阳澄湖西湖水源地富营养化时空变化特征分析

吕 文， 孙瑞瑞， 王 诚， 杨 惠， 杨金艳， 郑芸洁

(江苏省水文水资源勘测局苏州分局， 江苏 苏州 215042)

随着长三角经济和城市化的快速发展，太湖流域湖泊水质富营养化问题尤为突出[1]，造成了如2007年的太湖蓝藻爆发[2]、无锡供水危机等难题,而氮、磷等营养盐是湖泊富营养化的主要限制因子[3-4]，其中很多污染主要来自于湖泊上游河流，因此控制入湖河流富营养盐输入是湖泊保护的重要途径[5-7]。阳澄湖是苏州市重要的饮用水源地，也是著名的大闸蟹养殖基地，养殖业的繁盛也相应带来了投放饵料，向水体排放N、P营养盐[8]，另外阳澄湖的入湖河流主要分布在西部和西北部[9]，容易受到外源污染的冲击，所以亟需对阳澄西湖水体进行富营养化监测。施陈江[10]、杨超[8]对阳澄西湖主要进水口水质及污染物通量进行了调查；梁长蓂[11]、张新华等[12]评价了阳澄西湖沿岸相城区水环境状况，桂智凡等[13]、刘洋等[14]、汤永刚[15]对阳澄湖湖区营养化进程进行了评价分析。前人对于阳澄湖入湖河道和阳澄湖整体湖区水质进行了评价分析，但缺乏针对接纳入湖河道较多的阳澄西湖水质的时空特征分析，因此本文基于阳澄西湖水源地3个监测点的采样数据，探讨阳澄西湖北部、中部、南部富营养化时空差异，为阳澄湖西湖水源地入湖河流监管防治提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

阳澄湖是太湖流域平原上的第三大湖泊，地处苏州市相城区、工业园区和昆山市。阳澄湖水域总面积为117.4 km2，南北长约17.0 km，东西宽约11.0 km，湖中有二条东北—西南走向的狭长半岛，把阳澄湖分为东湖、中湖和西湖。其中研究区域阳澄湖西湖约占总面积26.9%，平均水深约2.9 m。湖区水位变幅平缓，年变幅一般在1.2 m以下，平均水位3.2 m。

1.2 采样与分析

阳澄湖西湖区域从南向北共布设3个监测点(图1)，采样时间每月采集1次。

图1 阳澄西湖采样点分布图

水样采集按HJ/T91-2002《地表水和污水监测技术规范》[16]，透明度(SD)采用赛氏盘测定。pH、溶解氧(DO)、水温(WT)等采用美国哈希HQ40D多参数数字测定仪测定。总氮(TN)、总磷(TP)，氨氮(NH3—N)、高锰酸盐指数(CODMn)等水质参数测定方法参照《水和废水监测分析方法》[17]。叶绿素a(Chl.a)参考《浮游植物叶绿素a 测定的“ 热乙醇法” 及其测定误差的探讨》[18]。营养状态指数(TSI)计算，取Chl.a、SD及TP 数据，按照蔡庆华等[19]提出的湖泊富营养化评价综合模型计算。水质评价标准参考地表水环境质量标准(GB3838-2002)[20]。

2 结果与讨论

2.1 时间变化特征

将阳澄湖西湖南部、中部和北部3个监测点的2016年8月-2017年7月各月值进行平均，反映阳澄湖西湖区整体营养状态时间变化特征(图2)。

阳澄湖西湖TSI全年平均值为62.8，为中度富营养状态。Chl.a全年平均值为16.0 μg/L，将6月极低值剔除，可知阳澄湖西湖TSI和Chl.a整体呈春夏单峰型。春季随着气温的升高，水温升高，光照适宜[21]，DO偏高，浮游植物增殖能力加强，Chl.a增大，至4月达到峰值。夏季光照强烈、水温过高，反而抑制了浮游植物的繁殖[22]。

湖区TN均值为1.67 mg/L，Ⅴ类；NH3—N均值为0.22 mg/L，Ⅱ类；TP均值为0.111 mg/L，Ⅴ类。N、P营养盐时间变化趋势差异较大。TN和NH3—N整体呈冬季单峰型，自春季逐渐下降，至盛夏低谷，之后逐渐上升，在11月份达到峰值。与许梅等[23]在太湖入湖河流中的观测结果一致，即冬春季节氮含量高，夏秋季节相对含量低的特点，可能与河道输入有关，夏秋季为丰水期，同时农业活动正处于减弱期收获期，外源营养盐输入减少[24]。TP逐月变化趋势不明显，整体来说，TP夏、秋两季相对于冬、春两季浓度较高，与桂智凡等[13]监测结果一致，可能与湖泊养殖饵料碎屑沉积[15]、气温升高、底泥释放[25]有关。虽然N、P营养盐时间变化趋势差异较大，但浓度均已不构成限制，在气温和光照适宜时，藻类繁殖旺盛。

2.2 空间变化特征

将阳澄湖西湖北部、中部、南部2016年8月-2017年7月逐月水质监测结果进行分析，结果见图2。并以阳澄湖西湖区营养状态及主要水环境参数的年平均值为参照，分别计算了南部、中部、北部3个湖区营养状态及主要水环境参数的年平均值相对于年平均值的距平系数(η)，以便更加直观分析湖区空间分异特征，结果见图3。

研究区南部各月TSI基本>60，为中度富营养状态，其中4月高达75.2，接近重度富营养状态。中部除7、8月TSI略>60，其余均为轻度富营养状态。研究区北部3-10月，除6月外的整个生长季，TSI均>60，为中度富营养状态，但在晚秋和冬季均为轻度富营养状态。整体来看，研究区南部各月TSI高于北部和中部，营养状态较差。这与2010年阳澄湖西湖区营养状态空间分异特征一致[26]。Chl.a各湖区大小情况与TSI基本一致。研究区南部平均Chl.a为29.0 μg/L，变幅为4.7～37.2 μg/L；研究区中部平均Chl.a为9.9 μg/L，变幅为1.4～29.0 g/L研究区北部平均Chl.a为12.7 μg/L，变幅为3.3～24.2 μg/L。研究区南部平均值最大，分别为中部、研究区北部的2.9、2.3倍。对应SD各湖区大小情况与Chl.a相反。研究区南部SD平均值为0.51 m，高于中部，北湖SD平均值0.69、0.75 m,研究区南部较高的Chl.a降低了水体SD。

N、P营养盐各湖区情况与营养状态基本一致，研究区南部营养盐浓度值均不同程度高于中部和北部，距平系数高达15.1%～25.6%。研究区南部TN均值为1.81 mg/L，分别高出中部、北部3.4%、30.5%。研究区南部NH3—N均值为0.24 mg/L，分别高出中部、北部36.0%、19.1%。研究区南部TP均值为0.141 mg/L，分别高出中部、北部12.9%、46.3%。这说明阳澄湖西部湖区营养盐空间分异较大，与湖区营养状态空间分异状态基本对应，高营养盐的研究区南部Chl.a和TSI也高于中部、研究区北部。梁长蓂[26]统计分析阳澄湖区2002-2012年水环境参数，发现北侧总体指标优于南侧。但反映有机污染的CODMn除了整个湖区全年变化平缓外，各湖区空间差异也较小，距平系数仅为1.0%～3.8%。阳澄湖作为过水性湖泊，湖内水质直接受上游来水的影响，湖区N、P营养盐空间分异可能与入湖河道水质有关。据阳澄湖西湖进水口监测结果显示，白兔泾TN、TP含量2011年相比其它河流较高[8]。阳澄湖西湖的主要入湖河道中，污染物通量主要来自南部的里塘河[27]。入湖河道中，南部的河道污染物量相比北部和中部大，可能影响了阳澄西湖湖区水质现状。

图2 2016-08-2017-07阳澄湖西湖区各监测点营养状态及水环境参数变化特征

图3 阳澄湖西湖区各监测点营养状态及水环境参数分异特征

3 结 论

(1)阳澄湖西湖为中度富营养状态，TSI和Chl.a整体呈春夏单峰型，与气温的夏季单峰型年内变化基本一致。由于丰水期营养盐输入减少，TN和NH3—N整体呈冬季单峰型，但TP夏、秋两季相对于冬、春两季浓度较高，可能与底泥释放有关。虽然N、P营养盐时间变化趋势差异较大，但浓度均已不构成限制，在气温和光照适宜时，藻类繁殖旺盛。

(2)阳澄湖西湖区营养状态、Chl.a和N、P营养盐各湖区情况差异基本一致，即研究区南部营养状态劣于中部和北部，N、P营养盐均不同程度高于中部和北部，可能与入湖河道水质空间差异有关。南部的河道污染物入湖负荷高于北部和中部，需要加强南部入湖河流的监管，控制入湖河流的营养盐输入。