鄱阳湖区城市湖泊水质变化趋势研究——以南昌市青山湖为例

刘玉栋，熊丽黎，陈斯芝，邓月萍

（1.江西省南昌市水文局，江西 南昌 330038；2.江西省水文局，江西 南昌 330002）

0 引言

城市湖泊具有涵养水源、缓解洪涝灾害、维持生物多样性、调节城市温湿度、减少噪音、景观娱乐等功能，是城市生态系统重要的组成部分[1]。近几十年来，随着国民经济的发展，我国许多湖泊出现河湖水力和生态联系阻隔、水体富营养化、水质下降、生物多样性减少与生态系统退化等一系列环境问题[2，3]。城市湖泊作为水体富营养化的重灾区，由于水浅、自身环境容量小，在受纳大量外源污染时，水质急剧恶化；其次，污染物进入湖体后沉积不稳定，底泥在风浪扰动时极易与湖水发生营养物质交换，造成水体二次污染[4，5]。因此，城市湖泊水环境的保护已成为目前水环境水生态研究的热点[6]。

南昌市是江西省的省会城市，素有“中国水都”之称号，是长江中游城市群重要城市，地处江西省中部偏北，赣江、抚河下游，濒临中国第一大淡水湖——鄱阳湖的西南岸。2015年，南昌市的户籍人口达到530万，人口密度达到716人/km2，远高于全国平均人口密度143人/km2[7]。南昌市水网密布，市区湖泊主要有城外四湖：青山湖、艾溪湖、象湖、黄家湖；城内四湖：东湖、西湖、南湖、北湖，可谓城在湖中，湖在城中，水资源较丰富[8]。

南昌市青山湖因城市发展和居民生活等人为因素致使青山湖水质呈逐年下降趋势，2008年首次出现蓝藻，2014年8月，2015年7月青山湖暴发了历来最严重的蓝藻灾害[7]，湖边水体浑浊有鱼腥味，对城市景观，居民生活，水资源管理带来较大的影响。同时，青山湖管理处投入了大量精力和财力进行治理，治理中的青山湖水系发达且困难大。青山湖与赣江相连，进入赣江尾闾而最终纳入鄱阳湖，对于鄱阳湖流域水生态保护也有一定影响。

研究青山湖的水环境特征及其变化趋势，旨在摸清楚城市湖泊水环境变化规律，并结合周边环境变化、河湖改造工程措施作用等初步探索影响水环境变化的规律，以期对南昌市水生态环境保护尤其是环鄱阳湖区湖泊水生态保护提供技术支撑。

1 研究区域与方法

1.1 青山湖上下游水系分布状况

青山湖位于南昌市青山湖区，赣江下游北岸，是南昌市城区最大的内湖。湖面面积3.01km2，正常湖水位16.03m，控制最高水位17.23m，一般水深1.50m，最大水深3.00m以上。青山湖从赣抚平原灌区西总干渠的五干渠经塘山镇五联闸引入活水，玉带河北支和玉带河西支补充部分水源，经七孔闸流入青山闸电排站排入赣江。岸线总长11km，南北长5km，东面宽0.3～1.5km。

赣抚平原灌区西总干渠位于抚河左岸，起于焦石拦河坝左岸，终点在南昌县的桐林铺附近，全长70km，设计流量正常为107m3/s，加大为162m3/s。下分一至六干，其中一干渠、二干渠、三干渠、四干渠、六干渠目前仍主要承担灌溉任务；五干渠位于西总干左岸64+950处，现主要作为南昌市城市生产与环境用水的引水水渠和当地雨水的汇排水渠，同时兼作城市绿化景观水面。

玉带河位于南昌市旧城区南部和西北部，为原南昌市城南、城北排渍道。分东、南、西、北四支，均用于截流地区雨污水。玉带河西支起点于抚河南路灌婴广场；南支起点于南昌飞机制造公司排水沟；东支起点于青山湖大道。三支在洛阳东路湖坊镇政府旁汇成干渠，其下游末端与十一孔溢闸同青山湖水体相连。玉带河北支起点于永外正街，联通青山湖西渠。

20世纪60年代，湖水清澈，年最大捕鱼量达850吨。由于城市化进程的不断加快，特别是工业园区的发展，河湖水系的保护、管理存在诸多问题，水质呈逐年下降趋势。上游偷排漏排现象突出，市政管网建设缺失、损毁严重，生活污水渗入干渠和湖泊。近几年，青山湖水质为Ⅴ类或劣Ⅴ类，鱼类常死亡。2006年为Ⅳ类水。近年来水质不容乐观[9]。区位及采样点如图1所示。

1.2 数据来源

从2009～2019年间，逐月对青山湖水质进行监测分析，重点分析湖泊富营养化相关指标。用采水器在水下40～50cm处采集水样。现场测定pH值；溶解氧（DOX）采用碘量法（国标）测定；总氮、氨氮采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法（国标）测定；总磷采用钼酸铵分光光度法（国标）；CODMn用分光光度法（国标）测定。

图1 青山湖位置及采样点位示意图

1.3 数据分析

用Spearman轶相关法分析青山湖水环境指标及综合污染指数（CPI）年际变化特征[10]。本文统计过程通过EXCEL与Rstudio等统计软件实现。

2 结果与分析

2.1 分布特征

如图2所示，2009～2019年期间，青山湖各指标水质变化幅度较大，pH值的变化范围为6.1～8.8，平均值为7.7；DOX变化范围为0.10～11.60 mg/L，平均值为7.11 mg/L；CODMn变化范围为 2.3～9.1 mg/L，平均值为5.27 mg/L，NH3-N 变化范围为 0.07～3.63 mg/L，平均值为0.69 mg/L，TP的变化范围为0.01～1.13 mg/L，平均值为0.17 mg/L，TN变化范围为0.27～15.30 mg/L，平均值为2.1 mg/L，CPI指数变化范围为0.49～11.58，平均值为1.67。详见箱线图2。TN，TP，NH3-N等3个指标总体随时间变化分布不稳定，离散程度较高。说明TN，TP，NH3-N指标受外界环境变化影响较大。综合污染指数均值已明显超过1.0的标准限值，甚至超过数倍，这说明青山湖水质长期处于不同程度的污染状态，其水体功能受到明显制约。

2.2 环境因子趋势分析

2.2.1 季节变化

图2 环境因子变化箱线图

图3 环境因子及CPI指数逐月平均变化情况

从图3可以看出，除DOX外，各指标随月份变化幅度较小，CODMn春秋季节高于夏季和冬季；NH3-N、TN最高值在5月份，BOD5最高值在6～7月，TP最高值在7～9月。CPI指数整体夏季高于其他季节，最高值出现在5月和8月。

2.2.2 年际变化

对 CODMn、BOD5、NH3-N、TP、TN、污染物综合指数等指标进行Spearman轶相关指数检验发现：近十年来各指标呈下降趋势，且BOD5和TP下降趋势达到显著水平（P＜0.05），TN下降趋势较为微弱，CPI指数整体下降，但未达到显著水平。

表1 各指标Spearman轶相关指数

图4 环境因子年变化

从图4可以看出，污染物2010年、2014～2015年出现了污染物浓度高峰，BOD5在2010年、2016年达到最高值，氨氮、TN在2010、2014年达到高峰，TP在2014年达到高峰。污染物整体呈下降趋势，尤其在2015年以来下降较为明显，但是2018～2019年期间，营养盐指标，CPI恶化程度呈轻微反弹趋势，需要引起注意。

3 讨论

3.1 青山湖水环境特征与变化趋势

研究发现，近年来，南昌市艾溪湖、青山湖等城市湖泊水质整体不容乐观，本研究的结果与前人研究基本一致[7，10，11]。但是随着河长制制度的实施以及相关部门的整治工作的开展[12，13]，南昌市城市湖泊出现好转。青山湖水质现状为Ⅳ类，近几年水质为Ⅴ类或劣Ⅴ类，各指标受周边环境影响较大。污染物综合指数最高为11.58，污染较为严重。大多数情况污染物综合指数超过1，为污染状态。青山湖水质年内变化较大，夏秋季节水质差于冬季和春季。水质最差为7月和8月。年际变化明显，2010、2014年水质较差，近10年来水质整体好转，但仍然不容乐观，尤其是2018～2019年水质恶化呈轻微反弹趋势，近年来，青山湖多次发生藻类水华事件，水华发生时间主要为2008年，2014～2015年、2018年，说明湖泊水环境的富营养化已经对湖泊生态造成较为严重的影响，需要引起重视，应避免水质再次下降。

3.2 周边环境对青山湖水环境的影响

据调查，青山湖的水质主要受到玉带河来水影响，以及降雨产生的径流污染、大气降水污染、周边居民生活、健身、娱乐、养殖等产生的污染。在夏秋季节，水温较高，长时间水体不交换的情况下，藻类容易爆发。玉带河近年来水质亦不容乐观，近年来基本为Ⅳ类、Ⅴ类水。据江西水文部门调查，2018年9月初，玉带河的藻类水华爆发，对青山湖也造成一定影响。玉带河的水质主要受到上游幸福渠流域的影响，上游原有大量养殖场，并有大型工业企业存在，部分居民生活污水也通过管道排放进入水体。

4 结论与展望

4.1 青山湖水质现状及变化趋势

近年来，青山湖水质在近年“湖长制”制度的实施以后，通过截流排污、污水处理等措施处理，已经呈好转趋势，但是水质依然不容乐观，水华爆发的风险依然存在。为了保护青山湖的生态功能，必须进一步加强管理。

4.2 青山湖水环境保护措施建议

4.2.1 源头控制

青山湖区污水主要受玉带河和周边居民活动影响，因此加强环境保护专项整治行动及日常监管，加强玉带河上游幸福渠流域工业、养殖管理。建立雨污分流系统、加强农村生活污水的治理力度；加强工业废水排放监控与污水处理。

4.2.2 工程控制

加大海绵城市的建设力度，减少周边居民生活对湖泊的影响；在合适的时候，对南昌市水系进行适当连通换水也可以稀释污染物浓度；必要的年份可以开展底泥疏浚工作。

完成赣抚尾闾综合整治工程中的赣江南昌枢纽工程和洲头防护工程，在赣江南支河道中下游建闸抬水，调控赣江枯水期水位，改善青山湖水环境，在赣江左汊（西河）与右汊（东河）的分汊口扬子洲头、南支与中支的分汊口焦矶头建设两个洲头防护工程，控制赣江左、右汊与中、南支河道分流比变化，稳定洲头河势。

4.2.3 生物控制

种植水生植物，投放鱼苗；通过水生植物和鱼类生长吸收水体的营养物质。挺水植物长得过快可适当收割，沉水、浮水植物有大量腐烂应捞取。以达到转化湖体营养物质的目的。严禁人工投饵，采用水层食物链的控制法，增加以藻类为食的鲢鱼，减少以吃浮游动物为主的鳙鱼和吃水生植物的草鱼，待水生植物恢复后，再适当增加草鱼。这样逐步地改变青山湖的生态结构，达到防治富营养化的目的[14，15]。

城市湖泊污染是普遍的生态问题，需要引起重视。尤其对于藻类水华易发的夏秋季节，因温度高，加之湖泊本身水流减缓缓慢，若长时间降雨量减少，而营养盐维持较高浓度，则容易导致藻类水华的爆发。强化监控手段，对已污染湖泊进行及时有效的治理与管控，显得尤为重要。环鄱阳湖区城市湖泊是鄱阳湖生态保护的重要组成部分，城市湖泊将通过对入湖河流的影响间接影响到鄱阳湖水环境的状况。因此在鄱阳湖水生态环境的研究过程中，加大对重要城市湖泊水环境的研究意义重大。