2014—2019年焦崗湖水質(zhì)時(shí)空變化與影響因子分析

高月香，嚴(yán)若孟,2，張毅敏,2①，彭福全，楊 飛,3，孔 明，賴秋英，朱月明，張志偉，陳 婷，張 濤

(1.生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學(xué)研究所，江蘇 南京 210042；2.南京信息工程大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210044；3.南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210034)

淮河流域支流眾多，湖泊星羅棋布，其水面總面積約7 000 km2，總蓄水能力280 × 108m3?；春铀档暮闯修D(zhuǎn)上中游淮河來(lái)水，具有調(diào)蓄洪水的功能[1]?；春恿饔蚨鄶?shù)湖泊都存在不同程度的污染，湖泊水體的惡化將對(duì)淮河流域整體水質(zhì)產(chǎn)生一定影響。焦崗湖是淮河流域重要的淺水湖泊，淮南市毛集實(shí)驗(yàn)區(qū)的備用飲用水源，2013年被列入國(guó)家良好湖泊保護(hù)名錄[2]。焦崗湖也是淮河中游最大的生態(tài)濕地、安徽省重要的漁業(yè)生態(tài)基地和水資源調(diào)蓄地，還是國(guó)家級(jí)保護(hù)動(dòng)物斑頭雁、灰鶴和省級(jí)保護(hù)動(dòng)物白鷺的重要棲息地。但近年來(lái)隨著焦崗湖流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水質(zhì)出現(xiàn)惡化趨勢(shì)，部分區(qū)域部分時(shí)段的TN、TP嚴(yán)重超標(biāo)，總體上不能滿足GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，水體呈輕度富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)[3]。近年來(lái)，國(guó)家對(duì)湖泊水環(huán)境治理力度不斷加大，焦崗湖實(shí)施了多項(xiàng)治理措施，如退網(wǎng)還湖工程、退田還湖與湖濱生態(tài)修復(fù)與防護(hù)工程等，焦崗湖水質(zhì)有了不同程度的改善。筆者基于2014—2019年焦崗湖水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析水質(zhì)變化特征，探討驅(qū)動(dòng)焦崗湖水質(zhì)變化的主要因素，以期為淺水湖泊水環(huán)境的保護(hù)和治理提供參考性建議。

1 研究區(qū)與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

焦崗湖位于淮河左岸，流域面積達(dá)480 km2，橫跨安徽省淮南市和阜陽(yáng)市。湖泊大致呈東西稍長(zhǎng)南北稍窄的橢圓形，平均水深為2 m左右。年均氣溫15 ℃，年均水溫14 ℃；多年平均降水量為905.2 mm，汛期為5—9月，降水年際變化較大，季節(jié)分配不均。焦崗湖水系通達(dá)，主要入湖河流有南中心溝、北中心溝、穆臺(tái)溝、棗林涵、丁家溝等，主要出水河流為便民溝，便民溝為一人工河道，全長(zhǎng)2.7 km，從焦崗湖東南流出匯入淮河。一般年份焦崗湖正常水位在17.5 m時(shí)湖區(qū)總面積為37.5 km2，蓄水量為2×107m3，雨季汛期水位在18.5 m時(shí)水面面積為46.7 km2，蓄水量為4×107m3[4]。湖區(qū)曾有養(yǎng)殖面積近13.0 km2，主要分布在湖中、西部，2019年年底已全部拆除。焦崗湖上游河道接納大量生活污水以及湖區(qū)養(yǎng)殖是焦崗湖水環(huán)境持續(xù)污染的主要原因，污染物通過(guò)入湖河流進(jìn)入湖體，影響湖區(qū)水質(zhì)，同時(shí)湖區(qū)水質(zhì)也與土地利用類型的變化密切相關(guān)[5]。

1.2 樣點(diǎn)布設(shè)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)收集

綜合考慮焦崗湖湖泊形態(tài)、不同區(qū)域水動(dòng)力學(xué)特征和人類活動(dòng)等因素，在湖區(qū)和4條入湖河流共布設(shè)16個(gè)采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)分布在入湖河流南中心溝(1～2)、北中心溝(3～4)、穆臺(tái)溝(5～6)、棗林涵(7～8)、丁家溝(9～10)，湖區(qū)(11～16)(圖1)。監(jiān)測(cè)頻次為每年12次，每月上旬監(jiān)測(cè)1次，湖區(qū)點(diǎn)位監(jiān)測(cè)時(shí)間段為2014年1月—2019年12月，入湖河流監(jiān)測(cè)時(shí)間段為2017—2019年。

圖1 焦崗湖采樣點(diǎn)位置示意

使用5 L有機(jī)玻璃采水器采集表層水樣，冷藏保存帶回實(shí)驗(yàn)室分析營(yíng)養(yǎng)鹽和Chl-a濃度等指標(biāo)。TN濃度測(cè)定采用過(guò)硫酸鉀氧化、紫外分光光度法測(cè)定，TP濃度采用過(guò)硫酸鉀氧化、鉬銻抗顯色分光光度法測(cè)定，CODMn采用滴定法測(cè)定，Chl-a濃度采用丙酮萃取分光光度法測(cè)定。透明度(SD)采用塞式盤法測(cè)定，水溫、DO濃度、pH值采用YSI水質(zhì)分析儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定。

焦崗湖流域降水量等其他數(shù)據(jù)來(lái)自《淮南統(tǒng)計(jì)年鑒》《安徽統(tǒng)計(jì)年鑒》和《安徽省水資源公報(bào)》。

1.3 數(shù)據(jù)處理及分析

(1)為分析2014—2019年水質(zhì)變化趨勢(shì)，采用M-K趨勢(shì)檢驗(yàn)法分析水質(zhì)變化趨勢(shì)和突變點(diǎn)。M-K趨勢(shì)檢驗(yàn)法是一種非參數(shù)秩檢驗(yàn)法[6-7]，不需要原始數(shù)據(jù)服從特定分布，也不受少數(shù)異常值和缺失數(shù)據(jù)的影響，被廣泛應(yīng)用于水文統(tǒng)計(jì)領(lǐng)域中[8-9]。

用RStudio平臺(tái)中的trend包mk.test函數(shù)進(jìn)行M-K統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，計(jì)算統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)量(Z)，采用雙側(cè)檢驗(yàn)，在α顯著水平下，如果|Z|>Z(1-α/2)，則拒絕無(wú)趨勢(shì)的原假設(shè)，認(rèn)為變化趨勢(shì)顯著；Z>0為顯著上升趨勢(shì)，Z<0為顯著下降趨勢(shì)，|Z|>1.28、1.64、2.32分別表示通過(guò)90%、95%和99%置信度的顯著性檢驗(yàn)。UF、UB為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，UF是按照時(shí)間序列計(jì)算得出的統(tǒng)計(jì)量序列，UB是按照時(shí)間逆序計(jì)算得出的統(tǒng)計(jì)量序列。利用Matlab軟件計(jì)算UF和UB，UF>0表示呈增長(zhǎng)趨勢(shì)；UF<0表示呈減小趨勢(shì)；當(dāng)|UF|>α，表明水質(zhì)指標(biāo)上升或者下降的趨勢(shì)顯著。UF和UB的交點(diǎn)通過(guò)顯著性檢驗(yàn)時(shí)即為突變點(diǎn)。

(2)采用《地表水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法(試行)》(環(huán)辦(2011)22號(hào))計(jì)算湖泊營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)[10]，涉及TP濃度、TN濃度、SD、Chl-a濃度、CODMn這5個(gè)指標(biāo)，計(jì)算綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)時(shí)各因子貢獻(xiàn)權(quán)重分別為0.266、0.188、0.179、0.183、0.183。計(jì)算結(jié)果用于討論浮游植物、TP濃度、TN濃度與富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)系。綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)分級(jí)如下：0～30為貧營(yíng)養(yǎng)，>30～50為中營(yíng)養(yǎng)，>50～60為輕度富營(yíng)養(yǎng)，>60～70為中度富營(yíng)養(yǎng)，>70～100為高度富營(yíng)養(yǎng)[11]。

(3)利用ArcGIS 10.7軟件對(duì)焦崗湖及周邊河流的CODMn、TP濃度、TN濃度進(jìn)行空間可視化分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 湖區(qū)水質(zhì)年際變化特征

焦崗湖地處淮河流域，5—9月為豐水期，12月—翌年2月為枯水期，其余月份為平水期。2014—2019年焦崗湖超過(guò)Ⅲ類水的因子有CODMn、TN濃度和TP濃度(表1)。

表1 2014—2019年焦崗湖水質(zhì)指標(biāo)年均值

CODMn范圍為2.00～7.43 mg·L-1，2014年CODMn年均值為5.94 mg·L-1，2019年減小為4.57 mg·L-1，6 a均值為5.05 mg·L-1(Ⅲ類)；ρ(TP)為0.02～0.18 mg·L-1，年均值由2014年的0.08 mg·L-1減小為2019年的0.05 mg·L-1，6 a均值為0.06 mg·L-1(Ⅳ類)；ρ(TN)為0.22～1.55 mg·L-1，2014年均值為0.88 mg·L-1，2019年均值為0.71 mg·L-1，6 a均值為0.78 mg·L-1(Ⅲ類)；SD為0.21～1.34 m，均值為0.79 m；ρ(Chl-a)為0.038～0.400 mg·L-1，均值為0.394 mg·L-1。

如圖2所示，對(duì)焦崗湖2014—2019年水質(zhì)數(shù)據(jù)作M-K趨勢(shì)檢驗(yàn)分析。α為顯著性水平，|α|=1.96。CODMn的Z值為-2.1，呈輕微下降趨勢(shì)(P<0.05)，CODMn的突變點(diǎn)出現(xiàn)在2015年12月和2016年12月，2016年12月之后明顯下降；TP濃度、TN濃度、SD和Chl-a的Z值分別為-1.5、-1.4、-1.2和1.2，整體變化趨勢(shì)不顯著，存在多個(gè)突變點(diǎn)，局部年份變化明顯，如TN濃度在2014、2015、2017年輕微上升，2016、2019年出現(xiàn)輕微下降趨勢(shì)，Chl-a濃度在2014—2018年輕微上升，2019年出現(xiàn)輕微下降趨勢(shì)。

UF和UB分別為按照時(shí)間順序和逆序計(jì)算得出的統(tǒng)計(jì)量序列。

基于CODMn、TP濃度、TN濃度、SD、Chl-a濃度逐月數(shù)據(jù)，對(duì)焦崗湖進(jìn)行富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)評(píng)價(jià)，結(jié)果如圖3所示。2014—2019年焦崗湖各月綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)(TLI)范圍為42.7～61.6，5—8月TLI值最高，2014年7月達(dá)61.6，已經(jīng)接近中度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，應(yīng)當(dāng)引起重視。

圖3 焦崗湖綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)(TLI)逐月變化

2.2 入湖河流與湖區(qū)水質(zhì)特征

如圖4所示，2017—2019年焦崗湖及入湖河流ρ(TN)分別為0.10～0.59和0.15～2.83 mg·L-1，湖區(qū)多年均值為0.27 mg·L-1，入湖河流多年均值達(dá)0.61 mg·L-1；焦崗湖及入湖河流ρ(TP)分別為0.03～0.14和0.04～0.79 mg·L-1，湖區(qū)多年均值為0.08 mg·L-1，入湖河流多年均值為0.17 mg·L-1；焦崗湖及入湖河流CODMn分別為2.65～6.25和3.45～15.55 mg·L-1，湖區(qū)多年均值為4.71 mg·L-1，而穆臺(tái)溝和棗林涵的多年均值分別高達(dá)6.85和6.71 mg·L-1。在空間分布上，入湖河流(焦崗湖西部和北部的南中心溝、北中心溝、棗林涵、穆臺(tái)溝、丁家溝)TN濃度、TP濃度、CODMn明顯比湖區(qū)內(nèi)高，變化范圍較大；湖區(qū)內(nèi)濃度變化范圍小，比較穩(wěn)定。

圖4 焦崗湖湖區(qū)及入湖河流水質(zhì)空間分布

2.3 水質(zhì)與環(huán)境因子的關(guān)系

2.3.1水環(huán)境因子主成分分析

為了探討焦崗湖水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)和環(huán)境因子的關(guān)系，對(duì)焦崗湖2014—2019年的環(huán)境因子和水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行PCA分析。先對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行KMO和Bartlett球形檢驗(yàn)，若KMO檢驗(yàn)結(jié)果大于0.5，Bartlett球形檢驗(yàn)結(jié)果的P值小于0.05，說(shuō)明各變量間具有相關(guān)性，可以進(jìn)行主成分分析[12]。對(duì)水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行因子分析，得到KMO檢驗(yàn)結(jié)果為0.803，Bartlett球形檢驗(yàn)結(jié)果的P值<0.05，說(shuō)明該組數(shù)據(jù)適合進(jìn)行PCA分析。利用SPSS 25.0和Origin 2021軟件進(jìn)行PCA分析，首先對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，然后得到相關(guān)系數(shù)矩陣，計(jì)算特征值和特征向量，并根據(jù)特征值確定主成分個(gè)數(shù)(表2)，選取特征值大于1的2個(gè)主成分[13]。

表2 主成分得分矩陣

如圖5所示，豐水期、平水期和枯水期樣本點(diǎn)聚類情況良好。在特征值>1的前提下，提取出2個(gè)主成分。主成分1與溫度、TP濃度、TN濃度、降水量(P)、溫度(T)、水深(D)、CODMn、Chl-a濃度呈顯著正相關(guān)，與SD、DO濃度呈顯著負(fù)相關(guān)，TP濃度、TN濃度可作為解釋水體營(yíng)養(yǎng)鹽污染指標(biāo)，CODMn為解釋水體可還原污染物的指標(biāo)，Chl-a濃度是反映植物生長(zhǎng)狀況的指標(biāo)，SD、DO是水體濁度和溶解氧的體現(xiàn)，降水量、溫度和水深則是對(duì)水質(zhì)指標(biāo)影響產(chǎn)生重要影響的物理指標(biāo)。

圖5 焦崗湖水質(zhì)指標(biāo)與環(huán)境因子的PCA分析Fig.5 PCA analysis of water quality indexes and environmental factors in Jiaogang Lake

主成分1主要解釋焦崗湖水質(zhì)指標(biāo)和與水質(zhì)最密切的物理指標(biāo)；主成分2與pH值呈顯著正相關(guān)，主成分2解釋水體酸堿鹽指標(biāo)。CODMn、TP濃度、TN濃度的增長(zhǎng)主要集中在豐水期，而枯水期DO濃度和SD有上升趨勢(shì)。

2.3.2營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)與環(huán)境因子相關(guān)性分析

降雨產(chǎn)生的地表徑流會(huì)使面源污染物進(jìn)入水體，增加入湖污染負(fù)荷通量，從而使得水質(zhì)變差，同時(shí)溫度的變化、植物的演替都可能會(huì)引起湖泊富營(yíng)養(yǎng)化，因此探討TLI和環(huán)境因子的關(guān)系至關(guān)重要[14]。用SPSS 25.0軟件進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，2014—2019年TLI、溫度、DO濃度的P值分別為0.2、0.2、0.051，均大于0.05，滿足正態(tài)分布。相關(guān)性分析結(jié)果如圖6所示，在年尺度上，焦崗湖TLI指數(shù)和溫度的R2為0.87，呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)；TLI指數(shù)和DO的R2為-0.61，呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。

圖6 焦崗湖環(huán)境因子與營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)(TLI)的Pearson相關(guān)系數(shù)

3 討論

3.1 焦崗湖水質(zhì)時(shí)空變化

整體上看，焦崗湖主要污染物為TP、TN和CODMn，水質(zhì)總體處于Ⅲ～Ⅳ類之間。2014—2019年焦崗湖CODMn呈輕微下降的趨勢(shì)；TP濃度、TN濃度年均值總體上處于較高水平，變化趨勢(shì)不明顯。如圖4所示，從不同區(qū)域來(lái)看，入湖河流TN濃度、TP濃度、CODMn明顯高于湖區(qū)，入湖河流中穆臺(tái)溝、棗林涵的污染物濃度最高，西北部和北部河流入湖口CODMn和TN濃度、TP濃度較高，湖心區(qū)域CODMn和TN濃度、TP濃度較低。

M-K趨勢(shì)檢驗(yàn)結(jié)果顯示，2014—2019年焦崗湖SD和Chl-a濃度變化趨勢(shì)不明顯；CODMn呈下降趨勢(shì)，近年來(lái)淮南市政府和相關(guān)部門為加強(qiáng)湖泊及流域管理能力建設(shè)，開展了流域污染源控制工程、水環(huán)境綜合整治工程、湖泊及流域生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)工程等一系列措施，對(duì)焦崗湖區(qū)域入湖河流和湖體水質(zhì)有一定改善作用，這可能是焦崗湖CODMn下降的原因；TP濃度、TN濃度變化趨勢(shì)比較穩(wěn)定，濃度處于較高水平，尤其是TP濃度比較高，基本處于地表水Ⅳ～Ⅴ類水平，污染來(lái)源主要來(lái)自于湖體水產(chǎn)養(yǎng)殖。由于漁業(yè)養(yǎng)殖密度高，水生生物產(chǎn)生大量排泄物，導(dǎo)致TP濃度處于較高水平。相關(guān)研究表明，水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程中飼料的過(guò)量使用、動(dòng)物的新陳代謝加劇水體內(nèi)源污染[15]，部分磷以顆粒態(tài)形式在湖泊中經(jīng)過(guò)懸浮—沉降—再懸浮的過(guò)程，滯留在湖體[16]。沉積物中的氮、磷再通過(guò)擾動(dòng)、生物硝化和反硝化等作用釋放到水體，形成高濃度TN、TP[17]。

3.2 入湖河流水質(zhì)對(duì)湖體水質(zhì)的影響

入湖河流中的氮、磷是湖泊重要的外源污染來(lái)源，入湖河流的水質(zhì)分析對(duì)湖區(qū)水質(zhì)的研究具有重要意義[18-19]。根據(jù)焦崗湖入湖河流與湖區(qū)水質(zhì)特征比較，入湖河流中丁家溝和棗林涵的TN濃度較高，穆臺(tái)溝和棗林涵的TP濃度和CODMn較高(圖4)，入湖河流CODMn和TN濃度、TP濃度明顯高于湖區(qū)內(nèi)平均濃度，入湖河流的CODMn、TN濃度、TP濃度與湖區(qū)濃度均值之比分別為1.5、2.3、2.1。根據(jù)已有相似研究，洪澤湖TN濃度、TP濃度在緩慢降低卻仍處較高水平，洪澤湖主要上游來(lái)水淮河TN濃度、TP濃度處于較高水平是其關(guān)鍵原因[20]；太湖出入湖河流對(duì)太湖水質(zhì)的影響表明，外源補(bǔ)給對(duì)湖體營(yíng)養(yǎng)鹽濃度產(chǎn)生巨大影響[21]。焦崗湖入湖河流水質(zhì)與焦崗湖水質(zhì)的相關(guān)性顯著，由此看出，河流的氮、磷外源輸入是焦崗湖水質(zhì)變化的關(guān)鍵影響因素。而且入湖河流污染物濃度變化范圍大，河流水質(zhì)受環(huán)境影響顯著；湖區(qū)內(nèi)水質(zhì)波動(dòng)范圍小，水質(zhì)穩(wěn)定。

一方面，入湖河流的高濃度氮、磷外源輸入可能是焦崗湖氮、磷濃度較高的重要原因，入湖河流的水質(zhì)不同程度上影響湖區(qū)氮、磷的空間分布。高濃度氮、磷污染物通過(guò)入湖河流進(jìn)入湖體[22]，湖區(qū)北部的穆臺(tái)溝、西部的北中心溝和北部的棗林涵、丁家溝是污染比較嚴(yán)重的區(qū)域。北中心溝流經(jīng)流域西部區(qū)域，TN濃度較高，由采樣記錄可得知，該區(qū)域南部分布有居民區(qū)及2個(gè)養(yǎng)鴨場(chǎng)，湖邊有大片菜地，約1 km外有鄒崗村，各種生活污水、養(yǎng)殖廢水和農(nóng)田徑流流入河道，并且南、北中心溝入湖口區(qū)域有漁民圍網(wǎng)養(yǎng)魚，都會(huì)對(duì)焦崗湖水質(zhì)產(chǎn)生一定影響；穆臺(tái)溝流經(jīng)流域北部農(nóng)田密集區(qū)域，挾帶著農(nóng)業(yè)徑流中較高濃度的氮、磷污染物有機(jī)物流入焦崗湖；棗林涵和丁家溝位于湖區(qū)東北部，區(qū)域內(nèi)人口較密集，生活污水排放量大[23]，畜禽養(yǎng)殖廢水和未經(jīng)處理的生活污水直接排入河道，對(duì)湖體TN、TP濃度作出貢獻(xiàn)。由于焦崗湖區(qū)域整體呈現(xiàn)西北高、東南低的趨勢(shì)，下雨之后，污染物較高區(qū)域主要還是集中在丁家溝、棗林涵附近。另一方面，焦崗湖主要出湖河流僅有西南入淮河的便民溝，全長(zhǎng)2.7 km，為一條人工河道，出湖水量比較小，這也可能是入湖河流氮、磷濃度對(duì)湖區(qū)水質(zhì)影響顯著的原因[24]。

3.3 環(huán)境因子對(duì)湖體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的影響

主成分1作為解釋水體水質(zhì)和影響水質(zhì)的物理指標(biāo)，得分越高，表明與主成分1相關(guān)性越強(qiáng)，對(duì)水質(zhì)與湖泊富營(yíng)養(yǎng)化水平的影響也越大。根據(jù)主成分分析(表2)，溫度、降水量和水深在主成分1中得分分別為0.926、0.564、0.528，溫度、DO濃度與TLI的Pearson相關(guān)系數(shù)分別為0.87和-0.61，與TLI相關(guān)性顯著，選取溫度、降水量、水深和DO濃度為影響湖體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的關(guān)鍵因子。根據(jù)綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法評(píng)價(jià)焦崗湖營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，可以看出焦崗湖處于中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)和輕富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)之間，在夏季TLI值接近中富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。

3.3.1降水量對(duì)湖體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的影響

2014—2019年焦崗湖區(qū)降水主要集中在5—9月，2015年6月降水量達(dá)到493.4 mm，是6 a中降雨最高的月份。降水對(duì)焦崗湖營(yíng)養(yǎng)鹽影響顯著，豐水期污染物濃度明顯高于平水期和枯水期。在5—9月的強(qiáng)降水過(guò)程中，焦崗湖TN濃度出現(xiàn)上升趨勢(shì)，這是由于強(qiáng)降雨產(chǎn)生明顯的地表徑流，對(duì)地表有較強(qiáng)的沖刷作用，由地表徑流進(jìn)入湖體，導(dǎo)致湖體氮污染加劇[25]。大量研究表明，豐水期大量降水導(dǎo)致的地表徑流，會(huì)使土壤中附著的氮進(jìn)入湖區(qū)和河道，導(dǎo)致水體內(nèi)污染物濃度增加[26]。焦崗湖附近主要為農(nóng)田、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)域和少量村莊，含氮地表徑流進(jìn)入河流，隨著入湖河流進(jìn)入湖體[27]。同時(shí)湖體藍(lán)藻等浮游植物生長(zhǎng)對(duì)氮的累積作用，也可能是該時(shí)間段內(nèi)湖體氮濃度上升的原因。

湖體TP濃度從5月開始上升，7月達(dá)到峰值。湖體4月發(fā)生春季藻類小高峰，藻類衰亡分解后會(huì)向水體釋放磷，導(dǎo)致磷濃度從5月開始增加。7月湖體爆發(fā)藍(lán)藻水華，溶解態(tài)的磷被藻類吸收轉(zhuǎn)化為顆粒態(tài)貯存，導(dǎo)致溶解態(tài)磷濃度下降，加之強(qiáng)降雨向水體輸送的大量營(yíng)養(yǎng)鹽，使得TP濃度在此時(shí)達(dá)到峰值。水華產(chǎn)生前中期，藻類生長(zhǎng)需要大量的溶解態(tài)磷，并產(chǎn)生對(duì)沉積物中溶解態(tài)磷的泵吸效應(yīng)[28]，水華后期，藻類的分解作用會(huì)向水體釋放大量磷素，最終造成夏季湖體TP濃度升高[29]。

3.3.2溫度、溶解氧和水深對(duì)湖體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的影響

溫度是誘發(fā)藍(lán)藻爆發(fā)造成水質(zhì)變差的重要原因。焦崗湖水溫與湖體綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系，高溫天氣主要集中在6—9月，湖泊富營(yíng)養(yǎng)化主要集中在6—12月，以晴朗天氣為主，氣溫高，光照強(qiáng)，藻類繁殖速度快。適宜的溫度對(duì)藻類、水生動(dòng)植物的生長(zhǎng)至關(guān)重要。常溫下，藍(lán)藻由于受到其他藻種生長(zhǎng)的制約，并不會(huì)大規(guī)模爆發(fā)，藍(lán)藻的生長(zhǎng)速率隨著水溫的升高而增加，當(dāng)達(dá)到高溫季節(jié)，水溫為25～35 ℃時(shí)，益生的單細(xì)胞藻類生長(zhǎng)速度開始慢于藍(lán)藻，極易造成藍(lán)藻爆發(fā)和水華[30]。

在水環(huán)境中，溶解氧既是水體理化指標(biāo)和生物學(xué)過(guò)程的綜合反映，也是水體自凈功能的重要參數(shù)。水體中的溶解氧不僅是各種生物新陳代謝的基礎(chǔ)，而且溶解氧與水體無(wú)機(jī)鹽、微量有機(jī)物的降解、反應(yīng)息息相關(guān)，溶解氧的高低直接體現(xiàn)了水體的質(zhì)量。焦崗湖溶解氧和TLI呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，春冬季節(jié)溶解氧濃度大于夏秋季節(jié)，水中的溶解氧主要來(lái)自于水生植物的光合作用釋放作用，在氣溫較高的夏季，藻類的大量生長(zhǎng)消耗了大量的溶解氧，同時(shí)也會(huì)引起水質(zhì)一定程度的惡化[31]。

湖泊環(huán)境及水動(dòng)力特征主要體現(xiàn)在水深、泥土厚度、水流速度等方面，而水深是水動(dòng)力條件的直接反映，也是湖泊蓄水量變化的直觀表現(xiàn)[32]。湖泊水深的變化過(guò)程，會(huì)產(chǎn)生一定的流速梯度，引起湖內(nèi)水體的擾動(dòng)，對(duì)水體內(nèi)氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽的濃度、懸浮物濃度及藻類微生物的分布產(chǎn)生重要影響[33]。在淺水湖泊中水深較大的地方受船只、風(fēng)力等的擾動(dòng)較小，易于透明度的保持，對(duì)內(nèi)源中活性磷的釋放有一定的削減，因而對(duì)改善水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)有一定作用[34]。

4 結(jié)論

(1)整體上看，焦崗湖主要水質(zhì)指標(biāo)處于Ⅲ～Ⅳ類之間。2014—2019年CODMn、TP濃度呈下降趨勢(shì)；TN濃度年均值總體在逐年減小，但年際變化趨勢(shì)不明顯。在空間分布上，焦崗湖流域水質(zhì)狀況存在顯著差異。入湖河流污染物濃度顯著高于湖區(qū)濃度，湖心區(qū)濃度最低，主要污染區(qū)域在湖區(qū)西北部和北部。入湖河流水質(zhì)波動(dòng)幅度大，湖區(qū)內(nèi)水質(zhì)比較穩(wěn)定。

(2)通過(guò)焦崗湖入湖河流與湖區(qū)水質(zhì)對(duì)比可知，入湖河流的污染物濃度對(duì)焦崗湖湖區(qū)水質(zhì)影響顯著，河流的氮、磷外源輸入是焦崗湖水質(zhì)變化的關(guān)鍵影響因素，控制入湖河流營(yíng)養(yǎng)鹽輸入是焦崗湖湖體富營(yíng)養(yǎng)化治理的關(guān)鍵。

(3)對(duì)焦崗湖水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)和環(huán)境因子相關(guān)關(guān)系分析表明，焦崗湖營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)受降水量、溫度、溶解氧、水深等因素影響較強(qiáng)，在高溫多雨的豐水期可以采取生態(tài)補(bǔ)水增加水量、改善生態(tài)環(huán)境的措施來(lái)實(shí)現(xiàn)湖泊營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的良性發(fā)展。