三峡工程截流后洞庭湖的水质和富营养化变化

郭晶 田琪 黄艳芳

（湖南省洞庭湖生态环境监测中心，湖南岳阳 414000）

三峡工程截流后洞庭湖的水质和富营养化变化

郭晶 田琪 黄艳芳

（湖南省洞庭湖生态环境监测中心，湖南岳阳 414000）

该文根据2003-2013年洞庭湖水质监测数据，采用单因子评价法、综合污染指数法和综合营养指数法对洞庭湖的水质及富营养化变化进行分析。结果表明：三峡工程截流十多年来洞庭湖水质以Ⅳ类或Ⅴ类为主。洞庭湖的主要污染指标为总氮和总磷，其浓度值分别高于1.0mg/L和0.05mg/L。湖体水质劣于出湖口水质，出湖口水质劣于入湖口水质。全湖的营养级别为中营养，东洞庭湖在2008-2011年出现了轻度富营养。

洞庭湖；水质评价；综合污染指数；富营养化

三峡水利枢纽工程是世界上最大的水利枢纽工程，正常蓄水位175m，总库容为393亿m3，它于1993年开工，2003年开始蓄水发电。三峡工程给洞庭湖的水面面积[1]、水环境质量特征[2]等方面带来了直接或间接的影响。本文根据2003-2013年洞庭湖的水质监测数据，分析了三峡工程截流十一年来洞庭湖的水质变化趋势、主要污染物以及洞庭湖的富营养状态变化趋势，为打造环洞庭湖生态经济圈提供科学依据。

1 评价材料与方法

1.1 监测数据

2003-2013年洞庭湖的水质监测数据均来源于湖南省洞庭湖生态环境监测中心。监测断面共15个，即4个入湖口断面、10个湖体断面和1个出湖口断面，如图1所示。入湖口断面包括樟树港、万家嘴、坡头、沙河口，分别掌握湘江、资江、沅江、澧水等入湖水质。湖体断面包括代表西洞庭湖水质的南嘴、蒋家嘴和小河嘴，代表南洞庭湖水质的万子湖、横岭湖和虞公庙，以及代表东洞庭湖水质的鹿角、扁山、东洞庭湖和岳阳楼。洞庭湖出口代表出湖口断面。

洞庭湖水质的各个监测断面设左、中、右3条垂线，分别采集表层(0.5m)水样。监测频率有所调整，2003-2004年为1年3次（1月、5月和9月)，2005-2013年为每月一次。洞庭湖水质监测项目的分析方法均依据地表水环境质量标准（GB3838-2002）或《水和废水监测分析方法》进行。

图1 洞庭湖水质监测断面

1.2评价方法

1.2.1 水质类别评价

采用单因子评价法对洞庭湖的各个断面进行水质类别评价，评价指标共21个，分别为pH值、溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总磷、铜、锌、氟化物、硒、砷、汞、镉、铬、铅、氰化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂、硫化物。其中总磷均以湖泊标准进行评价。

1.2.2 综合污染指数评价

采用均值型综合污染指数评价洞庭湖的各个断面的相对污染程度。根据各断面的主要污染因子，选取高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总氮和总磷(以P计)等6个项目计算综合污染指数。

1.2.3 富营养化评价

按照《湖泊（水库）富营养化评价方法及分级技术规定》，采用高锰酸盐指数、总磷、总氮、叶绿素a和透明度等5项指标计算湖体综合营养状态指数（∑TLI）。

2 结果与讨论

2.1 洞庭湖水质变化趋势

采用单因子评价法对2003-2013年洞庭湖的15个监测断面的水质类别进行评价，评价结果见表1。从表1中可以看出，1）入湖口的4个监测断面中，万家嘴（资水）断面除2011年Ⅳ类水质外，其他年份均保持Ⅲ类水质类别。沙河口（澧水）断面的水质类别除2007年为Ⅲ类，2013年为Ⅴ类外，其他年份均为Ⅳ类。樟树港（湘水）断面和坡头（沅水）断面的水质类别均为Ⅳ类或Ⅴ类。2003-2013年，入湖口四个监测断面的水质从优到劣的顺序为：万家嘴、沙河口、樟树港、坡头。2）湖体断面中，西洞庭湖的南嘴断面和目平湖断面在2003-2013年期间主要以Ⅳ类或Ⅴ类水质为主。小河嘴断面除2004为劣V类水质外，其他年份均为Ⅳ类或Ⅴ类。南洞庭湖的横岭湖与虞公庙断面均为Ⅳ类或Ⅴ类水质，万子湖的水质在2004-2008年为劣Ⅴ类，2009年后为Ⅳ类，其他年份为Ⅴ类。东洞庭湖的鹿角、扁山、东洞庭湖和岳阳楼的水质均为Ⅳ类或Ⅴ类。2003-2013年，东洞庭湖和南洞庭湖的水质好于西洞庭湖的水质。3）洞庭湖出口断面每年的水质类别与岳阳楼的一致，为Ⅳ类或Ⅴ类。综合以上分析比较可知，2003-2013年洞庭湖的水质绝大多数断面以Ⅳ类或Ⅴ类为主，主要污染指标为总氮和总磷。这与秦迪岚等人[3]提出的洞庭湖的特征污染物为总磷和总氮的结论相吻合，也与申锐莉等人[4]得出的洞庭湖水体中总氮和总磷含量高的结论相符。2.2 洞庭湖水质综合污染指数变化趋势

表1 洞庭湖15个监测断面水质类别表

由表2及图2可知2003-2013年洞庭湖各水域均值型综合污染指数以东洞庭湖、南洞庭湖、西洞庭湖最大，洞庭湖出口次之，湘、资、沅、澧四水入湖口最小。东、南、西三湖既接纳入湖河流输入的污染物，同时汇集周边城镇排放的工业废水和生活污水。洞庭湖各水域均值综合污染指数反映了湖体水质劣于出湖口水质，出湖口水质劣于入湖口水质的分布特征；另一个方面也充分反映出湖体自净能力较差的特点。2.3洞庭湖水质主要污染指标的变化趋势

图2 洞庭湖各水域平均综合污染指数比对图

以入湖水系、湖体、出湖水系为3个区域分析洞庭湖总氮、总磷年均值变化趋势，各区域总氮、总磷指标年均值按区域内各断面总氮、总磷指标年均值的算术平均值统计。

图3、图4分别为洞庭湖总氮、总磷年均值变化趋势曲线。分析可知，入湖水系、湖体、出口水体中总氮含量一直维持在较高浓度（大于1.0mg/L）水平上，呈波动状态，整体均呈上升趋势。入湖水系的总氮含量绝大多数年份均高于湖体的总氮含量；湖体总氮含量2003-2012年上升趋势明显，含量水平也较高（大于1.0mg/L），其中2009-2011年增加幅度较大。据秦迪岚等人[3]的研究报道，洞庭湖氮的污染物主要来源于湘江，来源于畜禽养殖、城镇生活和农田径流污染，三者共占入湖总量的81%。

入湖水系、湖体、出口水体总磷含量一直保持在较高水平（大于0.05mg/L），相比较而言，湖体总磷含量高于出口，出口高于入湖水系。湖体总磷浓度在三峡围堰蓄水期（2003-2006年）整体呈上升趋势，在2007年总磷浓度达到最低值，到2008年达到最高值，之后总磷含量逐渐下降，到2010年趋于平稳。据秦迪岚等人[3]的研究报道，洞庭湖磷的污染物主要来源于洞庭湖区、沅江和湘江，来源于畜禽养殖、农田径流和城镇生活污染，三者共占入湖总量的83%。2.4洞庭湖的富营养变化趋势

表2 洞庭湖各水域水质平均综合污染指数（Pj平均）

图3 入湖水系、湖体、出口总氮含量变化趋势

图4 入湖水系、湖体、出口总磷含量变化趋势

东洞庭湖、南洞庭湖、西洞庭湖的2003-2013年综合营养状态指数（ΣTLI）见图5。从全湖富营养化状态来看，近十年来洞庭湖的营养级别为中营养，ΣTLI呈缓慢上升趋势，尤其是较三峡工程蓄水前有明显提高。南、西洞庭湖近十年来的ΣTLI一直低于50，总体属于中营养水平。东洞庭湖每年的ΣTLI均高于南、西洞庭湖的ΣTLI，且2008-2011年ΣTLI超过50，呈轻度富营养状态，营养级别较往年下降了一个级别，富营养化问题开始凸显。这可能是因为三峡工程运行后，洞庭湖水体流速变缓，换水周期延长。东洞庭湖9月份以后，藕池来水断流，东洞庭湖区仅主航道水流较快，有利于浮游植物的的大量繁殖，致使东洞庭湖富营养程度高于西、南洞庭湖以及近年水华的发生。另外，东洞庭湖湖区紧邻岳阳市，随着城市的迅速发展，各种工业废水和生活污水不断增加，致使水体中营养型污染物质量浓度较高，洞庭湖水质受到一定程度的污染。湖体中氮、磷、营养盐和有机物浓度偏高与富营养化的出现有直接的关系。

图5 2003-2013年洞庭湖的综合营养状态指数（ΣTLI）

3 结论

3.1 2003-2013年洞庭湖的水质绝大部分断面以Ⅳ类或Ⅴ类为主，主要污染指标为总氮和总磷。

3.2 通过计算洞庭湖各水域均值综合污染指数，可知湖体水质劣于出湖口水质，出湖口水质劣于入湖口水质。

3.3 洞庭湖水体中总氮、总磷含量均维持在较高浓度水平上。总氮浓度的年均值均高于湖库Ⅲ类标准（1.0mg/L），总磷浓度的年均值均高于湖库Ⅲ类标准（0.05mg/L）。

3.4 全湖的营养级别为中营养，其中东洞庭湖在2008-2011年出现了轻度富营养，富营养化问题开始凸显，应引起高度重视。

[1]袁敏，李忠武，谢更新，等.三峡工程调节作用对洞庭湖水面面积（2000-2010年）的影响[J].湖泊科学，2014，26（1）：37-45.

[2]李忠武，赵新娜，谢更新，等.三峡工程蓄水对洞庭湖水环境质量特征的影响[J].地理研究，2013，32（11）：2021-2030.

[3]秦迪岚，罗岳平，黄哲，等.洞庭湖水环境污染状况与来源分析[J].环境科学与技术，2012，35（8）：193-198.

[4]申锐莉，张建新，鲍征宇，等.洞庭湖水质评价（2002-2004年）[J].湖泊科学，2006，18（3）：243-249.

（责任编校：马余平）

Changes of W ater Quality and Eutrophic State after the Closure of the Three Gorges

GUO Jing TIAN Qi HUANG Yan-fang

(Ecological and EnvironmentalMonitoring Center of Dongting Lake of Hunan,Yueyang,Hunan 414000)

According to the water quality monitoring data of the Dongting Lake from 2003 to 2013,we analyzed the changes of water quality and eutrophic state of the Dongting Lake with the methods of singlefactor appraisal,comprehensive pollution index and comprehensive nutrition index.The results showed that the water quality of Dongting Lake wasmostly of class IV or V after ten years of closure of the Three Gorges.The main pollutants of Dongting Lake were total nitrogen(TN)and total phosphorus(TP),and their concentrations were higher than 1.0 mg/L and 0.05 mg/L.The water quality of the lake body was inferior to that of the lake exit,which was inferior to that of the lake entrance.The trophic level of Dongting Lake was of the moderate class and thatof the eastern Dongting Lake had reached lighteutrophication in the years of 2008-2011 years.

Dongting Lake;water quality assessment;comprehensive pollution index;eutrophication

X 171

A

1672－738X（2014）04－0082－04

2014-06-15

郭晶（1984—），女，湖南沅江人，工程师，分析化学硕士。主要研究方向：环境监测技术。