2012－2021年陽(yáng)宗海水質(zhì)變化特征及趨勢(shì)分析

王東秀 張俊華 李婭萍 蘇濤 潘瑩

摘 要：為了解近10年來(lái)陽(yáng)宗海的水質(zhì)變化特征及砷污染事件發(fā)生后砷的治理成效，對(duì)2012—2021年的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：化學(xué)需氧量、總磷、總氮、砷等主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)削減明顯，綜合污染指數(shù)和綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指標(biāo)呈顯著下降趨勢(shì)，說(shuō)明近10年來(lái)陽(yáng)宗海水質(zhì)有所改善，特征污染物砷治理成效顯著。

關(guān)鍵詞：水質(zhì)變化；特征；砷污染；趨勢(shì)分析；陽(yáng)宗海

中圖分類(lèi)號(hào)：X52文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1673-9655（2023）01-0-04

0 引言

陽(yáng)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(zhǎng)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(yáng)宗海屬珠江流域南盤(pán)江水系，主要入湖河流有七星河、陽(yáng)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(yáng)宗海處于年輕態(tài)，流域面積小，陽(yáng)宗海水資源主要靠降雨地表徑流補(bǔ)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(shí)間長(zhǎng)達(dá)50年[4]。美國(guó)環(huán)保署（EPA）將砷歸為 A 類(lèi)致癌物，并規(guī)定飲用水中砷的標(biāo)準(zhǔn)為10 μg/L[5]；我國(guó)也于2006年將砷的生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)由原來(lái)的 50 μg/L修訂為10 μg/L[6]。

2008年陽(yáng)宗海暴發(fā)了嚴(yán)重的砷污染事件，湖水中砷的濃度值在10月高達(dá) 0.128 mg/L[7]，嚴(yán)重影響了陽(yáng)宗海周邊2萬(wàn)多人飲水安全，2000多hm2灌溉區(qū)作物生長(zhǎng)，湖泊一度喪失了飲用、灌溉等功能。

陽(yáng)宗海砷的污染特征及水質(zhì)修復(fù)一度成為研究的熱點(diǎn)，2008—2010年畢建培等[8]對(duì)影響陽(yáng)宗海水質(zhì)參數(shù)變化進(jìn)行了分析，并對(duì)底質(zhì)砷分布特征、生物殘毒影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明陽(yáng)宗海湖水砷濃度呈先上下波動(dòng)、后持續(xù)下降再到穩(wěn)定的趨勢(shì)。2008年齊劍英等[9]對(duì)該年10—12月陽(yáng)宗海湖體中砷的形態(tài)分布及來(lái)源進(jìn)行了研究。張玉璽等[10]對(duì)陽(yáng)宗海水體和沉積物中的砷含量進(jìn)行測(cè)定，并分析了砷的存在形態(tài)及組成。但以往的研究監(jiān)測(cè)時(shí)間較短、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目不全，主要以監(jiān)測(cè)污染物砷為主，不足以全面掌握陽(yáng)宗海湖區(qū)水體特征的變化情況。因此，本研究對(duì)近10年（2012—2021年）陽(yáng)宗海水體中的砷、總磷、總氮、葉綠素a等32項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，旨在總結(jié)陽(yáng)宗海砷污染控制與修復(fù)過(guò)程中水質(zhì)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(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 監(jiān)測(cè)概況與評(píng)價(jià)方法

1. 1 監(jiān)測(cè)概況

陽(yáng)宗海湖體共3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，分別是國(guó)控?cái)嗝?個(gè)—陽(yáng)宗海中，省控?cái)嗝?個(gè)—陽(yáng)宗海南、陽(yáng)宗海北；2012—2021年期間，每月進(jìn)行1次監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)指標(biāo)為《GB 3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》表1中的24項(xiàng)基本項(xiàng)目和表2補(bǔ)充項(xiàng)目5項(xiàng)，以及加測(cè)透明度、電導(dǎo)率、葉綠素a，共計(jì)32項(xiàng)。

1. 2 評(píng)價(jià)指標(biāo)

根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)辦法（試行）》（環(huán)辦〔2011〕22號(hào)），按《GB 3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》表1的21項(xiàng)（不含水溫、總氮、糞大腸菌群）進(jìn)行水質(zhì)類(lèi)別評(píng)價(jià)。綜合污染指數(shù)以納入評(píng)價(jià)的21項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算，各指標(biāo)的水污染指數(shù)（WQI）計(jì)算方法按照《城市地表水環(huán)境質(zhì)量排名技術(shù)規(guī)定（試行）》（環(huán)辦監(jiān)測(cè)〔2017〕51號(hào)）執(zhí)行。

2 結(jié)果與討論

2. 1 陽(yáng)宗海水質(zhì)現(xiàn)狀

2021年，陽(yáng)宗海全湖水質(zhì)為III類(lèi)，營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)為中營(yíng)養(yǎng)，所有監(jiān)測(cè)項(xiàng)目均達(dá)到或優(yōu)于Ⅲ類(lèi)。按照WQI指數(shù)排序，影響陽(yáng)宗海水質(zhì)的指標(biāo)依次為化學(xué)需氧量、溶解氧、氟化物、總氮、高錳酸鹽指數(shù)、pH值、砷、總磷，詳見(jiàn)表1。2021年1—12月份陽(yáng)宗海的綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)波動(dòng)范圍為36.13～42.36，其中旱季（1—5月、11—12月）水質(zhì)狀況較差，雨季（6—10月）水質(zhì)狀況較好，見(jiàn)圖1。因陽(yáng)宗海湖泊容積僅6.04×108 m3，水資源主要為天然補(bǔ)給，自我調(diào)節(jié)能力有限，降雨對(duì)水質(zhì)具有稀釋作用，導(dǎo)致陽(yáng)宗海水質(zhì)在雨季狀況較好，旱季較差。2021年陽(yáng)宗海水質(zhì)污染程度呈現(xiàn)北部較重、南部居間、中部較輕的空間分布規(guī)律，見(jiàn)圖2。這可能是受北岸度假小鎮(zhèn)雨季面源污染和南岸農(nóng)村農(nóng)業(yè)面源污染，以及企業(yè)生產(chǎn)、生活污水雨季污染的影響。

2. 2 陽(yáng)宗海水質(zhì)年際變化分析

2012—2021年期間，陽(yáng)宗海水質(zhì)總體上呈現(xiàn)改善趨勢(shì)。2012—2015年陽(yáng)宗海水質(zhì)類(lèi)別均為Ⅳ類(lèi)，2016年上升為Ⅲ類(lèi)，連續(xù)6年（2016—2021年）保持Ⅲ類(lèi)，水質(zhì)狀況良好；其原因是“十二五” “十三五”以來(lái)，全面貫徹落實(shí)《云南省陽(yáng)宗海保護(hù)條例》，對(duì)陽(yáng)宗海所實(shí)施了環(huán)湖截污治污工程，完善了北岸污水排放系統(tǒng)；同時(shí)以南岸為重點(diǎn)，推進(jìn)環(huán)湖濕地建設(shè)，提高濕地的的凈化和生態(tài)屏障保護(hù)作用。圖3為2012—2021年陽(yáng)宗海綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)和綜合污染指數(shù)變化趨勢(shì)，由圖3可知2012—2021年期間，綜合污染指數(shù)在4.919～6.554波動(dòng)，2013年陽(yáng)宗海綜合污染指數(shù)最高，水質(zhì)最差；2021年最低，水質(zhì)最好。2012—2021年陽(yáng)宗海營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)均為中富營(yíng)養(yǎng)，營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)在39.7～44.0波動(dòng)，呈先降后升再降趨勢(shì)，反彈現(xiàn)象出現(xiàn)在2017年，隨后營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)持續(xù)平穩(wěn)下降，其原因?yàn)樽?016年起在陽(yáng)宗海保護(hù)區(qū)內(nèi)推廣秸稈還田技術(shù)、水肥循環(huán)利用等技術(shù)，有效地控制了源頭營(yíng)養(yǎng)鹽的輸入。

2. 3 陽(yáng)宗海水質(zhì)變化趨勢(shì)分析

采用Spearman秩相關(guān)系數(shù)法，對(duì)2012—2021年影響陽(yáng)宗海水質(zhì)的主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，近10年來(lái)，陽(yáng)宗海總磷、氨氮、砷、綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)、綜合污染指數(shù)呈顯著下降趨勢(shì)；化學(xué)需氧量、總氮、葉綠素a呈不顯著下降趨勢(shì)；高錳酸鹽指數(shù)呈不顯著上升趨勢(shì)；氟化物呈顯著上升趨勢(shì)。從圖4可知，近10年來(lái)化學(xué)需需氧量、氨氮總體呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，均在2013、2017、2019年出現(xiàn)了回升。圖5為陽(yáng)宗?？偭?、總氮在2012—2021年的變化趨勢(shì)圖，從圖5可知，陽(yáng)宗海的總磷含量在近10年來(lái)呈持續(xù)削減趨勢(shì)，可見(jiàn)磷的控制效果尤為明顯；總氮總體呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，分別在2013、2015、2017年出現(xiàn)了回升，自2018年起，總氮值濃度持續(xù)下降。從圖6可看出，近10年來(lái)陽(yáng)宗海的氟化物總體上升趨勢(shì)，且在2017年出現(xiàn)峰值；葉綠素a呈先降后升趨勢(shì)再降趨勢(shì)。

2. 4 砷的年際變化及趨勢(shì)分析

對(duì)陽(yáng)宗海的特征污染物砷進(jìn)行了14年（2008—2021年）的追蹤監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖7所示。由圖7可知，2008年8月—2010年2月，陽(yáng)宗海水體中的砷濃度保持在Ⅳ～Ⅴ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)（0.1 mg/L）以上。2010年2月—2010年10月，水體砷含量呈不穩(wěn)定下降趨勢(shì)，且在2010年8月下降為0.0323 mg/L，這是自陽(yáng)宗海砷污染事件發(fā)生以后，砷濃度首次下降到Ⅲ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)（0.05mg/L）以下。這與2009年陽(yáng)宗海治理工程開(kāi)始實(shí)施有關(guān)，在陽(yáng)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(jié)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(xiàn)回升，造成回升的原因可能與周邊地下水的泄?jié)B及沉積物中砷的釋放有關(guān)。自2012年1月起，陽(yáng)宗海砷含量呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，且在2016年6月穩(wěn)定在Ⅲ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)（0.05 mg/L）以下，可見(jiàn)治理工程已見(jiàn)成效，但陽(yáng)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(xiǎn)，絕不可掉以輕心。

3 結(jié)論

利用 2012－2021年陽(yáng)宗海3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)、綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)和綜合污染指數(shù)的時(shí)空變化特征，得出以下結(jié)論：

（1）2021年陽(yáng)宗海湖體水質(zhì)達(dá)Ⅲ類(lèi)水考核目標(biāo)要求，但距離水環(huán)境功能區(qū)劃確定的Ⅱ類(lèi)水目標(biāo)仍有較大差距。

（2）近10年來(lái)陽(yáng)宗海水質(zhì)有所好轉(zhuǎn)，綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)、綜合污染指數(shù)顯著下降，但水質(zhì)依然不穩(wěn)定，部分監(jiān)測(cè)指標(biāo)存在頻繁反彈現(xiàn)象或呈上升趨勢(shì)。

（3）陽(yáng)宗海砷治理成效顯著，近6年來(lái)（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(fēng)險(xiǎn)。

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