2016-2020年長江中游典型湖泊水質(zhì)和富營養(yǎng)化演變特征及其驅(qū)動因素*

趙晏慧，李 韜，黃 波，馮艷玲，雷明軍，卓海華，吳云麗

(1：生態(tài)環(huán)境部長江流域生態(tài)環(huán)境監(jiān)督管理局生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與科學(xué)研究中心,武漢 430010) (2：湖北省生態(tài)環(huán)境廳武漢生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心,武漢 430022)

“十三五”期間，我國各地各部門共抓長江大保護(hù)格局基本確立，長江保護(hù)修復(fù)取得積極進(jìn)展[1]. 截止2020年底，長江干流全面達(dá)到Ⅱ類水質(zhì)，長江流域河流I～I(xiàn)II類水質(zhì)斷面比例由2016年的82.3%上升至2020年的96.7%，高于全國平均水平13.3%，河流水質(zhì)改善明顯. 但湖泊水質(zhì)改善較為滯后,“老三湖”(太湖、巢湖、滇池)水質(zhì)仍為IV類，營養(yǎng)狀態(tài)在輕度-中度富營養(yǎng)之間，且長江流域湖泊呈富營養(yǎng)化加劇趨勢[2-3]. 為推進(jìn)長江大保護(hù)，推動長江經(jīng)濟(jì)帶可持續(xù)發(fā)展，沿程湖泊水生態(tài)環(huán)境問題亟需解決.

長江中游上起湖北宜昌下至江西湖口，承東啟西，連南接北，是長江經(jīng)濟(jì)帶的重要組成部分. 隨著長江中游城市群納入國家“十四五”規(guī)劃綱要，長江中游水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況受到進(jìn)一步關(guān)注. 該區(qū)域是我國淡水湖泊集中分布區(qū)域之一[4]，湖泊面積為1 km2以上的約有360個，總面積約占全國湖泊面積的12%[5]. 這些湖泊在保障長江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)、水資源、防洪等安全和促進(jìn)流域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展方面發(fā)揮著不可替代的作用[6]. 長江中游區(qū)域不如長江下游區(qū)域人類活動強(qiáng)度高，但也同樣面臨營養(yǎng)鹽升高、富營養(yǎng)化加劇和生態(tài)功能受損等問題[7]. 大通湖、洪湖、斧頭湖和梁子湖等長江中游湖泊歷史上長期經(jīng)歷圍墾造田和水產(chǎn)養(yǎng)殖等活動，飽受氮、磷和有機(jī)物的污染影響[8-12]. 鄱陽湖和洞庭湖作為通江湖泊，其水位與長江相互作用，水質(zhì)與入湖河流氮磷含量密切相關(guān)[13-14]. 氮磷的外源輸入和內(nèi)源釋放一直是影響湖泊水質(zhì)和富營養(yǎng)化的主要原因[15].

2016年1月習(xí)近平總書記提出“共抓大保護(hù)、不搞大開發(fā)”，《長江岸線保護(hù)和開發(fā)利用總體規(guī)劃》《長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展規(guī)劃綱要》《長江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》《長江保護(hù)修復(fù)攻堅戰(zhàn)行動計劃》等文件相繼印發(fā)實施，長江生態(tài)環(huán)境保護(hù)與治理得到空前加強(qiáng)[1,16]. 但2020年長江中游湖泊中出現(xiàn)富營養(yǎng)化的湖泊比例較2016年上升33.3%，湖泊治理效果并不理想，且目前缺乏對長江中游湖泊“十三五”時期的對比分析研究. 本文以長江中游區(qū)域6個典型湖泊為研究對象，科學(xué)評價其2016-2020年水質(zhì)和富營養(yǎng)化時空變化特征，揭示該時期影響長江中游湖泊水質(zhì)和富營養(yǎng)化的關(guān)鍵驅(qū)動因素，探求湖泊治理對策，為長江流域湖泊水生態(tài)環(huán)境治理和修復(fù)提供科學(xué)依據(jù).

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

長江中游(宜昌市至湖口縣江段)長955 km，流域面積68萬km2. 按照《“十三五”國家地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)設(shè)置方案》(環(huán)監(jiān)測〔2016〕30號)要求面積在100 km2(或儲水量在10億m3以上)的重要湖泊以及重要跨國界湖庫設(shè)置監(jiān)測斷面，長江中游開展監(jiān)測的湖泊共有6個：洪湖、斧頭湖、梁子湖、大通湖、洞庭湖和鄱陽湖(圖1)，主要涉及湖北、湖南和江西3個省份. 除洞庭湖和鄱陽湖2個通江湖泊外，洪湖和梁子湖水域面積較大，大通湖和斧頭湖次之. 其中，洪湖和大通湖考核單個行政區(qū)，梁子湖、斧頭湖、鄱陽湖和洞庭湖考核多個行政區(qū). 各湖泊的基本信息情況詳見表1.

圖1 長江中游6個湖泊位置示意圖Fig.1 Distribution of six lakes in the middle reaches of the Yangtze River

表1 長江中游6個湖泊基本信息*

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究采用國家地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)中長江流域2016-2020年的月監(jiān)測數(shù)據(jù)，國家監(jiān)測斷面數(shù)據(jù)的采樣方式、測定方法和操作步驟等均按《國家監(jiān)測國家地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)測任務(wù)作業(yè)指導(dǎo)書》要求進(jìn)行. 水質(zhì)類別評價指標(biāo)包括《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)中的總氮(TN)、總磷(TP)、化學(xué)需氧量(COD)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)、氨氮(NH3-N)、溶解氧(DO)、氟化物(F-)、pH和水溫等21項[19]. 富營養(yǎng)化評價指標(biāo)包括《湖泊(水庫)富營養(yǎng)化評價方法及分級技術(shù)規(guī)定》(總站生字〔2001〕090號)規(guī)定的總氮(TN)、總磷(TP)、透明度(SD)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)和葉綠素a(Chl.a)共5項.

1.3 數(shù)據(jù)處理

水質(zhì)類別按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)和《地表水環(huán)境質(zhì)量評價辦法(試行)》(環(huán)辦〔2011〕22號)進(jìn)行評價. 湖泊富營養(yǎng)化按照《湖泊(水庫)富營養(yǎng)化評價方法及分級技術(shù)規(guī)定》(總站生字〔2001〕090號)進(jìn)行評價[20-21].

運(yùn)用Canoco 5.0軟件分別對6個湖泊監(jiān)測指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，根據(jù)去趨勢分析(detrended correspondence analysis，DCA)的結(jié)果(前兩軸軸長<3)，選擇線性模型-主成分分析分析(principal components analysis，PCA)來解析主要影響變量.

湖泊地理利分布情況通過ArcGIS 10.2軟件繪制，各監(jiān)測指標(biāo)采用SPSS 18.0進(jìn)行統(tǒng)計和分析，使用Origin 2019軟件進(jìn)行制圖.

2 結(jié)果與分析

2.1 水質(zhì)污染狀況評價

2.1.1 水質(zhì)類別變化 根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)地表水水域環(huán)境功能的劃分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價，2016-2020年長江中游6個典型湖泊每年度水質(zhì)類別情況詳見表2.

“十三五”時期，斧頭湖和梁子湖始終達(dá)到或優(yōu)于Ⅲ類，洞庭湖和鄱陽湖始終保持為Ⅳ類，而大通湖和洪湖在V類左右波動. 與2016年相比，2020年梁子湖水質(zhì)類別有所變差，大通湖水質(zhì)類別改善明顯. 梁子湖在2016年水質(zhì)類別為II類，在2017-2020年均為Ⅲ類，水質(zhì)類別近4年較為穩(wěn)定. 大通湖在2016-2018年的年度水質(zhì)類別均為劣Ⅴ類，2020年提升2個水質(zhì)類別至Ⅳ類，水質(zhì)明顯改善. 斧頭湖、鄱陽湖和洞庭湖3個湖泊水質(zhì)類別在整個“十三五”時期均未發(fā)生變化，洪湖水質(zhì)類別除2018年下降至Ⅴ類外，其他4年均為Ⅳ類，總體水質(zhì)類別變化較為穩(wěn)定.

2.1.2 定類因子分析 “十三五”時期，長江中游6個湖泊定類因子(決定其水質(zhì)類別的污染指標(biāo))主要為TP、COD和CODMn. 從表2可以看出，6個湖泊的定類因子均含有TP，其中，洪湖從2016年的COD逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)?020年的TP和COD；斧頭湖除2019年出現(xiàn)過COD外，其他年度均只有TP；梁子湖僅在2016年出現(xiàn)過CODMn外，其他年份度只有TP；而大通湖、洞庭湖和鄱陽湖定類因子始終為TP.

表2 2016-2020年長江中游6個湖泊各年度水質(zhì)類別及其定類因子情況

分別計算長江中游6個湖泊“十三五”期間的定類因子濃度較研究序列第1年(2016年)的增長率，結(jié)果表明這3項指標(biāo)(TP、COD和CODMn)變化趨勢不同(圖2).

大通湖、洞庭湖和鄱陽湖TP濃度均呈逐年下降趨勢，洪湖、斧頭湖和梁子湖逐年變化趨勢不明顯(圖2a). 與2016年相比，2020年大通湖TP濃度降幅最大，高達(dá)60.4%；洞庭湖和鄱陽湖降幅分別為28.6%和19.4%. 而洪湖、斧頭湖和梁子湖的TP濃度均較2016年有所上升，其中洪湖升幅最大，高達(dá)117.5%；其次為梁子湖和斧頭湖，分別上升37.5%和35.3%.

長江中游6個湖泊COD濃度逐年變化趨勢不明顯(圖2b). 與2016年相比，2020年梁子湖和斧頭湖均有所上升，升幅分別為5.5%和3.6%；洪湖、大通湖、鄱陽湖和洞庭湖皆有所下降，其中洪湖和大通湖降幅最大，高達(dá)約21.0%，其次是鄱陽湖和洞庭湖，降幅分別為11.2%和6.2%.

長江中游6個湖泊CODMn濃度逐年變化趨勢不明顯(圖2c). 與2016年相比，2020年僅有斧頭湖CODMn濃度有所下降，降幅為15.4%；其他5個湖泊均較2016年有所上升，其中洪湖和大通湖升幅較大，分別為 47.5% 和38.7%，其次是洞庭湖和鄱陽湖，升幅分別為11.1%和8.3%.

通過以上分析，長江中游6個湖泊水質(zhì)類別受TP濃度影響較大，與2016年相比，2020年洪湖、斧頭湖和梁子湖TP濃度有所增加，而大通湖、洞庭湖和鄱陽湖TP濃度有所下降(圖2a)；斧頭湖COD升高明顯(圖2b)，洪湖、梁子湖、大通湖、洞庭湖和鄱陽湖CODMn濃度上升明顯(圖2c)，這表明長江中游6個湖泊有機(jī)污染程度有所加深.

圖2 2016-2020年長江中游6個湖泊TP(a)、COD(b)和CODMn(c)濃度增長率變化Fig.2 Changes of TP (a), COD (b) and CODMn (c) concentrations in six lakes in the middle reaches of the Yangtze River from 2016 to 2020

2.2 營養(yǎng)狀況評價

2.2.1 富營養(yǎng)狀態(tài)變化 “十三五”時期，長江中游6個典型湖泊富營養(yǎng)化程度差異較大(圖3). 2016年長江中游6個湖泊綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)(TLI(Σ))在42～50之間波動，均處于中營養(yǎng)狀態(tài)，而2020年TLI(Σ)在 47～61之間，除鄱陽湖外的其他5個湖泊綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)均較2016年有不同程度的增加，說明長江中游湖泊富營養(yǎng)化狀態(tài)有變差的風(fēng)險. 其中，大通湖和洞庭湖2020年綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)較2016年上升不超過2.7%，營養(yǎng)狀態(tài)未發(fā)生明顯變化，總體營養(yǎng)狀態(tài)變化相對穩(wěn)定. 而洪湖、梁子湖和斧頭湖2020年綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)較2016年分別上升42.1%、12.2%和8.2%，其營養(yǎng)化狀態(tài)有加重趨勢，特別是洪湖和斧頭湖已由2016年的中營養(yǎng)狀態(tài)分別變差至2020年的中度富營養(yǎng)和輕度富營養(yǎng)狀態(tài)，說明“十三五”時期洪湖和斧頭湖營養(yǎng)狀態(tài)惡化最為嚴(yán)重.

圖3 2016-2020年長江中游6個湖泊綜合營養(yǎng)指數(shù)變化情況Fig.3 Changes of TLI(Σ) of six lakes in the middle reaches of the Yangtze River from 2016 to 2020

2.2.2 營養(yǎng)狀態(tài)分指數(shù)趨勢分析 “十三五”時期，長江中游6個典型湖泊營養(yǎng)狀態(tài)分指數(shù)變化趨勢存在差異，洪湖和大通湖變化最為劇烈，斧頭湖和梁子湖較為明顯，洞庭湖和鄱陽湖相對穩(wěn)定. 除大通湖外，其他5個湖泊每年的營養(yǎng)狀態(tài)分指數(shù)最大值均為TLI(SD)，大通湖也從2016年TLI(TP)最大演變?yōu)?020年的TLI(SD)最大，而SD在計算綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)中占比較小，說明SD對“十三五”時期長江中游湖泊營養(yǎng)狀態(tài)評價貢獻(xiàn)最大. 與2016年相比，2020年長江中游6個湖泊的TLI(Chl.a)均有不同程度的增加，洪湖、斧頭湖和梁子湖的TLI(TN)和TLI(TP)增加明顯，大通湖、洞庭湖和鄱陽湖TLI(TN)和TLI(TP)有所下降(圖4). 整個“十三五”時期，長江中游6個湖泊每年的TLI(CODMn)與其他分指數(shù)相比最小，說明CODMn對各湖泊富營養(yǎng)狀態(tài)評價的貢獻(xiàn)最小，但除斧頭湖外，其他湖泊TLI(CODMn)均較2016年有所升高，說明CODMn對長江中游湖泊的影響在逐漸增大.

圖4 2016-2020年長江中游6個湖泊營養(yǎng)狀態(tài)鄱指數(shù)變化Fig.4 Trends of trophic state indexes of the six lakes from 2016 to 2020

2.3 影響長江中游6個典型湖泊水環(huán)境質(zhì)量的主控因子分析

2016-2020年長江中游6個典型湖泊的主成分分析排序圖如圖5所示，各湖泊前2個軸的累計方差解釋信息均達(dá)70%以上，表明均能較好地代表原指標(biāo).

洪湖主成分1(PC1)中的TN、TP、SD和Chl.a具有較大因子負(fù)荷，反映了洪湖的營養(yǎng)狀況，其中TN、TP和Chl.a與PC1呈正相關(guān)，SD與PC1呈負(fù)相關(guān)；主成分2(PC2)中的pH、COD和DO具有較大因子負(fù)荷，反映了洪湖的物理環(huán)境狀況和有機(jī)物污染的程度，pH、COD和DO均與PC2呈正相關(guān)(圖5a).

斧頭湖PC1中的TN、BOD5和COD具有較大因子負(fù)荷，反映了斧頭湖氮素、有機(jī)物污染的狀況，其中TN和COD與PC1呈正相關(guān)，BOD5與PC1呈負(fù)相關(guān)；PC2中的水溫、DO和SD具有較大因子負(fù)荷，反映了斧頭湖的物理環(huán)境狀況，其中水溫和SD與PC2呈正相關(guān)，DO與PC2呈負(fù)相關(guān)(圖5b).

梁子湖PC1中的Chl.a、DO、TN和TP具有較大因子負(fù)荷，反映了梁子湖的營養(yǎng)狀況和物理環(huán)境狀況，這4項指標(biāo)均與PC1呈正相關(guān)；PC2中的BOD5和CODMn具有較大因子負(fù)荷，反映了梁子湖有機(jī)物污染情況，其中BOD5與PC2呈正相關(guān)，CODMn與PC2呈負(fù)相關(guān)(圖5c).

大通湖PC1中的CODMn、DO、TN和TP具有較大因子負(fù)荷，反映了大通湖的有機(jī)物、氮素和磷素污染以及物理環(huán)境狀況，其中TN和TP與PC1呈正相關(guān)，CODMn和DO呈負(fù)相關(guān)；PC2中的COD和SD具有較大因子負(fù)荷，反映了大通湖有機(jī)物污染和物理環(huán)境狀況，其中SD與PC2呈正相關(guān)，COD與PC2呈負(fù)相關(guān)(圖5d).

洞庭湖PC1中的TP、TN、COD和DO具有較大因子負(fù)荷，反映了洞庭湖的氮素、磷素和有機(jī)物污染以及物理環(huán)境狀況，其中TP、TN和COD與PC1呈正相關(guān)，DO與PC1呈負(fù)相關(guān)；PC2中的水溫和CODMn具有較大因子負(fù)荷，反映了洞庭湖物理環(huán)境和有機(jī)物污染狀況，水溫和CODMn均與PC2呈正相關(guān)(圖5e).

鄱陽湖PC1中的BOD5、COD、pH和SD具有較大因子負(fù)荷，反映了鄱陽湖的有機(jī)物污染以及物理環(huán)境狀況，這4項指標(biāo)均與PC1呈正相關(guān)；PC2中的TP和TN具有較大因子負(fù)荷，反映了鄱陽湖氮素和磷素污染狀況，TP和TN均與PC2呈正相關(guān)(圖5f).

綜合以上分析，“十三五”期間長江中游湖泊存在不同程度的氮素、磷素和有機(jī)物污染情況，而各湖泊TN和TP始終具有較大因子負(fù)荷，成為影響“十三五”長江中游湖泊水環(huán)境質(zhì)量的主要指標(biāo). 各湖泊TN和TP始終存在較強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系，洪湖、斧頭湖和梁子湖的TN和TP均與Chl.a有正相關(guān)關(guān)系，而大通湖、洞庭湖和鄱陽湖的TN和TP均與Chl.a呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明影響洪湖、斧頭湖和梁子湖水質(zhì)和富營養(yǎng)化的因素與大通湖、洞庭湖和鄱陽湖并不相同.

圖5 2016-2020年長江中游6個湖泊PCA排序圖(紅色線代表2020年定類因子)Fig.5 Trends of impact factor load chart of the six lakes from 2016 to 2020 (Red line represents the classification factor in 2020)

3 討論

3.1 長江中游典型湖泊水質(zhì)污染變化特征

2016-2020年長江中游湖泊水質(zhì)變化差異較大(表2)，與2016年相比，2020年梁子湖水質(zhì)類別有所變差，大通湖水質(zhì)類別改善明顯，說明長江中游湖泊水環(huán)境質(zhì)量改善存在不平衡、不協(xié)調(diào)問題[3]. TP、COD和CODMn是影響長江中游湖泊“十三五”時期水質(zhì)類別的主要因子，2016-2020年大通湖、洞庭湖和鄱陽湖的定類因子只有TP，其TP濃度較2016年均有所降低(圖2)，而其Chl.a濃度卻上升明顯(圖4，5)，通過對其主成分分析發(fā)現(xiàn)Chl.a與TN、TP呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖5)，說明大通湖、洞庭湖和鄱陽湖中TP濃度的下降除與污染負(fù)荷減少有關(guān)外，還可能與浮游植物增多有關(guān). 2016-2020年洪湖、斧頭湖和梁子湖的定類因子除TP外，還曾出現(xiàn)COD或CODMn，而斧頭湖和梁子湖水質(zhì)均能達(dá)到III類，且《武漢市環(huán)境質(zhì)量公報》統(tǒng)計2008-2017年梁子湖和斧頭湖水質(zhì)均在II～I(xiàn)II類之間，較為穩(wěn)定，但斧頭湖(涉及咸寧市和武漢市)和梁子湖(涉及武漢市和鄂州市)為跨行政區(qū)管理，治理措施難免會缺乏系統(tǒng)性和整體性[22]. 周文昌等[23]對洪湖2012-2017年水質(zhì)研究發(fā)現(xiàn)，洪湖COD濃度下降是湖區(qū)養(yǎng)殖圍網(wǎng)拆除的直接結(jié)果，并總結(jié)洪湖水質(zhì)惡化原因受內(nèi)源釋放(主要來自沉積物和水生植物腐爛)和外源輸入(主要包括四湖總干渠匯入和人類活動產(chǎn)生的污染)的多重影響[24-25]. “十三五”時期，TP是影響長江中游湖泊水質(zhì)類別的最主要因子，而TN和TP是影響長江中游湖泊水質(zhì)變化的最主要驅(qū)動力，且6個典型湖泊TN與TP呈較強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系(圖5)，斧頭湖和大通湖TN對水質(zhì)的影響程度甚至超過TP(圖5)，但是我國目前存在“河流總氮指標(biāo)沒有標(biāo)準(zhǔn)，湖庫總氮難以有效控制”的問題[26]，建議盡快提出河湖氮磷標(biāo)準(zhǔn)限值或考核目標(biāo)，為水環(huán)境管理、保護(hù)和決策提供幫助.

3.2 長江中游典型湖泊富營養(yǎng)化變化特征

“十三五”時期，長江中游典型湖泊營養(yǎng)狀態(tài)變化趨勢差異較大，洪湖、斧頭湖和梁子湖富營養(yǎng)化呈加劇趨勢，大通湖、洞庭湖和鄱陽湖營養(yǎng)狀態(tài)相對穩(wěn)定(圖3). 2020年長江中游6個湖泊Chl.a濃度均較2016年有所升高(圖4)，隨著浮游植物生物量升高，水體中的有機(jī)聚集體增加[15]，導(dǎo)致長江中游湖泊有機(jī)物污染程度有所加深(圖2).TLI(SD)和TLI(Chl.a)對洪湖、斧頭湖和梁子湖的營養(yǎng)狀態(tài)評價貢獻(xiàn)最大，而大通湖、洞庭湖和鄱陽湖營養(yǎng)狀態(tài)分指數(shù)最大值依次為TLI(SD)和TLI(TN)(圖4). SD是湖泊發(fā)生營養(yǎng)化后重要的表現(xiàn)指標(biāo)[27]，但SD受到藻類生物量、懸浮泥沙等多種因素影響，并不能單純通過其貢獻(xiàn)量評價富營養(yǎng)化影響程度[28]. 較高的Chl.a濃度是洪湖、斧頭湖和梁子湖營養(yǎng)狀態(tài)變差的最直接原因. Chl.a通常表征浮游植物的生物量，浮游植物的生長會顯著降低水體的透明度，并減少水體溶解氧，促使水生植物逐步被浮游植物所取代，造成水體富營養(yǎng)化加劇. 洪湖、斧頭湖和梁子湖的TN和TP與Chl.a變化呈正相關(guān)關(guān)系(圖5)，氮、磷作為湖泊初級生產(chǎn)力的物質(zhì)基礎(chǔ)[29-30]，其濃度升高加快了洪湖、斧頭湖和梁子湖藻類生長(圖4)，進(jìn)而成為推動其富營養(yǎng)化加劇的主要因子. 氮、磷營養(yǎng)鹽濃度對大通湖、洞庭湖和鄱陽湖的營養(yǎng)狀態(tài)評價次于SD，但大通湖、洞庭湖和鄱陽湖的TN和TP與Chl.a變化呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖5)，說明這些湖中Chl.a濃度并不會隨氮、磷物質(zhì)的增加而升高，其營養(yǎng)狀態(tài)可能受到除氮磷營養(yǎng)鹽以外的其他因素影響較大，像洞庭湖和鄱陽湖作為長江中游的通江湖泊，較短的換水周期對藻類生長具有明顯的抑制作用，且通江湖泊較高的泥沙含量會使水體透明度較低，削弱藻類的光可獲得性，從而抑制藻類生長. 另外，氣候變暖、降雨量變化、風(fēng)速改變等氣候因素也直接或間接影響光可獲得性和營養(yǎng)鹽生物可利用性，改變湖泊藻類的生長特性[31-32]，進(jìn)而對湖泊富營養(yǎng)化產(chǎn)生影響. 所以長江中游湖泊營養(yǎng)狀態(tài)變化受人類活動和氣候變化等多種因素的影響.

3.3 長江中游典型湖泊水質(zhì)污染和富營養(yǎng)化原因探究

“十三五”時期，TN和TP依然是影響長江中游湖泊水質(zhì)和富營養(yǎng)化狀況的最主要驅(qū)動因素. 湖泊水質(zhì)狀況和營養(yǎng)化水平是對水體中多項指標(biāo)分析的綜合結(jié)果，也是生物和非生物因素相互影響的綜合體現(xiàn). 在不考慮氮、磷等污染物直排入湖因素外，湖泊的水質(zhì)和富營養(yǎng)化狀況與自凈能力、湖泊流通性、漁業(yè)管理、流域納污和治理強(qiáng)度等因素密切相關(guān)[7].

“十三五”時期，洪湖、斧頭湖和梁子湖的TP污染和富營養(yǎng)化程度呈加重趨勢(圖2a，圖3)，主要受到生態(tài)退化、圍墾造田、水產(chǎn)養(yǎng)殖等經(jīng)營性開發(fā)利用活動的直接或間接影響. 1970s湖泊圍墾和水利工程建設(shè)達(dá)到高峰期，洪湖、斧頭湖和梁子湖進(jìn)行的大量圍墾造田和長期水產(chǎn)養(yǎng)殖活動，使得湖泊生境受到破壞，水生植被大量減少，降低湖泊的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性[5,33-34]. Hou等通過遙感解譯的湖泊的水生植被變化發(fā)現(xiàn),鄱陽湖、洞庭湖兩個湖泊水生植被覆蓋度較高，而洪湖、斧頭湖和梁子湖水生植被覆蓋度明顯低于鄱陽湖和洞庭湖，說明洪湖、斧頭湖和梁子湖生態(tài)退化較為嚴(yán)重[34-36]. 水生植被是治理內(nèi)源營養(yǎng)鹽的有效途徑，不僅能有效吸收氮、磷等污染物，還對淺水湖泊的底泥再懸浮具有重要抑制作用[37-38]. 從洪湖、斧頭湖和梁子湖的營養(yǎng)狀態(tài)分指數(shù)對比(圖4)可知，對其富營養(yǎng)化貢獻(xiàn)最大的是TLI(SD)，透明度降低可能受到水生植被破壞的影響[33]. 2017年底洪湖、斧頭湖和梁子湖雖已全面拆除“三網(wǎng)”，但湖泊自凈能力短時間內(nèi)還未恢復(fù)，拆圍后沉積物中殘留大量餌料、水產(chǎn)品排泄物等也使沉積物成為湖泊氮、磷的重要庫源. 圍網(wǎng)存在會造成湖泊水面網(wǎng)格化，進(jìn)而降低沉積物再懸浮，而拆除后缺乏足夠水生植物覆蓋的淺水湖泊底泥極易在物理(風(fēng)浪)和生物(如底棲魚類)等作用下向上覆水釋放，成為影響其水體氮、磷的內(nèi)源污染[34]，這可能就是洪湖、斧頭湖和梁子湖TN和TP增高或居高不下的關(guān)鍵原因之一[23-24].

“十三五”時期洞庭湖和鄱陽湖水質(zhì)較為穩(wěn)定(表2)，且2020年湖區(qū)TP濃度均較2016年有明顯下降(圖2a)，但始終未達(dá)到湖庫Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的TP限值(0.05 mg/L)要求. 洞庭湖和鄱陽湖兼具“高水湖相、低水河相”的特點(diǎn)，其水文情勢受流域來水及長江共同作用，即使兩湖各入湖河流和長江來水均達(dá)到Ⅱ類水質(zhì)，因河流、湖泊TP執(zhí)行不同標(biāo)準(zhǔn)，鄱陽湖和洞庭湖難以達(dá)到湖庫Ⅲ類TP濃度要求. 據(jù)王丑明等的研究報道，自2003年三峽大壩蓄水后，洞庭湖水質(zhì)健康狀況受到一定影響[40]，加劇了河湖兩相特征，洞庭湖枯水期TN和TP濃度也呈升高現(xiàn)象[40]. 就鄱陽湖和洞庭湖通江湖泊而言，其TP超標(biāo)主要原因是水質(zhì)考核標(biāo)準(zhǔn)中的河、湖限值要求相沖突，當(dāng)前考核目標(biāo)和評價體系對其流域環(huán)境治理指導(dǎo)性不強(qiáng). 建議開展河湖氮磷標(biāo)準(zhǔn)的銜接工作，為水環(huán)境管理、保護(hù)和決策提供幫助.

“十三五”時期大通湖水質(zhì)改善明顯，水質(zhì)已從2016年的劣Ⅴ類逐步提升至2020年的Ⅳ類(表2). 過去大通湖因過度養(yǎng)殖和農(nóng)業(yè)面源污染、生活和工業(yè)污水排放等復(fù)合污染，生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，水質(zhì)長期呈劣Ⅴ類. 2017年，政府加大大通湖水環(huán)境治理力度，開展截污、垃圾治理、農(nóng)業(yè)面源污染治理、大型養(yǎng)殖退出、清淤清廢、禁航禁捕和生態(tài)修復(fù)七大攻堅戰(zhàn)，堅持源頭治理、有效增容和生態(tài)修復(fù)并舉，實現(xiàn)了從劣Ⅴ類到Ⅳ類湖泊治理典范的跨越. 湖泊污染治理和修復(fù)強(qiáng)度對湖泊水質(zhì)和富營養(yǎng)化狀況至關(guān)重要.

“十三五”時期，在中共中央、國務(wù)院的高位推動下，我國各級部門積極組織開展“河湖長制”“一湖一策”“拆除三網(wǎng)”“還湖還濕”、入湖河道整治等湖泊專項行動，湖泊水生態(tài)環(huán)境狀況已取得積極成效，但湖泊污染原因復(fù)雜，治理難度大[41-42]，長江中游湖泊面臨著有機(jī)質(zhì)污染加重和Chl.a濃度升高問題，TN和TP仍然是影響長江中游湖泊水質(zhì)和富營養(yǎng)化的主要指標(biāo). 我國湖泊水生態(tài)環(huán)境保護(hù)根源性和趨勢性壓力尚未根本解決[41-42]，與美麗中國建設(shè)目標(biāo)要求仍有一定的差距[1]. 湖泊水質(zhì)污染和富營養(yǎng)化防治是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，建議深化流域管理，統(tǒng)籌定位各湖泊的基本功能、社會經(jīng)濟(jì)目標(biāo)和環(huán)境管理目標(biāo)，以提高湖泊治理與修復(fù)的系統(tǒng)性和整體性.