yǎng)。

洞庭湖；水質(zhì)評(píng)價(jià)；綜合污染指數(shù)；富營(yíng)養(yǎng)化

三峽水利樞紐工程是世界上最大的水利樞紐工程，正常蓄水位175m，總庫(kù)容為393億m3，它于1993年開工，2003年開始蓄水發(fā)電。三峽工程給洞庭湖的水面面積[1]、水環(huán)境質(zhì)量特征[2]等方面帶來(lái)了直接或間接的影響。本文根據(jù)2003-2013年洞庭湖的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析了三峽工程截流十一年來(lái)洞庭湖的水質(zhì)變化趨勢(shì)、主要污染物以及洞庭湖的富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)變化趨勢(shì)，為打造環(huán)洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)圈提供科學(xué)依據(jù)。

1 評(píng)價(jià)材料與方法

1.1 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

2003-2013年洞庭湖的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均來(lái)源于湖南省洞庭湖生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心。監(jiān)測(cè)斷面共15個(gè)，即4個(gè)入湖口斷面、10個(gè)湖體斷面和1個(gè)出湖口斷面，如圖1所示。入湖口斷面包括樟樹港、萬(wàn)家嘴、坡頭、沙河口，分別掌握湘江、資江、沅江、澧水等入湖水質(zhì)。湖體斷面包括代表西洞庭湖水質(zhì)的南嘴、蔣家嘴和小河嘴，代表南洞庭湖水質(zhì)的萬(wàn)子湖、橫嶺湖和虞公廟，以及代表東洞庭湖水質(zhì)的鹿角、扁山、東洞庭湖和岳陽(yáng)樓。洞庭湖出口代表出湖口斷面。

洞庭湖水質(zhì)的各個(gè)監(jiān)測(cè)斷面設(shè)左、中、右3條垂線，分別采集表層(0.5m)水樣。監(jiān)測(cè)頻率有所調(diào)整，2003-2004年為1年3次（1月、5月和9月)，2005-2013年為每月一次。洞庭湖水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的分析方法均依據(jù)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）或《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》進(jìn)行。

圖1 洞庭湖水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面

1.2評(píng)價(jià)方法

1.2.1 水質(zhì)類別評(píng)價(jià)

采用單因子評(píng)價(jià)法對(duì)洞庭湖的各個(gè)斷面進(jìn)行水質(zhì)類別評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)指標(biāo)共21個(gè)，分別為pH值、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總磷、銅、鋅、氟化物、硒、砷、汞、鎘、鉻、鉛、氰化物、揮發(fā)酚、石油類、陰離子表面活性劑、硫化物。其中總磷均以湖泊標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.2.2 綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)

采用均值型綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)洞庭湖的各個(gè)斷面的相對(duì)污染程度。根據(jù)各斷面的主要污染因子，選取高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總氮和總磷(以P計(jì))等6個(gè)項(xiàng)目計(jì)算綜合污染指數(shù)。

1.2.3 富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)

按照《湖泊（水庫(kù)）富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)方法及分級(jí)技術(shù)規(guī)定》，采用高錳酸鹽指數(shù)、總磷、總氮、葉綠素a和透明度等5項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算湖體綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)（∑TLI）。

2 結(jié)果與討論

2.1 洞庭湖水質(zhì)變化趨勢(shì)

采用單因子評(píng)價(jià)法對(duì)2003-2013年洞庭湖的15個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的水質(zhì)類別進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果見表1。從表1中可以看出，1）入湖口的4個(gè)監(jiān)測(cè)斷面中，萬(wàn)家嘴（資水）斷面除2011年Ⅳ類水質(zhì)外，其他年份均保持Ⅲ類水質(zhì)類別。沙河口（澧水）斷面的水質(zhì)類別除2007年為Ⅲ類，2013年為Ⅴ類外，其他年份均為Ⅳ類。樟樹港（湘水）斷面和坡頭（沅水）斷面的水質(zhì)類別均為Ⅳ類或Ⅴ類。2003-2013年，入湖口四個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的水質(zhì)從優(yōu)到劣的順序?yàn)椋喝f(wàn)家嘴、沙河口、樟樹港、坡頭。2）湖體斷面中，西洞庭湖的南嘴斷面和目平湖斷面在2003-2013年期間主要以Ⅳ類或Ⅴ類水質(zhì)為主。小河嘴斷面除2004為劣V類水質(zhì)外，其他年份均為Ⅳ類或Ⅴ類。南洞庭湖的橫嶺湖與虞公廟斷面均為Ⅳ類或Ⅴ類水質(zhì)，萬(wàn)子湖的水質(zhì)在2004-2008年為劣Ⅴ類，2009年后為Ⅳ類，其他年份為Ⅴ類。東洞庭湖的鹿角、扁山、東洞庭湖和岳陽(yáng)樓的水質(zhì)均為Ⅳ類或Ⅴ類。2003-2013年，東洞庭湖和南洞庭湖的水質(zhì)好于西洞庭湖的水質(zhì)。3）洞庭湖出口斷面每年的水質(zhì)類別與岳陽(yáng)樓的一致，為Ⅳ類或Ⅴ類。綜合以上分析比較可知，2003-2013年洞庭湖的水質(zhì)絕大多數(shù)斷面以Ⅳ類或Ⅴ類為主，主要污染指標(biāo)為總氮和總磷。這與秦迪嵐等人[3]提出的洞庭湖的特征污染物為總磷和總氮的結(jié)論相吻合，也與申銳莉等人[4]得出的洞庭湖水體中總氮和總磷含量高的結(jié)論相符。2.2 洞庭湖水質(zhì)綜合污染指數(shù)變化趨勢(shì)

表1 洞庭湖15個(gè)監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)類別表

由表2及圖2可知2003-2013年洞庭湖各水域均值型綜合污染指數(shù)以東洞庭湖、南洞庭湖、西洞庭湖最大，洞庭湖出口次之，湘、資、沅、澧四水入湖口最小。東、南、西三湖既接納入湖河流輸入的污染物，同時(shí)匯集周邊城鎮(zhèn)排放的工業(yè)廢水和生活污水。洞庭湖各水域均值綜合污染指數(shù)反映了湖體水質(zhì)劣于出湖口水質(zhì)，出湖口水質(zhì)劣于入湖口水質(zhì)的分布特征；另一個(gè)方面也充分反映出湖體自凈能力較差的特點(diǎn)。2.3洞庭湖水質(zhì)主要污染指標(biāo)的變化趨勢(shì)

圖2 洞庭湖各水域平均綜合污染指數(shù)比對(duì)圖

以入湖水系、湖體、出湖水系為3個(gè)區(qū)域分析洞庭湖總氮、總磷年均值變化趨勢(shì)，各區(qū)域總氮、總磷指標(biāo)年均值按區(qū)域內(nèi)各斷面總氮、總磷指標(biāo)年均值的算術(shù)平均值統(tǒng)計(jì)。

圖3、圖4分別為洞庭湖總氮、總磷年均值變化趨勢(shì)曲線。分析可知，入湖水系、湖體、出口水體中總氮含量一直維持在較高濃度（大于1.0mg/L）水平上，呈波動(dòng)狀態(tài)，整體均呈上升趨勢(shì)。入湖水系的總氮含量絕大多數(shù)年份均高于湖體的總氮含量；湖體總氮含量2003-2012年上升趨勢(shì)明顯，含量水平也較高（大于1.0mg/L），其中2009-2011年增加幅度較大。據(jù)秦迪嵐等人[3]的研究報(bào)道，洞庭湖氮的污染物主要來(lái)源于湘江，來(lái)源于畜禽養(yǎng)殖、城鎮(zhèn)生活和農(nóng)田徑流污染，三者共占入湖總量的81%。

入湖水系、湖體、出口水體總磷含量一直保持在較高水平（大于0.05mg/L），相比較而言，湖體總磷含量高于出口，出口高于入湖水系。湖體總磷濃度在三峽圍堰蓄水期（2003-2006年）整體呈上升趨勢(shì)，在2007年總磷濃度達(dá)到最低值，到2008年達(dá)到最高值，之后總磷含量逐漸下降，到2010年趨于平穩(wěn)。據(jù)秦迪嵐等人[3]的研究報(bào)道，洞庭湖磷的污染物主要來(lái)源于洞庭湖區(qū)、沅江和湘江，來(lái)源于畜禽養(yǎng)殖、農(nóng)田徑流和城鎮(zhèn)生活污染，三者共占入湖總量的83%。2.4洞庭湖的富營(yíng)養(yǎng)變化趨勢(shì)

表2 洞庭湖各水域水質(zhì)平均綜合污染指數(shù)（Pj平均）

圖3 入湖水系、湖體、出口總氮含量變化趨勢(shì)

圖4 入湖水系、湖體、出口總磷含量變化趨勢(shì)

東洞庭湖、南洞庭湖、西洞庭湖的2003-2013年綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)（ΣTLI）見圖5。從全湖富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)來(lái)看，近十年來(lái)洞庭湖的營(yíng)養(yǎng)級(jí)別為中營(yíng)養(yǎng)，ΣTLI呈緩慢上升趨勢(shì)，尤其是較三峽工程蓄水前有明顯提高。南、西洞庭湖近十年來(lái)的ΣTLI一直低于50，總體屬于中營(yíng)養(yǎng)水平。東洞庭湖每年的ΣTLI均高于南、西洞庭湖的ΣTLI，且2008-2011年ΣTLI超過50，呈輕度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，營(yíng)養(yǎng)級(jí)別較往年下降了一個(gè)級(jí)別，富營(yíng)養(yǎng)化問題開始凸顯。這可能是因?yàn)槿龒{工程運(yùn)行后，洞庭湖水體流速變緩，換水周期延長(zhǎng)。東洞庭湖9月份以后，藕池來(lái)水?dāng)嗔?，東洞庭湖區(qū)僅主航道水流較快，有利于浮游植物的的大量繁殖，致使東洞庭湖富營(yíng)養(yǎng)程度高于西、南洞庭湖以及近年水華的發(fā)生。另外，東洞庭湖湖區(qū)緊鄰岳陽(yáng)市，隨著城市的迅速發(fā)展，各種工業(yè)廢水和生活污水不斷增加，致使水體中營(yíng)養(yǎng)型污染物質(zhì)量濃度較高，洞庭湖水質(zhì)受到一定程度的污染。湖體中氮、磷、營(yíng)養(yǎng)鹽和有機(jī)物濃度偏高與富營(yíng)養(yǎng)化的出現(xiàn)有直接的關(guān)系。

圖5 2003-2013年洞庭湖的綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)（ΣTLI）

3 結(jié)論

3.1 2003-2013年洞庭湖的水質(zhì)絕大部分?jǐn)嗝嬉寓纛惢颌躅悶橹?，主要污染指?biāo)為總氮和總磷。

3.2 通過計(jì)算洞庭湖各水域均值綜合污染指數(shù)，可知湖體水質(zhì)劣于出湖口水質(zhì)，出湖口水質(zhì)劣于入湖口水質(zhì)。

3.3 洞庭湖水體中總氮、總磷含量均維持在較高濃度水平上?？偟獫舛鹊哪昃稻哂诤?kù)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)（1.0mg/L），總磷濃度的年均值均高于湖庫(kù)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)（0.05mg/L）。

3.4 全湖的營(yíng)養(yǎng)級(jí)別為中營(yíng)養(yǎng)，其中東洞庭湖在2008-2011年出現(xiàn)了輕度富營(yíng)養(yǎng)，富營(yíng)養(yǎng)化問題開始凸顯，應(yīng)引起高度重視。

[1]袁敏，李忠武，謝更新，等.三峽工程調(diào)節(jié)作用對(duì)洞庭湖水面面積（2000-2010年）的影響[J].湖泊科學(xué)，2014，26（1）：37-45.

[2]李忠武，趙新娜，謝更新，等.三峽工程蓄水對(duì)洞庭湖水環(huán)境質(zhì)量特征的影響[J].地理研究，2013，32（11）：2021-2030.

[3]秦迪嵐，羅岳平，黃哲，等.洞庭湖水環(huán)境污染狀況與來(lái)源分析[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2012，35（8）：193-198.

[4]申銳莉，張建新，鮑征宇，等.洞庭湖水質(zhì)評(píng)價(jià)（2002-2004年）[J].湖泊科學(xué)，2006，18（3）：243-249.

（責(zé)任編校：馬余平）

Changes of W ater Quality and Eutrophic State after the Closure of the Three Gorges

GUO Jing TIAN Qi HUANG Yan-fang

(Ecological and EnvironmentalMonitoring Center of Dongting Lake of Hunan,Yueyang,Hunan 414000)

According to the water quality monitoring data of the Dongting Lake from 2003 to 2013,we analyzed the changes of water quality and eutrophic state of the Dongting Lake with the methods of singlefactor appraisal,comprehensive pollution index and comprehensive nutrition index.The results showed that the water quality of Dongting Lake wasmostly of class IV or V after ten years of closure of the Three Gorges.The main pollutants of Dongting Lake were total nitrogen(TN)and total phosphorus(TP),and their concentrations were higher than 1.0 mg/L and 0.05 mg/L.The water quality of the lake body was inferior to that of the lake exit,which was inferior to that of the lake entrance.The trophic level of Dongting Lake was of the moderate class and thatof the eastern Dongting Lake had reached lighteutrophication in the years of 2008-2011 years.

Dongting Lake;water quality assessment;comprehensive pollution index;eutrophication

X 171

A

1672－738X（2014）04－0082－04

2014-06-15

郭晶（1984—），女，湖南沅江人，工程師，分析化學(xué)碩士。主要研究方向：環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)。