太湖各功能分區(qū)水質(zhì)及營養(yǎng)狀態(tài)變化分析

孫瑞瑞，李 愷，呂 文

(1.江蘇省水文水資源勘測局蘇州分局，江蘇 蘇州 215000；2.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院，江蘇 南京 210098)

太湖作為中國第三大淡水湖，是面積排名前列的幾大淡水湖中環(huán)境、水質(zhì)問題最突出的一個，歷年來因藍(lán)藻、水質(zhì)等問題備受關(guān)注[1]。太湖的治理問題在近代以來一直是水利行業(yè)的難題之一[2]。為了監(jiān)測太湖水質(zhì)，數(shù)年來太湖上建立了多個水質(zhì)監(jiān)測站點(diǎn)，為太湖的治理提供了寶貴的數(shù)據(jù)資料。

1 材料與方法

1.1 監(jiān)測布點(diǎn)及頻次

太湖水域水質(zhì)監(jiān)測站點(diǎn)共23個，其中核心區(qū)站點(diǎn)11個，緩沖區(qū)站點(diǎn)10個，開發(fā)控制利用區(qū)2個。核心區(qū)站點(diǎn)包括原小灣里水廠、南泉水源廠、錫東水廠、千波橋(原馬山水廠)、月亮灣、太湖大橋(中橋)、七都外生物多樣性保護(hù)區(qū)、胥湖中、園區(qū)水廠、漁洋山水廠、白洋灣水廠；緩沖區(qū)站點(diǎn)包括拖山、泵站進(jìn)水口、竺山湖中、鎮(zhèn)湖水廠、大浦口、太湖大橋(北橋)、金墅水源地節(jié)點(diǎn)1、廟港外生態(tài)恢復(fù)區(qū)、衙里、漫山島；開發(fā)控制利用區(qū)站點(diǎn)包括戧港外、水星俱樂部外站點(diǎn)。監(jiān)測頻次均為12次/a。太湖水質(zhì)監(jiān)測站點(diǎn)位置見圖1。

1.2 監(jiān)測項(xiàng)目及分析方法

太湖水質(zhì)監(jiān)測站點(diǎn)的日常監(jiān)測項(xiàng)目有：水溫、pH、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、揮發(fā)酚、氰化物、砷、銅、鉛、鋅、鎘、汞、六價(jià)鉻、氟化物、總磷、總氮、透明度、葉綠素a等共21項(xiàng)。

分析方法采用江蘇省水環(huán)境監(jiān)測中心計(jì)量認(rèn)證檢測能力范圍內(nèi)的分析方法。

1.3 評價(jià)項(xiàng)目

水質(zhì)類別評價(jià)項(xiàng)目：pH、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、揮發(fā)酚、氰化物、砷、銅、鉛、鋅、鎘、汞、六價(jià)鉻、氟化物、總磷、總氮等18項(xiàng)。

營養(yǎng)化狀態(tài)評價(jià)項(xiàng)目：高錳酸鹽指數(shù)、總磷、總氮、透明度、葉綠素a等5項(xiàng)。

1.4 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及方法

資料選?。?008—2017年江蘇省水環(huán)境監(jiān)測中心例行監(jiān)測資料。現(xiàn)狀年為2017年。

評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：《GB3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[3]。

水質(zhì)評價(jià)方法：《SL395-2007地表水資源質(zhì)量評價(jià)技術(shù)規(guī)程》。

營養(yǎng)狀態(tài)評價(jià)方法：采用營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法進(jìn)行評價(jià)，評價(jià)項(xiàng)目包括總磷、總氮、葉綠素a、高錳酸鹽指數(shù)和透明度[4]。評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及分級方法見表1。

表1 湖泊營養(yǎng)狀態(tài)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及分級方法

2 現(xiàn)狀評價(jià)

2.1 水質(zhì)評價(jià)

2017年太湖各站點(diǎn)綜合水質(zhì)類別為Ⅱ～劣Ⅴ類。經(jīng)分析，現(xiàn)狀評價(jià)的主要超標(biāo)項(xiàng)目為總磷、總氮[5,6]。為便于湖泊管理和保護(hù)工作的開展，在此分別對全湖區(qū)和各功能分區(qū)水質(zhì)進(jìn)行評價(jià)，重點(diǎn)分析主要超標(biāo)項(xiàng)目水質(zhì)變化情況[7]。

(1)全湖區(qū)

全湖區(qū)總磷濃度整體呈先上升后下降趨勢，在第三季度達(dá)到峰值后，第四季度有較明顯下降，1—4季度水質(zhì)類別均為Ⅳ類?？偟獫舛日w呈下降趨勢，峰值出現(xiàn)在第二季度，1—3季度水質(zhì)類別均為Ⅴ類，4季度為Ⅳ類。

(2)核心區(qū)

核心區(qū)總磷、總氮濃度變化趨勢與全湖區(qū)基本一致。核心區(qū)主要超標(biāo)項(xiàng)目濃度變化見圖3。

(3)緩沖區(qū)

緩沖區(qū)總磷、總氮濃度變化趨勢與全湖區(qū)基本一致，但每個季度濃度均值均略高于全湖區(qū)。總磷1—2季度水質(zhì)類別為Ⅳ類，3季度上升到Ⅴ類，4季度又下降到Ⅳ類?？偟?—4季度水質(zhì)類別均為Ⅴ類。緩沖區(qū)主要超標(biāo)項(xiàng)目濃度變化見圖4。

(4)開發(fā)控制利用區(qū)

開發(fā)控制利用區(qū)總磷濃度呈下降趨勢，1—3季度水質(zhì)類別為Ⅳ類，4季度為Ⅲ類。總氮濃度整體變化呈下降趨勢，1—3季度水質(zhì)類別為Ⅳ類，4季度為Ⅲ類。開發(fā)控制利用區(qū)主要超標(biāo)項(xiàng)目濃度變化見圖5。

2.2 營養(yǎng)狀態(tài)評價(jià)

2017年度全湖區(qū)、核心區(qū)、緩沖區(qū)以及開發(fā)控制利用區(qū)營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)為50.0～60.0，營養(yǎng)狀態(tài)評價(jià)均為輕度富營養(yǎng)。除開發(fā)控制區(qū)以外，營養(yǎng)化指數(shù)在第三季度達(dá)到峰值，略高于其他三季。全湖區(qū)及各功能分區(qū)的營養(yǎng)狀態(tài)評價(jià)指數(shù)變化見圖6。

3 年際變化趨勢

3.1 水質(zhì)變化

根據(jù)太湖2008—2017年水質(zhì)監(jiān)測資料，選取總磷、總氮等主要超標(biāo)項(xiàng)目，分析全湖區(qū)和各功能分區(qū)水質(zhì)濃度年際變化趨勢。

(1)全湖區(qū)

2008—2017年，全湖區(qū)總磷在2008—2012年較平穩(wěn)，自2012年起總體呈緩慢上升趨勢，2016年出現(xiàn)峰值后，2017年有所回落，但水質(zhì)類別均為Ⅳ類?？偟?008—2011年波動略大，2011年后趨于平穩(wěn)[8]，總體以Ⅴ類為主。全湖區(qū)主要超標(biāo)項(xiàng)目濃度變化見圖7。

(2)核心區(qū)

2008—2017年，核心區(qū)總磷總氮濃度的變化趨勢與全湖區(qū)基本一致。核心區(qū)主要超標(biāo)項(xiàng)目濃度變化見圖8。

(3)緩沖區(qū)

2008—2017年，緩沖區(qū)總磷總氮濃度的變化趨勢與全湖區(qū)基本一致，但歷年均值均相對高于全湖區(qū)。緩沖區(qū)主要超標(biāo)項(xiàng)目濃度變化見圖9。

(4)開發(fā)控制利用區(qū)

2008—2017年，開發(fā)控制利用區(qū)總磷濃度總體有所上升，2008—2014年水質(zhì)類別均為Ⅲ類，2015—2017年上升至Ⅳ類。總氮2008—2017年水質(zhì)類別在Ⅲ類和Ⅳ類之間波動，總體以Ⅳ類為主。開發(fā)控制利用區(qū)主要超標(biāo)項(xiàng)目濃度變化見圖10。

3.2 營養(yǎng)狀態(tài)變化

根據(jù)太湖2008—2017年水質(zhì)監(jiān)測資料，分析全湖區(qū)和各功能分區(qū)營養(yǎng)化指數(shù)年際變化趨勢，全湖區(qū)、核心區(qū)、緩沖區(qū)營養(yǎng)化指數(shù)較為穩(wěn)定，基本在50.0～60.0，呈輕度富營養(yǎng)狀態(tài)；開發(fā)控制區(qū)營養(yǎng)化指數(shù)有所波動，2008—2012年呈下降趨勢，2013年有小幅上升，2014年有所回落，2015—2017年有所上升，年?duì)I養(yǎng)狀態(tài)介于中營養(yǎng)-輕度富營養(yǎng)。全湖區(qū)及各功能分區(qū)營養(yǎng)化指數(shù)變化趨勢見圖11。

4 小結(jié)

(1)2017年太湖各站點(diǎn)綜合水質(zhì)類別為Ⅱ～劣Ⅴ類；

(2) 年內(nèi)全湖區(qū)及各功能分區(qū)的主要超標(biāo)項(xiàng)目總磷濃度以及營養(yǎng)化指數(shù)大多均在第三季度達(dá)到峰值，第四季度有明顯下降，總氮則在第二季度達(dá)到峰值后開始下降；

(3) 近年來太湖全湖區(qū)及各功能分區(qū)的總磷濃度整體呈緩慢上升趨勢，水質(zhì)類別基本為Ⅳ類，總氮濃度從2011年起在一個較穩(wěn)定的水平附近波動，水質(zhì)類別以Ⅴ類為主，營養(yǎng)化指數(shù)整體較為穩(wěn)定，為50.0～60.0，整體呈輕度富營養(yǎng)狀態(tài)。