大通湖总磷浓度变化的影响因素分析

摘要：大通湖是洞庭湖被堤垸肢解而形成的内湖，是维系南洞庭湖生态安全的天然屏障，但总磷超标问题突出。收集近年来大通湖流域水质、水文、气象和外源污染物输入等数据，分析不同水环境影响因子的相关性，明确季节变化、外源污染物输入和水位变化对水体总磷浓度的影响。结果表明，大通湖总磷浓度受水温、水位、浊度、水华和种养尾水排放等因素的影响。为推进大通湖水质稳中向好发展，保护湖区生态环境，要加强对周边种养尾水等农业面源污染的治理，减少入湖污染物，同时加强水系连通，增强河湖水体流动性，净化内源污染物，形成可调可控、脉络相通的水网体系。

关键词：总磷；浓度变化；影响因素；水质；大通湖

中图分类号：X524 文献标识码：A 文章编号：1008-9500（2024）06-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.06.069

Analysis of influencing factors on changes in total phosphorus concentration in Datong Lake

ZHOU Yunchenchen

（Datonghu Branch， Yiyang Municipal Ecology and Environment Bureau， Yiyang 413000， China）

Abstract： Datong lake is an inner lake formed by the dismemberment of embankments in Dongting lake， it is a natural barrier to maintain the ecological security of south Dongting lake， but the problem of excessive total phosphorus is prominent. The data is collected on water quality， hydrology， meteorology， and external pollutant inputs in the Datong lake basin in recent years， and the correlation between different water environmental impact factors is analyzed， and the effects of seasonal changes， external pollutant inputs， and water level changes on the total phosphorus concentration are clarified in the water body. The results indicate that the total phosphorus concentration in Datong lake is influenced by factors such as water temperature， water level， turbidity， algal blooms， and the discharge of aquaculture wastewater. In order to promote the stable and positive development of water quality in Datong lake and protect the ecological environment of the lake area， it is necessary to strengthen the treatment of agricultural non-point source pollution such as tail water from surrounding planting and breeding， reduce pollutants entering the lake， strengthen water system connectivity， enhance the fluidity of rivers and lakes， purify endogenous pollutants， and form an adjustable， controllable， and interconnected water network system.

Keywords： total phosphorus; concentration changes; influencing factors; water quality; Datong lake

洞庭湖位于长江中游荆江南岸，地跨湖南省和湖北省，是长江流域重要的调蓄湖泊，具有强大的蓄洪能力。受水陆互换影响，洞庭湖分为外湖和内湖。外湖在堤防之外，自然通江，包括东洞庭湖、南洞庭湖和西洞庭湖。同时，很多湖域尾汊被堤垸肢解成内湖，而大通湖是其典型代表。大通湖是洞庭湖的重要组成部分，是维系南洞庭湖生态安全的重要水体。大通湖面积约为82.7 km2，总蓄水量达2.32亿m3，素有“洞庭之心”美称。随着大通湖流域经济社会的发展和洞庭湖降磷目标的提升，大通湖水体的总磷管控要求越来越高，导致环境压力越来越大。为加强洞庭湖生态环境保护，控制和削减总磷污染，2022年6月，湖南省人民政府办公厅印发《洞庭湖总磷污染控制与削减攻坚行动计划（2022—2025年）》[1]。随着各项措施的逐步落地，洞庭湖总磷浓度不断降低。结合大通湖总磷污染现状，分析水体总磷浓度超标的原因，明确变化趋势，从而为大通湖水环境质量改善和污染控制提供科学参考。

1 大通湖总磷污染现状

选取大通湖水体国控监测点位作为监测断面，开展水质监测。2023年3月至2024年2月，大通湖水质的单因子评价和综合评价结果如表1所示。主要水质评价指标有溶解氧、氨氮、高锰酸盐指数（Chemical Oxygen Demand，CODMn）和总磷。

大通湖水体总磷浓度随时间的变化如图1所示，月均浓度均超过地表水Ⅲ类水质标准（0.05 mg/L）[2]。大通湖总磷月均浓度起伏变化，主要原因是风浪扰动会促进湖泊沉积物释放总磷[3]。总体来看，大通湖总磷浓度略微下降，除8月最高达到0.185 mg/L外，其他月份均介于0.06～0.10 mg/L。

2 总磷超标的原因分析

收集并整理2021年1月至2024年2月的大通湖国控自动监测站逐日水环境质量数据和大通湖周边气象站逐日气象数据，通过皮尔逊相关系数（r）分析水温、溶解氧、电导率、浊度、CODMn、氨氮、总磷、总氮和风速等水环境影响因子的关系，结果如表2所示。数据显示，2021年以来，大通湖总磷浓度和CODMn、浊度、总氮浓度均显著正相关（r≥0.65），相关性强；总磷浓度和水温正相关（r=0.41），但相关性明显弱于上述3项环境影响因子。风速与浊度、总磷浓度、CODMn均正相关，其与浊度的相关性最显著（r=0.48）。低温期是指10月至次年5月，水温小于30 ℃，重点分析2021年至2024年2月低温期各环境影响因子的相关性。结果表明，与全年相比，低温期浊度对总磷浓度的影响更加显著（r=0.72）。

经初步分析，大通湖总磷浓度和CODMn、浊度、总氮浓度显著相关。大通湖属于典型的浅水湖泊，水位较浅，风浪作用下，沉积物再悬浮直接导致浊度升高，同时沉积物中氮磷和有机质再释放导致氮磷和CODMn同步升高。另外，大通湖水体氮磷浓度较高，近几年长期处于轻度富营养化状态，温度和光照适宜时容易发生水华。水华过程中，藻类的间歇性生长消亡会向水体释放大量的氮磷及有机质，导致氮磷浓度和CODMn同步升高。

2.1 季节变化

大通湖总磷浓度受浊度和水温变化影响较大，单独分析2021年1月至2024年2月总磷浓度、浊度和水温的变化趋势。结果表明，大通湖总磷浓度存在明显的季节性变化。每年7月中旬到9月中旬，总磷浓度显著升高，尤其是每年水温在30 ℃附近的时间段，总磷浓度与浊度出现较大的偏离。总体来看，大通湖总磷浓度主要受浊度和水温的影响，呈现明显的季节性变化规律。10月至次年5月，总磷浓度受浊度影响最明显，风浪扰动作用下的沉积物氮磷释放起主导作用。6—9月，随着水温升高，藻类大量繁殖，易发生水华，水华过程中藻类消亡释放叠加藻类生长对沉积物氮磷的虹吸作用是水体总磷浓度升高的主要原因。

2.2 外源污染物输入

收集并整理2021年1月至2024年2月大通湖流域30个入湖河渠小微自动监测站总磷数据。数据显示，每年5—6月，大通湖流域内各河渠的总磷浓度显著升高。经分析，主要影响因素是种养模式。目前，大通湖流域内种养模式以稻田养虾为主，稻虾共生、稻虾轮作和一稻三虾等模式并存，各模式均需要在5—6月集中排放养殖尾水，整田种植水稻。经检测，稻田养殖尾水总磷浓度约为0.5 mg/L，明显高于河流及湖泊。因此，5—6月种养尾水的集中排放是入湖河渠总磷浓度显著升高的主要原因。结合历年降水数据，粗略估算各月流域总磷入湖负荷。结果表明，每年6月，大通湖流域总磷入湖负荷最高，约占全年入湖负荷的22.67%，其次是7—9月。经估算，大通湖流域内，每年5—9月总磷入湖负荷约占全年入湖负荷的70%。

2.3 水位变化

收集并整理2021年1月至2024年2月大通湖水位和浊度数据。数据显示，5月中下旬到7月底大通湖水位明显升高。与2021年和2022年同期相比，2023年6月以来，大通湖水位明显偏低。2021—2023年，大通湖平均水位逐年下降，下降幅度为0.98 m。

大通湖水体浊度逐年升高，浊度大于80 NTU的天数由2021年的29.12%升高至2023年的47.40%，浊度大于60 NTU的天数由2021年的48.90%升高至2023年的85.71%，上升幅度明显。低水位导致沉积物更易受风力扰动[4-5]，造成浊度上升。

3 结论

大通湖水温较高（月均30 ℃）时，湖区水位较低，有利于沉积物中氮磷和有机质的释放，温度、光照和水体富营养化等条件均利于湖区藻类繁殖，形成水华，水华过程中藻类消亡释放叠加低水位条件下藻类生长对沉积物氮磷的虹吸作用导致总磷浓度升高。另外，外源输入也是造成总磷超标的主要原因。水温、水位、浊度、水华以及种养尾水排放等因素叠加作用，大通湖总磷浓度不断变化。为推进大通湖水环境稳中向好发展，保护湖区生态环境，要加强对周边种养尾水等农业面源污染的治理，严格执行尾水排放标准，减少入湖污染物，同时加强水系连通，增强河湖水体流动性，净化内源污染物，形成可调可控、脉络相通的水网体系。

参考文献

1 湖南省人民政府办公厅.洞庭湖总磷污染控制与削减攻坚行动计划（2022—2025年）[EB/OL].（2022-06-01）[2024-03-26].http：//www.hunan.gov.cn/hnszf/xxgk/wjk/szfbgt/202206/t20220622_26399400.html.

2 国家环境保护总局，国家质量监督检验检疫总局.地表水环境质量标准：GB 3838—2002[S].北京：中国环境科学出版社，2002.

3 STAHLBERG C，Bastviken D，Svensson B H，et al.Mineralisation of organic matter in coastal sediments at different frequency and duration of resuspension[J].Estuarine Coastal amp; Shelf Science，2006（1）：317-325.

4 ACHMAN D R，BROWNAWELL B J，ZHANG L C.Exchange of polychlorinated biphenyls between sediment and water in the Hudson River estuary[J].Estuaries，1996（4）：950-965.

5 Schneider A R，Porter E T，Baker J E.Polychlorinated biphenyl release from resuspended Hudson River sediment[J].Environmental Science amp; Technology，2007（4）：1097-1103.

作者简介：周芸陈琛（1991—），女，湖南益阳人，工程师。研究方向：水生态环境。