2002—2015年抚仙湖总磷浓度变化分析

2017-02-27金宝轩李石华彭双云

浙江农业科学 2017年2期

关键词：入湖抚仙湖湖泊

肖蕾，金宝轩，李石华，彭双云

(1.昆明理工大学国土资源工程学院，云南昆明 650093； 2.云南师范大学旅游与地理科学学院，云南昆明 650500;3.云南省基础地理信息中心，云南昆明 650034)

2002—2015年抚仙湖总磷浓度变化分析

肖蕾1，金宝轩2,3*，李石华2,3，彭双云2

(1.昆明理工大学国土资源工程学院，云南昆明 650093； 2.云南师范大学旅游与地理科学学院，云南昆明 650500;3.云南省基础地理信息中心，云南昆明 650034)

内陆湖泊是支撑人类生产及生活的重要水资源，是维系区域生态系统的重要支柱。以滇中地区典型内陆湖泊——抚仙湖为研究对象，通过在湖区以及入湖河流设立监测点，对湖水总磷(TP)浓度进行分析评价。研究结果表明，1)抚仙湖主要入湖河流——马料河、隔河以及路居河，其TP浓度变化均呈下降趋势；2)抚仙湖TP浓度较为稳定，基本保持在0.005 mg·L-1，从2013年起基本未检出；3)抚仙湖营养状况指数最大值为20.55 mg·L-1，最小值为16.73 mg·L-1，多年平均值为18.42 mg·L-1，呈不明显的上升趋势；4)抚仙湖综合污染指数最大值为2.60，最小值为1.10，多年平均值为1.90，呈缓慢上升趋势。通过对抚仙湖的水质变化趋势进行科学的判别与评估，旨在为抚仙湖水环境治理提供科学借鉴与参考。

内陆湖泊；水质参数；环境质量

内陆湖泊是气候变化最敏感的指示器，是支撑人类生产及生活的重要水资源，是维系区域生态系统的重要支柱[1-3]。近年来，内陆湖泊水体污染问题日益突出，尤其是湖泊水体富营养化发展趋势十分明显，越来越多的国内外专家学者开始聚焦内陆湖泊水体主要营养盐的时空变化情况[3-4]。

在湖泊生态系统中，磷是影响初级生产力的主要因素之一，湖泊水体中磷的含量直接决定水体浮游藻类的生长状态。磷含量过高时，会造成藻类过量繁殖，湖泊水体透明度下降，从而导致湖泊水体出现富营养化现象。抚仙湖是云南省磷化工企业及磷矿开采区的主要聚集地，对抚仙湖水体水质开展定期监测、控制以及治理已成为相关研究的热点之一，如冯慕华等[5]对云南抚仙湖流域废弃磷矿区水污染现状进行研究分析；金星等[6]对抚仙湖和星云湖周边磷化工对湖面大气干、湿沉降总磷入湖量影响进行调查研究。本研究以抚仙湖为研究对象，通过在湖区以及入湖河流设立监测点，对湖水总磷(TP)浓度进行分析评价，以期为抚仙湖水环境治理提供科学借鉴与参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

抚仙湖是我国第二深高原淡水湖，是云南省著名的风景旅游胜地和宝贵的水资源，也是国内目前屈指可数的优质水资源，被誉为“高原明珠”。抚仙湖流域地处云南省中部，地理坐标为102°49′～102°57′E，24°21′～24°38′N，距昆明市约60 km，跨玉溪市澄江、江川和华宁三县，湖泊面积212 km2，最大水深157 m，平均水深87 m，容水量1.893×1010m3，海拔约1 722 m。湖区属南亚热带西部型季风气候类型，常年平均气温15.6 ℃，年降雨量951.4 mm，降雨集中在5—10月，每年的2—5月为枯水期，6—9月为丰水期，10—1月为平水期，年日照时数可达2 153 h，日照率为50%，年蒸发量1 752 mm，年无霜期273 d。抚仙湖是珠江流域南盘江水系的源头型湖泊，是我国主要大江大河上游水源的保护范围。抚仙湖的主断裂带沿东北至西南方向，在湖的南北两端各形成冲积平原，呈南北向倒葫芦型，北部宽而深，南部窄而浅。

1.2 数据来源

本研究的时间尺度为2002—2015年，所用数据资料来源于云南省环境监测中心站，其中湖泊水质指标数据包括历年总磷平均浓度、藻类变化、营养状态指数、综合污染指数等。

1.3 研究方法

采用钼酸铵分光光度法测定水中总磷(TP)浓度，结合《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中关于水质的规定指标来评估分析。共在抚仙湖流域设4个测点，分别为哨嘴、路居、湖心、尖山；在入湖河流中选择3条进行监测，分别为马料河、隔河、路居河，监测频次均为每月1次。

2 结果与分析

2.1 抚仙湖主要入湖河流TP浓度变化

由图1可看出，2010—2015年，3大入湖河流中TP浓度由高到低依次为马料河>路居河>隔河。马料河TP浓度最大值为0.560 mg·L-1，出现在2013年；路居河TP浓度最大值为0.515 mg·L-1，出现在2011年；隔河TP浓度最大值为0.360 mg·L-1，出现在2013年。在这6年间，马料河TP浓度忽升忽降，并出现2个峰值；路居河TP浓度先升后降，自2014年起又出现上升趋势，先后出现1个峰值和1个谷值；隔河TP浓度先升后降并出现1个峰值。对3条主要入湖河流TP浓度进行趋势性分析，选择出最佳拟合方程，马料河和隔河采用多项式拟合，路居河采用线性拟合。马料河y=0.007 3x3-0.115x2+0.486 6x-0.072 7(R2=0.886 4)，隔河y=-0.007 8x3+0.060 9x2-0.108 3x+0.258 7(R2=0.775 2)，路居河y=-0.040 1x+0.486 1(R2=0.512 3)。从变化趋势可知，3大入湖河流TP浓度自2013年起总体呈下降趋势。

图1 2010—2015年抚仙湖主要入湖河流TP浓度的变化

2.2 抚仙湖TP浓度变化

由图2可以看出：2003—2012年，抚仙湖TP浓度最大值为0.009 mg·L-1，出现在2003年；多年平均值为0.005 6 mg·L-1。在这10年间，抚仙湖TP浓度除了在2004年出现短暂的上升趋势外，其余年份逐年下降，自2009年开始其TP浓度维持在0.005 mg·L-1附近。对抚仙湖TP浓度进行趋势性分析可知，抚仙湖TP浓度虽呈下降趋势，但从数值变化幅度上看幅度较小，经Daniel趋势检验，抚仙湖TP浓度波动较为稳定,y=-0.001lnx+0.008(R2=0.606 2)。据有关部门统计，2013—2015年，抚仙湖TP浓度均未检出。

图2 2003—2012年抚仙湖年均TP浓度的变化

2.3 营养状态指数对比分析

由图3可以看出，2002—2015年，抚仙湖营养状况指数最大值为20.55 mg·L-1，出现在2015年，最小值为16.73 mg·L-1，出现在2012年，多年平均值为18.42 mg·L-1。对抚仙湖营养状态指数进行趋势性分析，最佳拟合方程为多项式拟合y=0.001 8x4-0.044 1x3+0.327 7x2-0.670 9x+18.024(R2=0.577 6)。从变化趋势可知，抚仙湖营养状况指数变化不明显，经Daniel趋势检验证实，2002—2015年抚仙湖营养状况指数变化较为稳定，呈不明显的上升趋势。

图3 2002—2015年抚仙湖年均营养状态指数的变化

2.4 综合污染指数对比分析

由图4可以看出：2002—2015年，抚仙湖综合污染指数呈缓慢上升趋势，最大值为2.60，出现在2008年，最小值为1.10，出现在2003年，多年平均值为1.90。对抚仙湖综合污染指数进行趋势性分析，最佳拟合方程为线性拟合，y=0.095 3x+1.180 7(R2=0.586 3)，2002—2008年综合污染指数上升下降交替出现，最终在2008年达到峰值，自2008年开始逐年下降直到2012年达到谷值，之后呈上升趋势。

图4 2002—2015年抚仙湖年均综合污染指数的变化

3 小结

本研究基于云南省环境监测中心站2002—2015年抚仙湖及入湖河流总磷含量的监测数据，

对抚仙湖总磷浓度变化进行分析。结果表明，抚仙湖主要入湖河流马料河、隔河及路居河，其TP浓度变化总体呈下降趋势。抚仙湖TP浓度除了在2004年出现短暂的上升趋势外，其余年份逐年下降，自2009年开始其TP浓度维持在0.005 mg·L-1附近，整体较为稳定。2013—2015年，抚仙湖TP浓度均未检出，与之相应的，2002—2015年抚仙湖营养状况指数变化亦较为稳定；但2002—2015年，抚仙湖综合污染指数呈缓慢上升趋势，可能是受到其他污染物增加的影响。

[1] 郭铌, 张杰, 梁芸. 西北地区近年来内陆湖泊变化反映的气候问题[J]. 冰川冻土, 2003, 25(2):211-214.

[2] 白洁, 陈曦, 李均力,等. 1975—2007年中亚干旱区内陆湖泊面积变化遥感分析[J]. 湖泊科学, 2011, 23(1):80-88.

[3] 谌沁祎. 基于GF-1 WFV影像的官厅水库悬浮物浓度反演及时空变化研究[D]. 南昌：东华理工大学, 2015.

[4] 吕恒, 江南, 李新国. 内陆湖泊的水质遥感监测研究[J]. 地球科学进展, 2005, 20(2):185-192.

[5] 冯慕华, 潘继征, 柯凡,等. 云南抚仙湖流域废弃磷矿区水污染现状[J]. 湖泊科学, 2008, 20(6):766-772.

[6] 金星, 陆娅, 靳澍清,等. 抚仙湖、星云湖周边磷化工对湖面大气干、湿沉降总磷入湖量影响的调查研究[J]. 环境科学导刊, 2010, 29(6):39-42.

(责任编辑：高峻)

2016-10-20

国家自然科学基金项目(41561086)；国家测绘地理信息局地理国情监测示范项目(测国土函【2014】35号)

肖蕾(1990—)，女，河北张家口人，硕士研究生，从事地信遥感分析研究工作，E-mail:745479357@qq.com。

金宝轩(1970—)，男，江西永新人，博士，教授级高级工程师，从事地理信息系统理论与开发应用研究工作，E-mail: 18669007555@163.com。

10.16178/j.issn.0528-9017.20170245