洞庭湖近30年水環(huán)境演變態(tài)勢(shì)及影響因素研究

王麗婧， 田澤斌， 李瑩杰， 陳建湘， 李利強(qiáng)， 汪 星， 趙艷民， 鄭丙輝*

1.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)環(huán)境研究中心， 北京 100012

2.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院， 湖泊水污染治理與生態(tài)修復(fù)技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室， 北京 100012

3.水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局長(zhǎng)江中游水文水資源勘測(cè)局， 湖北 武漢 430012

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

5.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院， 國(guó)家環(huán)境保護(hù)河口與海岸帶環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100012

洞庭湖位于湖南省北部，平水期湖泊面積 2 625 km2，總?cè)莘e174×108m3，流域面積25.72×104km2[1]. 洞庭湖是我國(guó)第二大淡水湖泊，同時(shí)也是世界自然基金會(huì)劃定的全球重要生態(tài)區(qū)、國(guó)際重要濕地，承擔(dān)著調(diào)蓄滯洪、生物多樣性保護(hù)、水資源供給、氣候調(diào)節(jié)等多種生態(tài)功能，是保障長(zhǎng)江中下游水生態(tài)安全不可缺少的屏障[2]. 洞庭湖承納湘、資、沅、澧“四水”，吞吐長(zhǎng)江[3-4]，形成漲水為湖、落水為河的獨(dú)特景觀，是世界上典型的吞吐調(diào)蓄型湖泊，也是長(zhǎng)江中游重要通江湖泊[5-7]. 洞庭湖由于水體更新速率快、水交換能力強(qiáng)、湖區(qū)流速快，使得營(yíng)養(yǎng)鹽分布、輸移及循環(huán)過程對(duì)湖泊水動(dòng)力條件變化極為敏感[4].

近30年來，在流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源開發(fā)利用的脅迫與壓力之下，洞庭湖水資源短缺、季節(jié)性干旱、水質(zhì)惡化、富營(yíng)養(yǎng)化程度加劇等方面問題已逐步顯現(xiàn)，這些給湖泊水生態(tài)環(huán)境健康及流域持續(xù)發(fā)展造成嚴(yán)重威脅，引起了廣泛關(guān)注[8-9]. 事實(shí)上，洞庭湖由于與長(zhǎng)江聯(lián)通的特性，湖體水環(huán)境狀況不僅受長(zhǎng)江“三口”(外流域)、“四水”來水(本地湖泊流域)的復(fù)合影響，亦受到湖周及湖體內(nèi)人為活動(dòng)的干擾，形成復(fù)雜的“長(zhǎng)江—湖泊、河流—湖泊、人類活動(dòng)—湖泊”相互作用關(guān)系[10-11]. 然而，盡管針對(duì)洞庭湖水環(huán)境問題開展了諸多研究[12-16]，但已有研究更多關(guān)注洞庭湖入湖水沙情勢(shì)、湖體水質(zhì)參數(shù)的波動(dòng)變化，缺乏從長(zhǎng)江全流域視角、湖泊流域來水到湖體的深度關(guān)聯(lián)和聯(lián)動(dòng)分析，特別是水環(huán)境演變的原因解析不夠深入，亦未結(jié)合通江湖泊獨(dú)特的水文背景加以剖析，然而這正是洞庭湖水環(huán)境保護(hù)治理亟需解決的關(guān)鍵問題[17-20]. 因此，有必要系統(tǒng)分析洞庭湖水環(huán)境演變過程及其影響因素，從而提出有效的通江湖泊水環(huán)境安全保障策略.

據(jù)此，該研究基于國(guó)家環(huán)境保護(hù)洞庭湖野外觀測(cè)站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及前期相關(guān)科研工作，綜合性闡述了洞庭湖流域水文、水質(zhì)及水生態(tài)的長(zhǎng)期演變趨勢(shì)，剖析了長(zhǎng)江流域、湖泊流域和湖周人類活動(dòng)多重因素影響下洞庭湖水環(huán)境演變的主要原因，提出了相關(guān)的管控對(duì)策建議，以期為新時(shí)期以洞庭湖為代表的通江湖泊水環(huán)境安全保障提供決策參考.

1 洞庭湖水文情勢(shì)演變趨勢(shì)

洞庭湖的徑流和泥沙主要來自長(zhǎng)江松滋口、太平口、藕池口“三口”以及湘、資、沅、澧“四水”. 受氣候條件變化、三峽水庫及流域內(nèi)一系列水利工程的開發(fā)建設(shè)及蓄水調(diào)節(jié)的影響，洞庭湖與長(zhǎng)江、本地流域的“江湖”“河湖”水沙交換關(guān)系發(fā)生調(diào)整，導(dǎo)致其徑流、泥沙過程改變，湖體水位和沖淤格局隨之出現(xiàn)了一些不容忽視的改變甚至是趨勢(shì)性變化，主要表現(xiàn)在：入湖徑流量減少，徑流過程改變；入湖泥沙銳減，水沙關(guān)系突變；水位降低，枯水期提前，秋旱加??；由淤轉(zhuǎn)沖，輸沙格局改變[21-23].

1.1 入湖水量與湖泊水位變化

洞庭湖來水以“四水”來水為主，“三口”來水為輔，區(qū)間來水占比較小(見表1). 受降水周期性變化的影響，2000年后長(zhǎng)江上游、洞庭湖流域均進(jìn)入少雨期. 在降水減少的背景下，長(zhǎng)江“三口”、洞庭湖本地流域徑流量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)[25]. 2003年三峽工程蓄水運(yùn)行后，長(zhǎng)江“三口”分流量減少的更為明顯，斷流天數(shù)增加，但分流能力保持穩(wěn)定. 與1996—2002年相比，長(zhǎng)江“三口”分流量減少了28%，主要集中在5—11月，1—4月(枯水期)基本持平，其徑流過程發(fā)生改變.

表1 洞庭湖年均來水量統(tǒng)計(jì)[24]

洞庭湖水文情勢(shì)受長(zhǎng)江來流和本地流域徑流的共同影響，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的季節(jié)性變化特征[26]. 長(zhǎng)江來流和本地流域徑流的改變通過影響“江湖”“河湖”作用關(guān)系，進(jìn)而影響洞庭湖的水位漲落過程. 其中，水位上漲過程主要是受本地流域徑流的控制，退水過程主要受長(zhǎng)江來流的制約. 2003年三峽蓄水后，伴隨入湖徑流量的減少，洞庭湖年均水位總體呈降低趨勢(shì)，但年內(nèi)變化有所差異. 枯水期全湖水位均有所抬升，其中東洞庭湖升幅最大，三峽工程的枯水期補(bǔ)水效應(yīng)初顯. 汛期湖泊最高水位降低，三峽工程的攔洪削峰作用明顯，可有效降低洪水風(fēng)險(xiǎn). 然而，在三峽水庫汛后蓄水期(9—11月)，受調(diào)度影響，一方面長(zhǎng)江來流的減少導(dǎo)致湖泊水位明顯偏低，尤以10月降幅最大；另一方面長(zhǎng)江干流水位降低的拉空效應(yīng)加速了湖泊出流，二者綜合作用下洞庭湖出現(xiàn)枯水期提前、枯水期延長(zhǎng)、秋旱加劇的現(xiàn)象[27].

1.2 入湖泥沙與湖泊沖淤變化

洞庭湖來沙以“三口”來沙為主，“四水”來沙為輔，區(qū)間來沙所占比例較小(見表2). 2003年三峽水庫蓄水后，在水庫泥沙高淤積率和低排沙比影響下，相比于長(zhǎng)江“三口”分流量的減少，其分沙量減少的更為明顯，水沙關(guān)系發(fā)生突變[28]. 相比之，本地流域亦有所降低，但降低程度遠(yuǎn)低于長(zhǎng)江“三口”. 由此，洞庭湖入湖泥沙組成發(fā)生變化，長(zhǎng)江“三口”輸沙比例由79.6%降至54.9%，本地流域比例增加，但長(zhǎng)江“三口”輸沙量占入湖總沙量的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)仍未發(fā)生根本性改變. 三峽水庫的運(yùn)行亦改變了其入湖輸沙的年內(nèi)分配過程，枯水期輸沙幾乎為零，豐水期(5—9月)輸沙量亦大幅減少，致使洞庭湖提前1個(gè)月進(jìn)入枯沙水平.

表2 洞庭湖年均來沙量統(tǒng)計(jì)[24]

伴隨著三峽水庫蓄水運(yùn)行及湖泊本地流域上游水利工程的實(shí)施，2003年以來長(zhǎng)江“三口”輸沙量銳減，上游“四水”輸沙量亦在減少，使得洞庭湖總?cè)牒沉繙p少，而出湖沙量近幾年卻有增加的現(xiàn)象. 受此影響，洞庭湖泥沙沉積量呈減小趨勢(shì)，特別是2006年以后，入湖沙量明顯小于出湖沙量，湖泊由淤積狀態(tài)逐步過渡為沖刷狀態(tài). 從這一角度看，入湖沙量減少導(dǎo)致的洞庭湖沖淤模式的改變對(duì)維系湖泊調(diào)蓄功能、延長(zhǎng)湖泊壽命具有正向效應(yīng). 然而，由于長(zhǎng)江“三口”“四水”來流輸沙量的減少，洞庭湖湖體含沙量大幅減少[29]，透明度增加，加劇了湖體的富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn).

2 洞庭湖水質(zhì)演變趨勢(shì)

2.1 水質(zhì)類別演變趨勢(shì)

近30年來洞庭湖GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)占比下降趨勢(shì)明顯，洞庭湖由Ⅲ類水質(zhì)為主逐漸下降為Ⅳ類水質(zhì)為主(見圖1). 根據(jù)《長(zhǎng)江三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測(cè)公報(bào)》[30]，影響洞庭湖水質(zhì)類別的主要污染物為TN和TP.

注： Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類、Ⅴ類、劣Ⅴ類均為GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn).

圖1 1990—2018年洞庭湖水質(zhì)類別
Fig.1 Water quality categories in Dongting Lake from 1990 to 2018

圖2 1997—2018年洞庭湖ρ(TN)變化Fig.2 Change of total nitrogen concentration in Dongting Lake from 1997 to 2018

2.2 關(guān)鍵水質(zhì)指標(biāo)ρ(TN)演變趨勢(shì)

由圖2可見，近30年洞庭湖ρ(TN)演變過程經(jīng)歷4個(gè)階段，即1997—2002年持續(xù)增加、2003—2008年相對(duì)穩(wěn)定、2009—2014年顯著增長(zhǎng)、2015—2018年明顯下降，其平均值變化范圍分別為1.09～1.51、1.05～1.57、1.68～2.02、1.68～1.93 mgL. 空間上3個(gè)湖區(qū)TN污染程度依次為東洞庭湖>南洞庭湖>西洞庭湖，平均值分別為1.74、1.54、1.34 mgL. 時(shí)間上枯水期ρ(TN)高于豐水期，3個(gè)湖區(qū)月均變化范圍分別為1.28～2.01、1.00～1.78、0.93～1.53 mgL. 研究發(fā)現(xiàn)，洞庭湖“四水”和“三口”入湖河流的空間位置、水量和水質(zhì)的季節(jié)性差異是ρ(TN)空間分布、年內(nèi)波動(dòng)變化的主導(dǎo)因素，湖區(qū)流態(tài)、流速等水動(dòng)力條件的時(shí)空差異是次要驅(qū)動(dòng)因素. 近30年來流域內(nèi)TN污染逐漸加重，與人類活動(dòng)造成的點(diǎn)源、面源負(fù)荷增加密切相關(guān)(見圖3). 然而，不同階段的作用機(jī)制有所不同：過量的生活污水、工業(yè)廢水是1997—2002年ρ(TN)持續(xù)增加(增幅為9.5%～40%)的主要原因；污染控制政策的實(shí)施是2003—2008年ρ(TN)相對(duì)穩(wěn)定(增幅為2.5%～7.7%)的直接原因；農(nóng)業(yè)化肥過度施用、利用率低，入湖水量減少是2009—2014年ρ(TN)顯著增長(zhǎng)的主要原因〔化肥使用量與ρ(TN)的相關(guān)性系數(shù)R為0.857〕，洞庭湖生態(tài)環(huán)境綜合治理措施的實(shí)施是2015—2018年ρ(TN)明顯降低的主控因素[31].

圖3 洞庭湖流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)及化肥施用情況[16]Fig.3 Socio-economic situation and fertilizer application in Dongting Lake Basin[16]

2.3 關(guān)鍵水質(zhì)指標(biāo)ρ(TP)演變趨勢(shì)

近30年洞庭湖長(zhǎng)江“三口”入湖ρ(TP)顯著降低，“四水”入湖ρ(TP)顯著增加；湖區(qū)除南嘴斷面ρ(TP)明顯降低外，其余斷面ρ(TP)有不同程度增加.ρ(TP)空間格局呈現(xiàn)階段性遷移改變，主要污染區(qū)域由西向東遷移(見圖4)，挖沙活動(dòng)密集的扁山附近水域出現(xiàn)高污染點(diǎn)位. 顆粒態(tài)磷含量大幅降低，其占TP百分含量的空間格局從1996年的由西到東遞減變?yōu)?015年的由西到東遞增. 懸浮顆粒物是顆粒態(tài)磷在流域內(nèi)遷移轉(zhuǎn)化的主要載體，二者有顯著的線性關(guān)系(R2=0.783). 三峽水庫蓄水后，長(zhǎng)江“三口”來沙量及TP通量減少(“江湖”作用關(guān)系)、沅江TP通量增加(“河湖”作用關(guān)系)，以及扁山水域采砂活動(dòng)加劇導(dǎo)致的泥沙再懸浮(“人湖”作用關(guān)系)是ρ(TP)及其形態(tài)空間格局階段性遷移改變的主導(dǎo)因素. 盡管三峽水庫運(yùn)行背景下長(zhǎng)江“三口”來沙量的減少導(dǎo)致西洞庭湖南嘴ρ(SS)和ρ(TP)均下降，但其影響范圍及影響程度有限. 西洞庭湖出湖ρ(TP)受沅江TP輸入改變的影響更為顯著，而長(zhǎng)江“三口”、澧水負(fù)荷輸入對(duì)其影響不明顯[7]. 2008年后，東洞庭湖扁山水域頻繁采砂、船舶運(yùn)輸密集通過促進(jìn)沉積物再懸浮是導(dǎo)致其ρ(SS)和ρ(TP)增加的重要因素[32].

圖4 1996—2018年洞庭湖ρ(TP)變化Fig.4 Change of total phosphorus concentration in Dongting Lake from 1996 to 2018

注： 未收集到2002年洞庭湖TLI數(shù)據(jù).

圖5 1991—2018年洞庭湖TLI變化
Fig.5 Changes of TLI index in Dongting Lake from 1991 to 2018

3 洞庭湖富營(yíng)養(yǎng)化演變趨勢(shì)

洞庭湖流域“江湖”“河湖”“人湖”關(guān)系的改變引起了湖泊水文水動(dòng)力特征、泥沙輸移和生境條件的變化，從而影響洞庭湖水質(zhì)時(shí)空分布及富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài). 伴隨之，水華暴發(fā)風(fēng)險(xiǎn)也有所增大[33].

洞庭湖全湖TLI(綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù))近30年呈上升趨勢(shì)，且2003年三峽蓄水后，營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)較蓄水前有較大幅度提高(見圖5). 從年內(nèi)分布來看，相比三峽蓄水前，3月、12月TLI增幅最高(40%)，1月、6月、9月次之. 從空間分布上，南、西洞庭湖總體屬于中營(yíng)養(yǎng)水平；自2003年始，東洞庭湖TLI高于南、西洞庭湖，且2008后達(dá)到輕度富營(yíng)養(yǎng)水平；2013—2018年，TLI和ρ(Chla)的高值區(qū)均出現(xiàn)在東洞庭湖，尤其是大小西湖水域.

圖6 1988—2018年洞庭湖浮游植物數(shù)量變化Fig.6 Changes of phytoplankton in Dongting Lake from 1988 to 2018

如圖6所示，近30年洞庭湖浮游植物數(shù)量呈波動(dòng)上升趨勢(shì). 浮游植物優(yōu)勢(shì)種群由隱藻和硅藻(1988—1991年)轉(zhuǎn)變?yōu)楣柙搴途G藻(1992—2018年). 特別是，2008年以后洞庭湖硅藻(中-富營(yíng)養(yǎng)型代表種)比例下降，藍(lán)藻(富營(yíng)養(yǎng)型代表種)比例迅速上升，局部水域(大小西湖)出現(xiàn)藍(lán)藻為優(yōu)勢(shì)種群的現(xiàn)象. 洞庭湖浮游植物群落結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)向富營(yíng)養(yǎng)型演替的趨勢(shì). 值得注意的是，2008年開始洞庭湖浮游植物數(shù)量急劇上升，尤以東洞庭湖數(shù)量最高，達(dá)13.7×105L-1，遠(yuǎn)高于20世紀(jì)90年代初的水平(0.9×104～2.45×104L-1). 伴隨之，2008年6—9月，東洞庭湖自然保護(hù)區(qū)大小西湖及附近連通水域首次出現(xiàn)水華. 隨后2009—2018年，該區(qū)域同期連續(xù)發(fā)生水華，特別是2013年9月，水華面積達(dá)400 km2，近東洞庭湖13水域，優(yōu)勢(shì)種為微囊藻.

究其原因，影響湖泊水體水華(藻類異常增長(zhǎng)聚集)發(fā)生的環(huán)境因子很多，主要包括營(yíng)養(yǎng)鹽濃度、溫度、水動(dòng)力條件(如流速)及水下光照條件(如影響光學(xué)衰減系數(shù)的懸浮物濃度或透明度)[34]. 一般來說，水華形成的四要素包括充足的營(yíng)養(yǎng)鹽、合適的光照、適宜的水溫和緩慢的水流. 在營(yíng)養(yǎng)水平較高〔ρ(TN)>0.2 mgL、ρ(TP)>0.02 mgL〕[35]的水體中，營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)藻類的限制作用會(huì)減弱，其他因素(如水下光照條件、水溫、水動(dòng)力條件)會(huì)影響藻類的光合作用. 洞庭湖水體氮磷含量較高，為浮游植物生長(zhǎng)提供了充足的營(yíng)養(yǎng). 洞庭湖處于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，日照充足、太陽輻射強(qiáng)烈，為水華的暴發(fā)發(fā)提供了適宜的光照和水溫條件[36]. 但長(zhǎng)期以來，洞庭湖并未出現(xiàn)明顯的富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象，一直處于中營(yíng)養(yǎng)水平，其原因可能在于，洞庭湖屬過水型湖泊，年徑流量大，湖水泥沙含量高，水循環(huán)周期短(僅為18.2 d)，這一獨(dú)特水文情勢(shì)使氮磷等滯留系數(shù)小，對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)展有一定的抑制作用[37]. 三峽工程運(yùn)行后，伴隨著“江湖”關(guān)系的調(diào)整、入湖水量的減少和湖體流速減緩，湖泊水力停留時(shí)間增大(如4—10月洞庭湖全湖增加了2.3～4.1 d)，水體懸浮物含量降低，透明度增大，一些狹窄、水交換不暢的水域連通性變差加劇了營(yíng)養(yǎng)鹽富集，上述變化使得局部水域水動(dòng)力條件和水下光照條件更加有利于藻類生長(zhǎng)，藻類數(shù)量與多樣性相應(yīng)出現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，水華暴發(fā)風(fēng)險(xiǎn)增加，尤其是流速較低的東洞庭湖湖灘區(qū)(其為水華發(fā)生的敏感區(qū)域).

4 討論

當(dāng)前，洞庭湖流域水體氮磷污染較重，水體富營(yíng)養(yǎng)化形勢(shì)嚴(yán)峻，湖泊生態(tài)系統(tǒng)呈現(xiàn)退化趨勢(shì). 盡管政府采取大量的措施控制水質(zhì)污染，富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)仍未得到遏制，引起了廣泛關(guān)注[8-9]. 近年來，隨著流域內(nèi)人類活動(dòng)的加劇及水利工程的建設(shè)，洞庭湖流域內(nèi)“江湖”“河湖”“人湖”關(guān)系發(fā)生改變[12,38]. 特別地，2003年三峽工程蓄水后，作為長(zhǎng)江干流-洞庭湖的交換界面，長(zhǎng)江“三口”所輸入的水文、泥沙、物質(zhì)通量已然發(fā)生變化[13-14]. 隨之而來，洞庭湖的水文情勢(shì)、水質(zhì)狀況及生境條件的一系列響應(yīng)，衍生出一些生態(tài)環(huán)境問題. 隨著三峽工程逐步轉(zhuǎn)入正?；\(yùn)營(yíng)，長(zhǎng)江上游梯級(jí)水電開發(fā)及洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)將使洞庭湖水環(huán)境保護(hù)面臨更為復(fù)雜和嚴(yán)峻的形勢(shì)[15-16].

4.1 長(zhǎng)江來水的影響(“江湖”作用)

受氣候與人類活動(dòng)的綜合影響，洞庭湖與長(zhǎng)江的江湖關(guān)系已進(jìn)行多次調(diào)整，特別是2003年三峽水庫蓄水后，改變了長(zhǎng)江下游天然的徑流和泥沙輸送過程[39]，江湖關(guān)系進(jìn)入新一輪的調(diào)整. 在江湖關(guān)系變化的背景下，長(zhǎng)江“三口”入湖年徑流量、年輸沙量分別減少了28%、82%，分沙量的降低程度明顯高于分流量. 三峽水庫調(diào)度運(yùn)行亦改變了入湖徑流、泥沙的年內(nèi)分配過程. 長(zhǎng)江“三口”分流量減少主要集中在5—11月，1—4月(枯水期)基本持平；長(zhǎng)江“三口”分沙量各月均有明顯減少，枯水期(1—4月)幾乎為零，豐水期(5—9月)輸沙量亦大幅減少. 三峽水庫調(diào)節(jié)造成的長(zhǎng)江“三口”入湖水沙節(jié)律的變化，一方面改變了洞庭湖的水情和輸沙格局，另一方面改變了洞庭湖營(yíng)養(yǎng)鹽的輸送通量及形態(tài)組成. 洞庭湖出現(xiàn)枯水期水位抬升、汛期洪水位降低、減緩淤積的正向效應(yīng)，亦出現(xiàn)枯水期提前和延長(zhǎng)、秋旱加劇、含沙量減少、透明度增加的現(xiàn)象[40-41]. 盡管三峽運(yùn)行背景下長(zhǎng)江“三口”來水來沙量、總磷(尤其是顆粒態(tài)磷)通量減少，導(dǎo)致其直接匯入的西洞庭湖ρ(TP)下降，磷的形態(tài)組分由顆粒態(tài)磷為主轉(zhuǎn)變?yōu)楦∮沃参锟梢灾苯游绽玫娜芙鈶B(tài)磷為主[42-44]，但其對(duì)西洞庭湖南部及其他湖區(qū)的影響程度有限. 此外，“三口”來水來沙量減少也使洞庭湖水體透明度增大、水體滯留時(shí)間延長(zhǎng)，為藻類生長(zhǎng)創(chuàng)造有利條件，在一定程度上增加了湖泊富營(yíng)養(yǎng)化和水華風(fēng)險(xiǎn)[42-47].

4.2 流域“四水”的影響(“河湖”作用)

洞庭湖本地流域湘、資、沅、澧“四水”水系內(nèi)一系列水利工程的開發(fā)建設(shè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，促進(jìn)了“河湖”關(guān)系的調(diào)整，給洞庭湖帶來了巨大的環(huán)境壓力[48]. “河湖”水沙關(guān)系的改變，導(dǎo)致洞庭湖經(jīng)由“四水”入湖的年徑流量、輸沙量分別降低了7%、41%，進(jìn)一步加劇了洞庭湖水資源短缺和干旱問題，也減緩了洞庭湖泥沙淤積. 洞庭湖入湖徑流量的減少受控于長(zhǎng)江“三口”分流量的減少，本地流域變化不大；輸沙量的減少是長(zhǎng)江“三口”與本地流域共同減少的結(jié)果，但以長(zhǎng)江“三口”減少為主. 伴隨三峽蓄水引起的長(zhǎng)江“三口”分流分沙的衰減，洞庭湖入湖水沙組成發(fā)生變化，本地流域比例增加，但長(zhǎng)江“三口”輸沙量占入湖總沙量的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)仍未發(fā)生根本性改變. 在水質(zhì)層面，近30年來洞庭湖TN污染逐漸加重與本地流域內(nèi)(尤其湘江)人類活動(dòng)造成的點(diǎn)、面源負(fù)荷增加密切相關(guān)[49]. 對(duì)TP來說，“四水”入湖TP通量逐年攀升，致使洞庭湖西湖區(qū)南部水域、南湖區(qū)ρ(TP)升高. 本地流域氮磷入湖負(fù)荷的增加進(jìn)一步加劇了洞庭湖水質(zhì)污染問題，增加了洞庭湖富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)，加劇了湖泊生態(tài)功能的退化. 此外，值得關(guān)注的是，我國(guó)“河湖”水質(zhì)評(píng)價(jià)考核標(biāo)準(zhǔn)的不銜接導(dǎo)致了“河湖”關(guān)系管理上的缺位，也是湖體氮磷居高不下的重要原因. 當(dāng)前，河流水體TN指標(biāo)不參加河流水質(zhì)考核評(píng)價(jià)，河流水體TP的GB 3838—2002 Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值相當(dāng)于湖泊水體TP的GB 3838—2002 Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)限值，致使河流長(zhǎng)年輸送高氮磷水體入湖卻未能得以控制〔湘江入湖ρ(TN)多年均值為2.21 mgL，對(duì)湖泊而言為劣Ⅴ類〕.

4.3 人類活動(dòng)的影響(“人湖”作用)

洞庭湖湖體及湖周的人類活動(dòng)作用亦是湖泊水環(huán)境不容忽視的重要影響因素[50]. 洞庭湖環(huán)湖覆蓋湖南省岳陽市、益陽市、常德市范圍內(nèi)20個(gè)縣(市)，區(qū)域內(nèi)人類活動(dòng)頻繁，產(chǎn)污高治污低導(dǎo)致大量污染物直接或間接排放到洞庭湖，已成為洞庭湖水質(zhì)氮磷超標(biāo)的重要影響因素. 洞庭湖污染負(fù)荷估算結(jié)果顯示，每年輸入洞庭湖的TN、TP負(fù)荷分別為 670 132.41、41 103.85 t，其中，分別有24.68%的TN和44.84%的TP負(fù)荷來自于湖周輸入[51]. 在湖周輸入的污染源中，面源輸入占據(jù)較大比例，點(diǎn)源輸入相對(duì)較少，而面源中又以畜禽養(yǎng)殖貢獻(xiàn)最大(見圖7). 大量的負(fù)荷輸入亦在一定程度上增加了洞庭湖水體氮磷含量. 盡管近年來湖南省政府大力推動(dòng)洞庭湖生態(tài)環(huán)境綜合治理并取得積極成效，近3年洞庭湖水質(zhì)已趨穩(wěn)向好，但水環(huán)境質(zhì)量尚未得到根本性改善、富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)仍未得到遏制[30]，其水生態(tài)健康狀況令人堪憂，值得有關(guān)部門重視. 另外，雖然三峽及洞庭湖流域內(nèi)諸多水利工程的建設(shè)運(yùn)行導(dǎo)致洞庭湖入湖沙量大幅減少，但出湖沙量卻呈增加趨勢(shì)，并且2006年后洞庭湖出湖沙量明顯高于入湖沙量，這在很大程度上與湖區(qū)頻繁的采砂活動(dòng)有關(guān). 采砂活動(dòng)的加劇促進(jìn)沉積物再懸浮，導(dǎo)致水體中懸浮泥沙含量增加，一方面增加了出湖沙量，促進(jìn)含磷泥沙向下游輸移，但另一方面會(huì)導(dǎo)致水體中ρ(TP)增加，加大水質(zhì)超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn).

5 結(jié)論與建議

a) 近30年來洞庭湖的水文情勢(shì)、水質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)程度變化趨勢(shì)表明，洞庭湖水生態(tài)環(huán)境已經(jīng)發(fā)生明顯改變，逐漸向著惡化或不良的方向發(fā)展. 洞庭湖入湖水沙量大幅減少、污染負(fù)荷明顯增加，導(dǎo)致湖泊出現(xiàn)以水位降低、枯水期提前、秋旱加劇為代表的水資源短缺現(xiàn)象，以及以氮磷污染加重、富營(yíng)養(yǎng)化程度加劇、局部水域藍(lán)藻水華暴發(fā)為代表的水質(zhì)惡化現(xiàn)象，水生態(tài)安全狀況堪憂.

b) 為保障洞庭湖水環(huán)境安全，提出三點(diǎn)建議：①對(duì)應(yīng)“江湖”關(guān)系變化主導(dǎo)的低枯水位等問題，應(yīng)以水資源調(diào)控為核心，進(jìn)一步探索推進(jìn)三峽水庫及上游、湖泊流域上游水庫的聯(lián)合生態(tài)調(diào)度，保障湖泊生態(tài)流量. ②對(duì)應(yīng)“河湖”關(guān)系失衡主導(dǎo)的水質(zhì)惡化問題，應(yīng)以水污染防治為核心，重點(diǎn)強(qiáng)化入湖河流及環(huán)湖區(qū)域污染控制，探索推進(jìn)“河湖”統(tǒng)籌銜接的氮磷水質(zhì)指標(biāo)考核與管理模式，保障湖泊水環(huán)境質(zhì)量. ③對(duì)應(yīng)“人湖”關(guān)系失控主導(dǎo)的生態(tài)破壞等問題，應(yīng)以監(jiān)督管理為核心，劃定并堅(jiān)守生態(tài)紅線，保障生態(tài)空間.

c) 當(dāng)前，在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶“共抓大保護(hù)、不搞大開發(fā)”的新形勢(shì)下，國(guó)家對(duì)三峽工程正常運(yùn)營(yíng)期的科學(xué)調(diào)度管理、洞庭湖水生態(tài)環(huán)境改善提出了更高的要求. 受數(shù)據(jù)質(zhì)量、時(shí)空匹配性和研究水平限制，該研究還存在一些不足，后續(xù)需要更深入的探討和論證. 未來可嘗試從不同時(shí)空尺度上，建立“江湖”“河湖”“人湖”關(guān)系變化綜合影響下的響應(yīng)模型，進(jìn)一步定量化解析洞庭湖不同區(qū)域、不同階段水環(huán)境演變的影響因素，為“江、河、人、湖”和諧發(fā)展提供科學(xué)參考.