洪澤湖東區(qū)水生態(tài)狀況分析與探討

張新星，劉 偉，張友青

(江蘇省水文水資源勘測(cè)局淮安分局，江蘇 淮安 223005)

洪澤湖是淮河流域最大的湖泊型水庫(kù)，是中國(guó)第四大淡水湖。洪澤湖屬淺水型湖泊，湖底呈淺碟形，湖底呈西北高、東南低形勢(shì)，具有防洪、供水、航運(yùn)、水力發(fā)電、水產(chǎn)養(yǎng)殖及生態(tài)保護(hù)等綜合功能，是蘇北黃淮平原地區(qū)的主要水源，也是南水北調(diào)東線一期工程重要的調(diào)蓄湖泊[1]。洪澤湖是淮河中游干、支流與下游河道的聯(lián)結(jié)點(diǎn)，它承泄淮河上中游15.8萬(wàn)km2的來(lái)水，洪澤湖東區(qū)是淮河主要的過(guò)水通道，也是南水北調(diào)東線一期工程調(diào)水主要進(jìn)入?yún)^(qū)域[2]。

近年來(lái)，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人口增長(zhǎng)，生產(chǎn)生活廢污水的排放量增加，養(yǎng)殖、捕撈、采挖等過(guò)量獲取湖泊資源，造成了洪澤湖生態(tài)功能受損、生物多樣性的逐漸下降，鑒于洪澤湖具有重要的生態(tài)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。我們對(duì)洪澤湖東區(qū)水質(zhì)狀況分析的基礎(chǔ)上開(kāi)展試點(diǎn)水生生物種群分析，為洪澤湖生態(tài)環(huán)境的改善以及生物多樣性的修復(fù)提供理論依據(jù)，確保蘇北黃淮平原地區(qū)的用水安全。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

洪澤湖地處蘇北平原中部西側(cè)，位于淮河中、下游結(jié)合部，是淮河河床的一個(gè)組成部分，在其西北部、西部和南部有時(shí)斷時(shí)續(xù)的低山和崗阜，東部地勢(shì)低平，臨近京杭大運(yùn)河里運(yùn)河段，北枕廢黃河和中運(yùn)河，洪澤湖是蘇北黃淮平原地區(qū)的主要水源，也是南水北調(diào)東線-期工程重要的調(diào)蓄湖泊，它不僅是淮安市生活、生產(chǎn)的重要水源，還承擔(dān)著宿遷、徐州、連云港、鹽城和揚(yáng)州等市的生活、生產(chǎn)用水；安徽省淮北部分地區(qū)和沿淮河兩岸的用水也通過(guò)河湖上的水工建筑物取得水源。洪澤湖東區(qū)是淮河主要的過(guò)水通道，還是南水北調(diào)東線一期工程調(diào)水通道，是淮河中游干、支流與下游河道的聯(lián)結(jié)區(qū)域[3]。

1.2 監(jiān)測(cè)站點(diǎn)

監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的選擇充分考慮洪澤湖東區(qū)的水文條件和湖盆形狀、湖水滯留時(shí)間，同時(shí)兼顧河流、航道、水產(chǎn)養(yǎng)殖和受外源(點(diǎn)源、面源)影響水域的諸多因素。并結(jié)合歷史水質(zhì)、水生態(tài)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)情況，共設(shè)置洪澤湖東區(qū)3個(gè)水生態(tài)監(jiān)測(cè)斷面，分別為西順河、淮安西、蔣壩。

1.3 評(píng)價(jià)方法

1.3.1水質(zhì)指標(biāo)評(píng)價(jià)方法

采用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)以及營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)評(píng)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)指標(biāo)對(duì)洪澤湖進(jìn)行水質(zhì)狀況評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，評(píng)價(jià)方法采用SL 395—2007《地表水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程》。

1.3.2水生生物指標(biāo)評(píng)價(jià)方法[4-5]

(1)浮游植物生物評(píng)估。采用浮游植物Shannon-Wiener多樣性指數(shù)或Margalef豐富度指數(shù)評(píng)估水生態(tài)狀況，并采用線性插值法計(jì)算浮游植物賦分值。賦分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 浮游植物Shannon-Wiener多樣性指數(shù)評(píng)估賦分表

(2)浮游動(dòng)物指數(shù)評(píng)估。采用浮游動(dòng)物生物損失指數(shù)分布的區(qū)間值，采用下表確定相應(yīng)的水生態(tài)狀況，并采用線性插值法，計(jì)算浮游動(dòng)物生物損失指數(shù)的賦分值。賦分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 浮游動(dòng)物生物損失指數(shù)評(píng)估賦分表

(3)大型底棲動(dòng)物生物評(píng)估。采用大型底棲動(dòng)物BMWP生物指數(shù)或大型底棲動(dòng)物FBI科級(jí)生物指數(shù)，評(píng)估水生態(tài)狀況。大型底棲動(dòng)物BMWP生物指數(shù)、FBI科級(jí)生物指數(shù)評(píng)估水生態(tài)狀況采用下表標(biāo)準(zhǔn)，并采用線性插值法計(jì)算大型底棲動(dòng)物賦分值。賦分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

表3 大型底棲動(dòng)物BMWP評(píng)估賦分表

(4)水生維管束植物評(píng)估。采用水生維管束植物覆蓋度的直接評(píng)判法進(jìn)行水生態(tài)評(píng)估。賦分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表4。

表4 水生維管束植物覆蓋度評(píng)估賦分表

(5)水生生物綜合狀況評(píng)價(jià)。采用算術(shù)平均數(shù)計(jì)算試點(diǎn)水域不同生物類群綜合生物指數(shù)，并對(duì)試點(diǎn)河段的水生生物綜合狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。賦分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表5。

表5 水生生物綜合狀況評(píng)價(jià)賦分分級(jí)

2 洪澤湖東區(qū)水生態(tài)水環(huán)境狀況分析

2.1 洪澤湖東區(qū)水質(zhì)狀況分析

2022年洪澤湖東區(qū)總體水質(zhì)類別以劣Ⅴ類為主，各站點(diǎn)水質(zhì)大體持平，淮安西總磷濃度略低；總氮、總磷為主要超標(biāo)項(xiàng)目，超標(biāo)倍數(shù)較高；8月份部分站點(diǎn)高錳酸鹽指數(shù)和化學(xué)需氧量偶有超標(biāo)外，其余項(xiàng)目均滿足地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 入湖水質(zhì)狀況分析

2022年對(duì)入洪澤湖的的26條河流開(kāi)展水質(zhì)監(jiān)測(cè)。其中總氮的高值出現(xiàn)在維橋河(15.40mg/L)、朱陳洼河(4.94mg/L)、和南淮泗河(4.58mg/L)；總磷的高值出現(xiàn)在古山河(0.706mg/L)、五河(0.569mg/L)和朱陳洼河(0.549mg/L)。結(jié)果表明中小河流的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度極高，對(duì)入湖口水域產(chǎn)生較大威脅，是近岸帶發(fā)生藍(lán)藻水華的原因之一。根據(jù)調(diào)查走訪，入湖河流的氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽主要來(lái)自農(nóng)業(yè)面源和水產(chǎn)養(yǎng)殖的影響。

2.3 洪澤湖東區(qū)富營(yíng)養(yǎng)化狀況分析

洪澤湖營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)評(píng)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)指標(biāo)對(duì)洪澤湖東區(qū)進(jìn)行水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化狀況評(píng)價(jià)。2022年洪澤湖東區(qū)整體呈輕度富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，6月呈中度富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，營(yíng)養(yǎng)鹽濃度較高。營(yíng)養(yǎng)鹽濃度與藍(lán)藻頻頻爆發(fā)的太湖的基本營(yíng)養(yǎng)水平是相當(dāng)?shù)?，其總磷濃度甚至超過(guò)了太湖部分水域[6]。

2.4 洪澤湖東區(qū)水生生物狀況分析

2.4.1浮游植物狀況

(1)洪澤湖歷史浮游植物狀況。洪澤湖2011—2021年共檢出浮游藻類8門(mén)117屬245種，總藻細(xì)胞密度平均值的整體水平在653.0×104～1103.0×104個(gè)/L，出現(xiàn)頻率較高的主要有隱藻門(mén)的尖尾藍(lán)隱藻，綠藻門(mén)的小球藻，藍(lán)藻門(mén)的惠氏微囊藻、水華微囊藻和不定微囊藻。浮游藻類群落構(gòu)成由冬春季節(jié)的綠藻-隱藻-硅藻演替為夏秋季節(jié)的藍(lán)藻-綠藻-硅藻，季節(jié)變化規(guī)律較為明顯。2011—2021年洪澤湖浮游藻類群落構(gòu)成香農(nóng)威鈉多樣性指數(shù)值范圍為3.42～4.15，皮爾遜均勻度指數(shù)值范圍為0.69～0.79，洪澤湖整體處于輕度污染-微污染狀態(tài)。洪澤湖在2009年7月、2011年7月、2015年9月、2016年8月、2018年8月、2019年8—9月、2020年8月和2022年8月均發(fā)生過(guò)短期的表層微囊藻集聚現(xiàn)象，優(yōu)勢(shì)種屬為微囊藻屬。

(2)洪澤湖東區(qū)2022年浮游植物狀況。2022年，洪澤湖東區(qū)共檢出浮游藻類7門(mén)37屬76種(包括變種)。各門(mén)藻類種屬數(shù)依次為綠藻門(mén)13屬27種，硅藻門(mén)9屬20種，藍(lán)藻門(mén)10屬21種，裸藻門(mén))1屬3種，金藻門(mén)1屬1種，隱藻門(mén)2屬3種，黃藻門(mén)1屬1種。其中綠藻(35.5%)、藍(lán)藻(27.6%)和硅藻(26.3%)三門(mén)藻類種數(shù)相加占藻類總種數(shù)的89.5%，是構(gòu)成洪澤湖東區(qū)水體浮游藻類的主要類群。8月淮安西站點(diǎn)和西順河站點(diǎn)為輕度水華，其余月份各站點(diǎn)無(wú)明顯水華。

(3)洪澤湖東區(qū)2022年8月藍(lán)藻狀況。洪澤湖東區(qū)2022年8月共檢出藍(lán)藻8屬18種，其中微囊藻屬4種，魚(yú)腥藻屬3種，偽魚(yú)腥藻屬1種，色球藻屬3種，平裂藻屬1種，尖頭藻屬1種，螺旋藻屬1種，顫藻屬4種，從種類上看，微囊藻屬和顫藻屬占優(yōu)勢(shì)。各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)藍(lán)藻細(xì)胞密度在273萬(wàn)—7319萬(wàn)個(gè)/L之間，檢出藍(lán)藻細(xì)胞密度最大值的站點(diǎn)為蔣壩站點(diǎn)。藍(lán)藻細(xì)胞密度占總藻細(xì)胞密度的比值達(dá)到83.6%，成為洪澤湖水體的主要優(yōu)勢(shì)藻類，是8月份洪澤湖藻細(xì)胞密度值較高的主要原因。其中微囊屬細(xì)胞密度占藍(lán)藻細(xì)胞密度的比值達(dá)到56.1%，是洪澤湖水體優(yōu)勢(shì)藍(lán)藻藻種。

2.4.2浮游動(dòng)物狀況

2022年洪澤湖東區(qū)共檢出浮游動(dòng)物4門(mén)12種，其中原生動(dòng)物3種、輪蟲(chóng)5種、枝角類2種，橈足類2種。原生動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種為長(zhǎng)筒擬鈴殼蟲(chóng)、江蘇擬鈴殼蟲(chóng)；輪蟲(chóng)優(yōu)勢(shì)種為長(zhǎng)三肢輪蟲(chóng)、萼花臂尾輪蟲(chóng)和矩形龜甲輪蟲(chóng)；枝角類優(yōu)勢(shì)種為長(zhǎng)額象鼻溞；橈足類優(yōu)勢(shì)種為中華哲水蚤。洪澤湖在各個(gè)時(shí)期浮游動(dòng)物四大類群基本都有檢出，且均為原生動(dòng)物、輪蟲(chóng)占比較大，群落結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定?？偽锓N數(shù)及檢出密度在各個(gè)時(shí)期有較大的差別，在不同空間的分布也有較大的變化。

2.4.3底棲動(dòng)物狀況

洪澤湖東區(qū)2022年共檢出底棲動(dòng)物3門(mén)4屬5種，分別軟體動(dòng)物門(mén)環(huán)棱螺屬的銅銹環(huán)棱螺、蜆屬的河蜆、節(jié)肢動(dòng)物門(mén)搖蚊幼蟲(chóng)屬的搖蚊幼蟲(chóng)和環(huán)節(jié)動(dòng)物門(mén)尾腮蚓屬的蘇氏尾腮蚓和霍普水絲蚓。湖區(qū)底棲動(dòng)物被少數(shù)種類主導(dǎo)，環(huán)棱螺和搖蚊幼蟲(chóng)為優(yōu)勢(shì)種，密度均值分別為50個(gè)/m2和38個(gè)/m2，檢出底棲動(dòng)物種類以及密度均較低，各站點(diǎn)采集到底棲動(dòng)物的密度均值介于75～251個(gè)/m2之間，較高值出現(xiàn)在蔣壩站點(diǎn)，較低值出現(xiàn)在淮安西站點(diǎn)。

2.4.4水生維管束植物狀況

洪澤湖東區(qū)2022年共檢出水生維管束植物8屬9種，其中沉水植物4種，浮葉植物2種，挺水植物2種，漂浮植物1種。馬來(lái)眼子菜、金魚(yú)藻、菱和狐尾藻為現(xiàn)階段主要優(yōu)勢(shì)種。在洪澤湖東區(qū)分布的水生高等植物中：沉水植物不論從種類還是數(shù)量上都占據(jù)著主導(dǎo)地位，所形成的群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜，層次明顯；浮葉植物優(yōu)勢(shì)種為莕菜、菱，莕菜分布地區(qū)較廣，一般呈斑塊狀分布或聚集成片大面積分布。30a來(lái)，洪澤湖大型水生植物種類組成變化較大。對(duì)比歷史資料，所有種類的數(shù)量和分布面積都有明顯減少，一些種類可能已經(jīng)在洪澤湖消失。

2.4.5水生生物綜合狀況評(píng)價(jià)

洪澤湖東區(qū)2022年水生生物綜合狀況評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)下表。其中西順河站點(diǎn)水生生物綜合狀況評(píng)價(jià)為35.76分，達(dá)到賦分分級(jí)Ⅳ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；淮安西站點(diǎn)水生生物綜合狀況評(píng)價(jià)為29.98分，達(dá)到賦分分級(jí)Ⅳ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；蔣壩站點(diǎn)水生生物綜合狀況評(píng)價(jià)為24.78分，達(dá)到賦分分級(jí)Ⅳ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。賦分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表6。

表6 洪澤湖東區(qū)水生生物綜合狀況評(píng)價(jià)表

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

水質(zhì)評(píng)價(jià)中，2022年洪澤湖東區(qū)總體水質(zhì)類別以劣Ⅴ類為主，總氮、總磷為主要超標(biāo)項(xiàng)目，超標(biāo)倍數(shù)較高。整體呈輕度富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，6月呈中度富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，營(yíng)養(yǎng)鹽濃度較高。2022年對(duì)入洪澤湖的26條河流水生生物評(píng)價(jià)中，中小河流的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度極高，對(duì)入湖口水域產(chǎn)生較大威脅。

水生生物狀況評(píng)價(jià)中，2022年洪澤湖東區(qū)水生生物綜合狀況評(píng)價(jià)達(dá)到賦分分級(jí)Ⅳ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。8月淮安西站點(diǎn)和西順河站點(diǎn)為輕度水華，其余月份各站點(diǎn)無(wú)明顯水華。洪澤湖東區(qū)夏秋季節(jié)微囊藻屬成為優(yōu)勢(shì)種群，在特定的氣象水文條件下局部區(qū)域存在水華發(fā)生的可能性。河閘區(qū)域受到阻水性建筑物影響造成湖水吞吐受阻，閘上游水域的封閉度增大，水體流速減慢，氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽更易滯留，在水溫、光照等條件適宜時(shí)，藍(lán)藻局部大量繁殖，藻密度增加，具有發(fā)生局部水華的條件。

3.2 建議

(1)應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)洪澤湖及周邊范圍面源及內(nèi)源污染控制，對(duì)主要入湖河道開(kāi)展整治，減少污染物匯入，推進(jìn)洪澤湖養(yǎng)殖塘口清退，減少洪澤湖濕地圍網(wǎng)養(yǎng)殖區(qū)，注重濕地植物保護(hù)，提升洪澤湖攔截和降解外源污染能力[7]。

(2)水生生物對(duì)環(huán)境變化敏感，是反應(yīng)水體環(huán)境狀況的重要指標(biāo)[8]，為探明水生生物的種群構(gòu)成以及演替規(guī)律，在堅(jiān)持長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)、不同時(shí)段監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化監(jiān)測(cè)站網(wǎng)，確保時(shí)間、空間監(jiān)測(cè)全覆蓋。

(3)近年來(lái)，特別是每年8、9月，洪澤湖東區(qū)不同程度的發(fā)生了藍(lán)藻積聚現(xiàn)象，對(duì)洪澤湖及下游水源地產(chǎn)生了一定的影響，需制定水華應(yīng)急處置措施，當(dāng)發(fā)生藍(lán)藻水華暴發(fā)時(shí)，一是在不違背《淮河洪水調(diào)度方案》規(guī)定的調(diào)度原則、確保防洪安全的前提下，盡可能加大三河閘流量，讓污水從湖泊快速下泄進(jìn)入入江水道；二是通過(guò)江水北調(diào)工程翻引長(zhǎng)江水入洪澤湖進(jìn)行沖污稀釋。

4 結(jié)語(yǔ)

湖泊水生態(tài)系統(tǒng)是流域與水體生物群落、各種有機(jī)、無(wú)機(jī)物質(zhì)之間相互作用不斷演化形成的，既會(huì)自然變化，也會(huì)受到人類活動(dòng)的干擾而逐步退化。研究湖泊水生態(tài)系統(tǒng)狀況已成為目前湖泊治理與保護(hù)關(guān)注的重點(diǎn)。洪澤湖東區(qū)水生態(tài)水環(huán)境狀況分析試點(diǎn)工作開(kāi)展，初步了解洪澤湖過(guò)水通道生態(tài)狀況及存在問(wèn)題，但水生態(tài)要素還不全，需要進(jìn)一步拓展魚(yú)類監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，還應(yīng)堅(jiān)持長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)、不同時(shí)段監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，總結(jié)成果、經(jīng)驗(yàn)，以期為開(kāi)展洪澤湖全區(qū)域水生態(tài)系統(tǒng)研究積累工作經(jīng)驗(yàn)，為洪澤湖的治理與保護(hù)提供借鑒。