2014-2018年太湖梅梁湖和東太湖水質(zhì)變化特征分析

代倩子，張 坤，徐 彬

(太湖流域水文水資源監(jiān)測(cè)中心，江蘇 無錫 214024)

太湖是流域內(nèi)最大的湖泊，也是流域洪水和水資源調(diào)蓄中心，西部山丘區(qū)來水匯入太湖后，經(jīng)太湖調(diào)蓄，從東部流出。太湖平均水深1.9 m，是典型的淺水湖泊，湖泊水面面積2 338 km2，分為9個(gè)湖灣，各湖區(qū)水生態(tài)環(huán)境狀況差異較大，其中東太湖、西部沿岸區(qū)等湖區(qū)為典型的草型湖區(qū)，其他湖區(qū)基本為藻型湖區(qū)[1]。

2007年無錫供水危機(jī)發(fā)生后，流域各省市人民政府加強(qiáng)了流域環(huán)境綜合治理。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，近幾年太湖水質(zhì)狀況總體呈改善趨勢(shì)[2,3]。一直以來，關(guān)于太湖水質(zhì)變化特征相關(guān)研究更多的是關(guān)注整個(gè)太湖[4]，或者太湖的部分湖區(qū)[5,6]，針對(duì)不同生態(tài)類型湖區(qū)的變化比較研究較少。本文選取水生態(tài)環(huán)境類型差異較大的藻型湖區(qū)和草型湖區(qū)，對(duì)比分析其主要水質(zhì)指標(biāo)濃度變化特征及影響因子，期望為湖泊管理提供技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

梅梁湖是太湖北部的一個(gè)湖灣，南北長16 km，東西寬7～10 km，水面面積124 km2。梅梁湖是典型的藻型湖，2007年5月，太湖梅梁湖灣、貢湖灣藍(lán)藻大規(guī)模暴發(fā)，導(dǎo)致貢湖灣的南泉水廠原水惡臭，致使無錫市市區(qū)80%的居民無法正常飲用自來水，引發(fā)了城市供水危機(jī)，造成了較大的社會(huì)影響[1]。

東太湖是太湖東部的一個(gè)湖灣，水面面積172 km2，具有防洪、供水、水產(chǎn)養(yǎng)殖、生態(tài)保護(hù)等多種功能。東太湖是典型的草型湖，也是下游淀泖區(qū)、杭嘉湖東片以及上海市的主要水源[1]。

1.2 樣品采集與分析

2014年1月-2018年12月，每月10號(hào)左右對(duì)梅梁湖和東太湖的8個(gè)站點(diǎn)開展水質(zhì)樣品采集工作，其中梅梁湖5個(gè)站點(diǎn)，東太湖3個(gè)站點(diǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)定水溫、透明度、酸堿度和溶解氧，總磷的測(cè)定采用鉬酸銨分光光度法，總氮經(jīng)過堿性過硫酸鉀消解后用紫外分光光度法測(cè)定，氨氮的測(cè)定采用納氏試劑比色法，高錳酸鹽指數(shù)測(cè)定采用酸性高錳酸鉀法[7]。

2 結(jié)果與分析

2.1 梅梁湖水質(zhì)變化特征

2018年，梅梁湖的高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷和總氮濃度分別為5.34、0.10、0.085和1.52 mg/L。與2014年相比，4項(xiàng)主要水質(zhì)指標(biāo)濃度均有不同程度的降低。從圖1中可以看出，2014-2018年梅梁湖各主要水質(zhì)指標(biāo)的變化特征存在較為明顯的差異。高錳酸鹽指數(shù)和總磷濃度呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)，總氮濃度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，氨氮濃度呈現(xiàn)低位波動(dòng)。

圖1 2014-2018年梅梁湖主要水質(zhì)指標(biāo)濃度變化

2.2 東太湖水質(zhì)變化特征

2018年，東太湖的高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷和總氮濃度分別為3.73、0.05、0.052和1.14 mg/L。與2014年相比，除氨氮指標(biāo)外，其他3項(xiàng)指標(biāo)濃度均有不同程度的上升。從圖2中可以看出，各主要水質(zhì)指標(biāo)的變化特征也存在較為明顯的差異。高錳酸鹽指數(shù)、總磷和總氮濃度變化總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，氨氮濃度呈現(xiàn)穩(wěn)定的下降趨勢(shì)。

圖2 2014-2018年東太湖主要水質(zhì)指標(biāo)濃度變化

2.3 梅梁湖和東太湖水質(zhì)變化特征對(duì)比

對(duì)比圖1(梅梁湖)和圖2(東太湖)可以看出，2014-2018年，東太湖的主要水質(zhì)指標(biāo)濃度均優(yōu)于梅梁湖，反映出東太湖較好的水質(zhì)狀況。但與2014年相比，梅梁湖的水質(zhì)狀況明顯好轉(zhuǎn)，東太湖則有所變差。

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果表明，2018年梅梁湖的透明度為43.3 cm，高于2014年的38.8 cm，2014-2018年梅梁湖水體透明度總體呈上升趨勢(shì)。2018年東太湖的透明度為30.4 cm，明顯低于2014年的38.2 cm，2014-2018年東太湖水體透明度總體呈較為明顯的下降趨勢(shì)。相關(guān)性分析結(jié)果表明，東太湖總磷與水體透明度之間極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.86,p<0.01)。

圖3 2014-2018年梅梁湖和東太湖水體透明度變化對(duì)比

3 討 論

遙感解析結(jié)果顯示，2018年東太湖的沉水植物分布面積為34 km2，占水面面積的20%；而梅梁作為典型藻型湖區(qū)，無沉水植物分布。2014-2018年，東太湖的主要水質(zhì)指標(biāo)濃度均優(yōu)于梅梁湖，反映出太湖草型湖區(qū)較好的水生態(tài)狀況。但通過對(duì)比也發(fā)現(xiàn)，東太湖和梅梁湖的水質(zhì)差異在縮小。2014年東太湖的總磷濃度為0.037 mg/L，梅梁湖為0.086 mg/L；2018年東太湖的總磷濃度上升至0.052 mg/L，而梅梁湖總磷濃度基本保持不變。結(jié)合其他3項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)變化特征可以看出，東太湖水體質(zhì)量呈惡化趨勢(shì)，梅梁湖水體質(zhì)量呈改善趨勢(shì)，反映出近年來太湖藻型湖區(qū)和草型湖區(qū)水生態(tài)環(huán)境變化的差異性。

針對(duì)太湖沉水植物的調(diào)查結(jié)果表明，2007-2017年太湖沉水植物面積變化可分為兩個(gè)階段[8,9]。第一階段為2007-2014年，該階段沉水植物分布面積變化總體呈上升趨勢(shì)，最大值達(dá)到277 km2；第二階段為2015-2017年，該階段太湖沉水植物分布面積顯著降低，低于50 km2。2015年東太湖總磷濃度較2014年上升了22%。沉水植物在抑制淺水湖泊底泥再懸浮方面具有極其重要的作用[10,11]，一直以來，太湖沉水植物主要分布在東太湖和胥湖等太湖東部水域，2015年太湖沉水植物分布面積明顯降低，較2014年降低了約5倍，這可能是導(dǎo)致該水域總磷濃度明顯上升的一個(gè)重要原因。由于沉水植物減少后，短期內(nèi)很難恢復(fù)至原有水平，從而導(dǎo)致2015年至今東太湖的總磷濃度均處于高位波動(dòng)。另外，2016年太湖流域發(fā)生特大洪水，大量的污染負(fù)荷進(jìn)入太湖，同時(shí)近幾年太湖的藍(lán)藻水華強(qiáng)度處于較高水平，一定程度上也促進(jìn)了底泥中磷的釋放[12,13]，也會(huì)導(dǎo)致東太湖總磷濃度上升。

一般認(rèn)為，總磷是指示湖泊富營養(yǎng)化的關(guān)鍵指標(biāo)[14,15]。東太湖的總磷濃度與水體透明度顯著負(fù)相關(guān)，結(jié)合太湖沉水植物分布面積變化特征，認(rèn)為現(xiàn)階段加強(qiáng)太湖沉水植物保護(hù)，盡快恢復(fù)太湖沉水植物分布面積至2014年水平，是改善東太湖水質(zhì)狀況的重要途徑。