2000—2019年阳澄湖水质变化趋势分析

黄佳慧，张念辰，卢仁杰

(江苏省苏州环境监测中心，江苏 苏州 215011)

阳澄湖是太湖平原的第3大淡水湖，是江苏省重要的淡水湖泊之一，也是苏州市重要饮用水源地之一，担负着苏州市区、昆山市以及沿湖乡镇近百万人的饮用水供给任务。阳澄湖同时也是全国闻名的养殖基地，其水质好坏不仅关系到养殖业的发展，也关系到居民的饮用水安全，作为苏州市战略性水源地与大闸蟹养殖基地，其水质安全对其周边社会稳定和经济发展有着十分重要的意义[1]。

近年来，随着《苏州市阳澄湖水源水质保护条例》《苏州市阳澄湖生态优化行动实施方案》《阳澄湖“一河一策”行动计划》等文件的实施，阳澄湖水质有了一定程度的好转，有学者对湖体的水质变化趋势和成因进行了研究[2-5]，但长时序的年际变化研究较少。为进一步掌握阳澄湖水质变化趋势，客观反映主要污染指标、富营养化程度的历史变化规律，现根据阳澄湖2000—2019年的水质历史监测数据，选取部分指标进行了分析，为掌握其长时间序列水质变化趋势和水质提升提供理论支持。

1 研究方法

1.1 研究区概况

阳澄湖(31°21′—31°30′N，120°39—120°51′E)地处吴县、苏州和昆山3个县市间，湖体总面积 118.93 km2，平均水深1.43 m，蓄水量1.67×108 m3[6]。湖中间两条狭长的半岛把整个湖面分为东、中、西湖3部分，四周河道稠密，进出河流有59条，其中西线17条、北线12条、东线15条，主要接纳太湖及西部来水，东出戚浦塘、杨林塘和济河注入长江，南出娄江与吴淞江、澄湖、淀泖湖群等相通[7]。

1.2 监测点位

在阳澄湖共布设6个监测点位，见图1。

图1 阳澄湖监测点位示意

1.3 数据来源

2000—2019年苏州环境监测部门根据《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)(共24项)中的除水温、粪大肠菌群、总氮以外的21项指标的历史监测数据。

1.4 评价方法及评价因子

水质评价按照原环境保护部2011年发布的《地表水环境质量评价办法(试行)》(环办〔2011〕22号)执行。采用SPSS 26软件进行聚类分析。湖泊营养状态采用综合营养状态指数法TLI(∑)进行评价。上述21项指标来评价阳澄湖水质类别，并单独评价总氮类别。

2 结果与分析

2.1 水质总体变化特征

2000—2019年，阳澄湖年均水质类别总体处于Ⅳ类水平。各监测点位每月水质类别从以Ⅳ类和Ⅴ类为主，变化到以Ⅲ类和Ⅳ类为主；超Ⅲ类指标从多指标(总磷、氨氮、高锰酸盐指数、化学需氧量等)变化到单指标(总磷)；水质类别从每年多个月份超Ⅲ类减少到个别月份超Ⅲ类。总氮年均值在Ⅳ—劣Ⅴ类之间波动。实际统计过程中，按点位·月统计总次数，总氮月度浓度达Ⅲ类比例在0%(2000年)～55.6%(2004年)。

根据各监测点位单月水质类别超Ⅲ类指标情况，选择氨氮、总磷、高锰酸盐指数、溶解氧、化学需氧量、生化需氧量、总氮7个指标进行统计和聚类分析。各指标年均值统计结果见表1。由表1可见，7个指标中化学需氧量标准偏差最大，说明其数值波动最大；总磷标准偏差最小，说明其数值波动最小；而氨氮相对标准偏差(RSD)>1，说明该指标变异程度较大。除氨氮外的6个指标，RSD均<0.3，说明这些指标变异程度较小。

表1 阳澄湖各指标年均值统计结果 mg/L

阳澄湖各点位每月水质类别统计结果见表2。由表2可见，7个指标中总磷、总氮统计结果优于Ⅲ类的占比均<50%，而其他指标统计结果优于Ⅲ类占比均>80%，因此影响阳澄湖水质的主要污染指标是总磷和总氮，即重点对总磷、总氮进行趋势分析。

采用SPSS 26软件进行系统聚类分析，聚类分析结果见图2。因2000—2002年化学需氧量无监测数据，故仅分析2003—2019年样本的聚类结果。由图2可见，case4-case20分别代表2003—2019年，蓝色竖线与黑线的焦点(即红圈)为类别1，紫圈为类别2。当把数据归为2个类别时，从样本分类来看，2005年、2011—2019年的水质为类别1，2003—2004年、2006—2010年的水质为类别2，说明类别1和类别2的水质存在明显变化；从样本相对距离来看，类别1水质之间相对距离较小，类别2水质之间相对距离较大，说明类别2的年际间水质波动比类别1大。

表2 阳澄湖各监测点位各指标月度水质类别统计结果

图2 聚类分析结果

2.2 总磷、总氮变化趋势

阳澄湖湖体总磷、总氮年均值变化趋势见图3(a)(b)。由图3可见，湖体总磷、总氮年度变化总体呈下降趋势；总磷年均值主要处在Ⅲ—Ⅳ类标准浓度，总氮前10年均超过Ⅳ类标准浓度，后10年主要处在Ⅲ—Ⅳ类标准浓度；2000—2009年总磷、总氮浓度变化波动较大(RSD总磷=0.22，RSD总氮=0.20)，2010—2019年波动较小(RSD总磷=0.16，RSD总氮=0.12)，这与聚类分析结果类似；总磷浓度最高值出现在2004年，最低出现在2015年，总氮浓度最高值出现在2003年，最低出现在2012年。

图3 2000—2019年总磷、总氮年均值变化趋势

阳澄湖总磷、总氮每月浓度变化趋势见图4(a)(b)。由图4可见，总氮浓度月度变化趋势相较于总磷较为显著，呈波浪型周期变化，在每年3月左右达到年内最高浓度，7月左右达到年内最低浓度。这与金文龙等[7]研究结果较为一致，其研究结果表明，总氮浓度每年1—3月较高，7—9月较低，而总磷浓度无明显季节变化规律。这可能与水期、面源输入、围网养殖、河道引水及藻类生长周期等综合因素有关。

图4 2000年3月—2019年12月总磷、总氮每月浓度变化趋势

2.3 各湖区总磷、总氮变化趋势

各湖区总磷、总氮年均值变化趋势见图5(a)(b)。由图5可见，阳澄湖的总磷、总氮年均值为西湖>中湖>东湖，东湖水质相对较好，这可能与出入湖河道的水质影响有关，西湖多入湖河流汇入，东湖多出湖河流，且阳澄湖水源地位于东南部，对水源地的保护也影响着东湖的水质；西湖总磷年均值均大于《GB 3838—2002》中的Ⅲ类标准限值0.05 mg/L，水质相对较差，且从2015年起各湖区总磷浓度均有不同程度上升；各湖区总氮波动趋势减弱，尤其是中湖和东湖从2011年以来总氮浓度总体稳定在一定区间内。

图5 2000—2019年各湖区总磷、总氮年均值变化趋势

2.4 各湖区富营养状态

各湖区富营养指数变化趋势见图6。由图6可见，因2000—2002年间无叶绿素a监测数据，故未计算富营养指数。2003—2019年间阳澄湖总体处于轻度富营养状态(50

图6 各湖区富营养指数变化趋势

3 结论

(1)2000—2019年阳澄湖水质明显好转，目前水质以Ⅲ类和Ⅳ类为主，主要超Ⅲ类指标为总磷和总氮。前10年水质波动较大，后10年水质波动较小。但2016年以来阳澄湖水质类别改善不明显，湖体水质类别长期为Ⅳ类，总磷年均值略有上升。

(2)从年度变化看，2000—2019年阳澄湖总磷、总氮年均浓度总体呈波动下降趋势，总磷浓度最高值出现在2004年，最低出现在2015年，总氮浓度最高值出现在2003年，最低出现在2012年；从月度变化看，总氮浓度变化趋势较为显著，1—3月较高，7—9月较低，总磷变化趋势不显著。

(3)分湖区看，总磷、总氮年均值为西湖>中湖>东湖，西湖总磷年均值均>Ⅲ类标准限值0.05 mg/L，水质相对较差，从2015年起各湖区总磷浓度均有不同程度上升，各湖区总氮波动趋势减弱；各湖区2006—2012年富营养指数呈明显下降趋势，2012—2013年呈上升趋势，2014年以后西湖富营养指数呈明显下降趋势，而中湖和东湖富营养指数变化趋势较为一致，总体呈波动趋势。

4 建议

(1)加强对阳澄湖及周边区域氮、磷的治理，重点针对西线和北线主要入湖通道周边开展整治，同时关注季节性变化对阳澄湖水质的影响，并提前采取措施应对即将发生的人为因素或自然因素造成的水质波动。

(2)针对阳澄湖西线水质改善，建议构建良好的水陆交错带湿地系统，较大程度地将氮、磷保留在陆地系统的物质循环中；建议在阳澄湖西岸增加水生植被种类及数量，构建污染物入湖缓冲带。针对阳澄湖北线水质改善，建议科学制定调水引流计划，综合考虑水情、水质、藻情变化，开展相关模拟和跟踪调查研究，不断优化调水引流方案。

(3)加快实施养殖池塘标准化改造工程，确保养殖尾水循环利用、达标排放。针对阳澄湖内源污染，建议开展表层底泥污染调查监测，评估重点区域底泥的动态、静态释放特性，根据底泥污染情况，科学研究制订试点生态清淤方案。