水文地貌分区下鄱阳湖丰水期水质空间差异及影响机制

张 琍,陈晓玲*,张 媛,陈莉琼,张 鹏

(1.武汉大学,测绘遥感信息工程国家重点实验室,湖北 武汉430079；2.江西师范大学,鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室,江西 南昌 330022；3.湖北省环境监测中心站湖北 武汉 430079；4.水利部中科院水工程生态研究所,湖北 武汉 430079 )

水文地貌分区下鄱阳湖丰水期水质空间差异及影响机制

张 琍1,2,陈晓玲1,2*,张 媛3,陈莉琼1,张 鹏4

(1.武汉大学,测绘遥感信息工程国家重点实验室,湖北 武汉430079；2.江西师范大学,鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室,江西 南昌 330022；3.湖北省环境监测中心站湖北 武汉 430079；4.水利部中科院水工程生态研究所,湖北 武汉 430079 )

在2011年7月鄱阳湖丰水期水质参数采样分析的基础上,结合Delft3D水动力模型结果,针对鄱阳湖湖区建立了8个水文地貌分区,分析了丰水期总悬浮泥沙(TSS),总磷(TP)、总氮(TN)与叶绿素a(Chla)浓度的空间分布特征,研究了各分区下的水质因子之间的关系.结果表明,鄱阳湖丰水期平均 TSS浓度为 33.65mg/L,远高于 2003年以前 10mg/L的平均浓度水平;平均氮、磷营养盐浓度分别为 1.61mg/L及0.075mg/L,已达到并远远高于富营养化发生条件,而平均Chla浓度为5.99µg/L,并未达到富营养化湖泊水体临界值.Chla与其他各水质因子无显著相关性,而高泥沙浓度区域的 TP与 TSS呈现显著相关性.在不同鄱阳湖水文地貌分区下,高强度湖泊采砂活动的北部高流速水域TSS浓度高于河口三角洲水域3倍;TN,TP营养盐浓度表现为流域面源污染负荷大的赣江,饶河河口三角洲水域≥高强度湖泊采砂活动的北部高流速水域>流域污染负荷较小的修水河口三角洲水域及中部湖心水域.Chla则受营养盐浓度水平与水动力因素共同作用而表现为河流交换速度慢且高营养盐浓度水域>水流交换速度快且高营养盐浓度水域>水流交换速度慢且低营养盐浓度水域,其中饶河信江潼津河河口三角洲水域Chla浓度最高,平均水平达到12.53µg/L,超过了富营养化水体的临界值.

鄱阳湖；营养盐；水动力；水质；水文地貌分区

水参数的空间分布特征是进行湖泊水质评价的重要依据,对各水质因子进行空间分布规律的研究是进行湖泊及流域污染机理研究的重要基础[1].近年来,鄱阳湖流域及鄱阳湖环湖区内经济迅速发展,农业面源污染及流域水土流失[2]导致鄱阳湖水质日益呈现恶化趋势.2007年后,鄱阳湖曾先后爆发过几次小范围蓝藻水华[3].自从2001年长江干流全面禁砂后,采砂活动作为鄱阳湖周边经济致富重要途径,大大改变了鄱阳湖水体透明度[4],严重影响了鄱阳湖鱼类[5]及水生植物的生长[6].故影响水体透明度的水体总悬浮泥沙浓度、反映水体富营养化程度的氮磷营养盐浓度[7-9]、表征湖泊藻类生物量的叶绿素a浓度[10]等,是反映目前鄱阳湖水质现状的主要参数.

影响鄱阳湖水质的因素主要有外源和内源两类,一是流域及湖泊周边农业面源污染输入及工业、生活污水的输入对鄱阳湖水质的影响[11].鄱阳湖受到来自赣江、抚河、信江、修水和饶河五河来水后汇入长江,其水质变化主要受到整个流域及五河来水的影响[12-13].鄱阳湖流域及鄱阳湖周边人类活动对鄱阳湖水质产生严重影响,其中以工农业废水排放及湖泊渔业养殖对水质的影响尤为严重[14-15];二是湖泊采砂活动及风浪等水动力因素引起的底质再悬浮,直接导致鄱阳湖总悬浮泥沙浓度空间分布发生变化,同时,泥沙作为营养盐及重金属等的载体,伴随着采砂活动而再悬浮和输移[16].进而对鄱阳湖水环境与水生态带来重要影响[4].由此可知,湖泊水质因子的空间分布主要受到流域外源污染输入的影响,而湖泊周边的城镇的污染输入及湖泊内部采砂活动也不能忽视.

研究表明,浅水湖泊水动力过程决定着水体内部各种营养盐、泥沙和能量的输移与转化[17-19],并通过加快营养盐交换及稀释水体来影响水体中营养盐的分布与存在形式[20].同时,使得内源性污染物质在湖泊中再悬浮,改变水体环境因子如悬浮泥沙、透明度、pH值和营养盐浓度[21-24],进而影响水体富营养化和藻类生长情况,加重或减低湖泊不同区域的污染情况[25-28].鄱阳湖作为我国第一大淡水湖,是季节性、吞吐型的通江浅水湖泊,具有范围广、高动态的特点[29],水动力条件相当复杂.由于南高北低的湖盆形态[30]、复杂的湖体特征入出流结构,湖区流场变化复杂,流向呈现出整体向北、局部涡漩的特征.故考虑了水动力特征及五河输入影响而对整个湖区进行的水文地貌分区,有利于鄱阳湖水质空间分布规律的研究,并对评价鄱阳湖富营养化水平及分布状况有着重要的指示作用,可针对不同水文地貌分区水域提供更为有效的湖泊管理措施,进一步控制湖泊富营养化与水质污染的进程.

本文通过对2011年7月鄱阳湖丰水期水质调查56个站点表层水样的分析,结合水动力模型,建立了鄱阳湖水文地貌分区图,分析了 6个水文地貌分区中水体TN、TP、TSS与Chl a的空间分布特征,探讨了水动力因素影响下鄱阳湖总氮(TN)、总磷(TP)、总悬浮泥沙(TSS)与叶绿素a(Chl a)的空间分布规律及其影响因素.最后,利用Pearson相关性统计分析了各水质因子之间关系并探讨各水质因子之间关联规律.针对鄱阳湖的不同分区下水质情况,提出合理的保护及治理措施.

1 研究区域与方法

1.1 鄱阳湖湖区及采样点分布

鄱阳湖区主要位于鄱阳湖流域五河入湖断面以下鄱阳湖湖体范围内[31],五河来水及长江水位的变化,鄱阳湖湖区水位随着季节的变化明显.2011年7月15～24日(星子水位在15m左右),对鄱阳湖丰水期湖面进行了8d的湖泊调查,采集了56个站点的表层水样,将用于总悬浮泥沙、总氮、总磷,叶绿素a等水质参数检测的样品低温保存,带回实验室进行分析,站点分布如图1所示.

图1 2011年7月鄱阳湖采样点位Fig.1 Location of in situ stations in Poyang Lake on July, 2011

1.2 数据采集方法及分析

水样采用中科院水生所研制的“中型排气式”有机玻璃采水器,为了防止风浪干扰,表层水的采样深度为水面以下0.5m.量取100mL水样储存于聚乙烯瓶中,并加硫酸酸化至 pH值小于 2,置于 4℃冰箱保存,带回实验室做水体氮磷营养盐分析.水样总磷总氮实验室分析,首先调节水样pH值至中性,水样通过高温灭菌锅消解 30min,后 TN分析选用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法(GB 11894-1989)[32],TP分析选用过硫酸钾消解钼酸铵分光光度法(GB 11894-1989)[31],利用全自动间断式化学分析仪Smartchen200进行测量.总悬浮泥沙浓度(TSS)经 0.45µm的聚酯纤维滤膜过滤后,45℃烘干至恒重,在实验室用计量天平测得总悬浮泥沙浓度.叶绿素(Chl a)采取直径 0.45µm孔径的醋酸纤维滤膜过滤,并液氮罐保存到实验室,用90%的丙酮溶液进行色素萃取,最后提取上清液定容,采用荧光计测量,获取Chla浓度.

1.3 考虑水动力条件影响的鄱阳湖水文地貌分区方法

根据实测数据建立湖泊水动力模型,对湖区内部水动力分区模拟,得到湖区内水体流速分布图.并在此基础上考虑湖底地形,水体连通性、生态结构功能及生境一致性等原则对鄱阳湖进行水动力分区.

图2 鄱阳湖2011年7月流速Fig.2 Flow velocity of Poyang Lake on July, 2011

2 结果与讨论

2.1 考虑水动力条件影响的鄱阳湖水文地貌分区

基于2011年7月的五河流域出口观测站点实测流速、流向及鄱阳湖水位、水下地形数据,利用Delft3D模型对鄱阳湖进行水动力连续数值模拟,得到鄱阳湖观测期间的鄱阳湖流速图[33](图 2),依据流速模拟结果,鄱阳湖丰水期水域主要可分为北部高流速水体区,南部次高流速水体区,湖泊中部及东部低流速与西部流速空间差异较大的河口水体区及相对静止的阻断水体区.参考星子站多年平均水位时遥感影像上的湖泊特征,结合地形、水体连通性与生态结构、功能及生境一致性等原则分出的鄱阳湖水文地貌分区图[31]以及考虑湖泊流速对鄱阳湖进行的边缘水体,过渡水域及河道型水体的分区[34],本文最终对把鄱阳湖丰水期湖面分为松门山以北高流速河道型水域(I),松门山以南高流速湖泊型水域(II),松门山以南低流速湖泊型过渡水域(III),赣江中支南支流速空间差异较大的河口三角洲水域(IV),修水与赣江西支流速空间差异较大河口三角洲水域(V),饶河信江潼津河低流速河口三角洲水域(VI),抚河、信江河口河漫滩低流速湿地型水域(VII),鄱阳湖静止型人工湖汊(包括军山湖、内外珠湖、康山大湖等)边缘水域(VIII)等8个分区,如图2所示.表1也详细描述了8个水文地貌分区的基本特性.

图3 鄱阳湖湖域水文地貌分区Fig.3 Hydro-geomorphological maps of Poyang Lake

2.2 鄱阳湖丰水期水关键水质因子特征总体分析

根据2011年7月鄱阳湖56个站点观测值求平均得到,如表2所示,从TSS分析可知,鄱阳湖平均总悬浮泥沙浓度为(33.65±28.1)mg/L,动态范围在10～200mg/L,大大高于2000～2002年湖泊总体总悬浮泥沙浓度水平,2000～2002年浓度范围为0～20mg/L,平均浓度仅为10mg/L左右[4].采砂活动成为鄱阳湖治理的重要议题.2011年7月鄱阳湖湖区水体总氮总磷平均值分别为(1.49±0.7)mg/L和(0.075±0.04)mg/L,一般认为当水体总氮、总磷浓度分别达到0.2,0.02mg/L时,就有可能发生“水华”现象[35].由此可见,鄱阳湖氮磷水平已达到水体富营养化的条件.但从作为水体富营养化的最直接指示因子—Chl a浓度,鄱阳湖全湖平均浓度为(5.99±4.7)µg/L,动态范围在 1.07～15.07µg/L之间,70%的站点Chl a浓度低于国际经济合作与发展组织(OECD)提出的富营养化湖泊 8µg/L的临界值[36].就本次观测数据分析,鄱阳湖氮磷比在24:1左右.日本湖泊专家板本提出的当氮磷浓度比水平达到10:1～25:1之间时,藻类的生长与氮磷的浓度会呈现线性关系[37].研究表明[38-39],N:P大于 7:1,磷就为主导水体富营养化进程限的制性因子,故与其他浅水湖泊类似,鄱阳湖也是一个磷限制湖泊.根据以上数据可知,鄱阳湖已具备富营养化发生条件,但鄱阳湖并未出现“藻华”等严重富营养化问题,这主要是因为鄱阳湖是一个的过水性湖泊,换水周期较短,氮磷的积累效应不突出,这一特殊的水文特征,也成为鄱阳湖水水体尚未严重富营养化现象的重要原因[40].

表1 鄱阳湖水文地貌分区特征Table 1 The Characters of the Hydro-geomorphological sections in Poyang Lake

2.3 不同水文地貌分区下鄱阳湖丰水期水体的水质空间分布特征及其影响因素分析

由于野外布点限制,本文仅对前面 6个区域进行分析,由于未对信江抚河低流速河漫滩湿地型河口水域、鄱阳湖人工湖汊水域部分进行采样,故无法分析这2个区域的情况.

表2 鄱阳湖全湖平均TSS、TN、TP和Chla浓度值Table 2 Average concentration of TN,TP,TSS and Chl a of Poyang Lake

表3 不同分区下TN、TP,TSS和Chla平均浓度值及标准差Table 3 Average TN, TP, TSS, Chla concentrations in different hydro-geomorphological areas

表 3显示,在鄱阳湖水文地貌分区图中的 6个区域中,湖泊北部的2个高流速水体区域TSS浓度是其他水域水体的3倍TN和TP浓度水平较高,但 Chl a浓度则在同等氮磷营养盐条件下,其浓度水平低于全湖均值.而在低流速及流速空间差异较大的湖泊型过渡水域及河口三角洲水域中,TN、TP及Chl a浓度的高低则因流域不同而有所差异.湖泊东部的饶河信江潼津河河口水域TN、TP及Chl a浓度最高,湖泊南部的赣江中支、南支河口水域次之,湖泊西部的而修河赣江西支河口水域较低,湖泊中部的松门山岛以南湖泊型水体区域最低.

从TSS浓度水平来看,主要表现为I>II>IV> VI>III>V,北部2个高流速水体区域TSS浓度水平要大大高于河口三角洲水域,约高出3倍左右.北部高流速水体区域的高浓度泥沙水平,主要是受到湖区采砂运砂等人为活动的影响,其次是由于水体流动速度快引起的底质再悬浮.在 3个河口三角洲水域中又以赣江中支南支河口三角洲水域的TSS浓度水平最高,这与赣江流域水土流失是鄱阳湖5个子流域中最严重直接相关[41].

从TN,TP营养盐浓度分布来看,TN表现为VI>IV>II>I>V>III,TP则表现为IV>II>I>VI>V> III.受到外源、内源及湖泊水动力的影响,营养盐浓度分布总体呈现出以下分区特点:(1)外源污染输入为主的河口三角洲区域.一个是东部饶河信江潼津河河口低流速水域(VI)与南部赣江中支南支河口三角洲水域(IV),氮磷都处于湖区内最高浓度水平.赣江、饶河流域上游流域为江西省粮食主产区,农业非点源污染严重,氮肥使用量高[14],除了面源污染外,信江上游的磷矿开发[13,42]等多个因素对其下游水域营养盐浓度有积极贡献.由于流域沿途城镇较多,位于东部饶河河口水域附近的鄱阳县水产养殖业发达[13],含有大量有机物,氮磷营养盐的生产及生活污水直接排放入湖,导致入湖营养盐浓度水平偏高.而水域位于湖区东部湖湾及河口入湖三角洲区域,水体交换速度相较北部高流速水域更慢,其水动力条件更加有利于营养盐的滞留.湖区西部的修水赣江西支河口三角洲水域及湖区中部的松门山岛南部低流速湖泊性水域,氮磷营养盐浓度最低.流域内以林地为主且人为活动影响相对较少区域的河口水域及靠近湿地且外源输入较少的湖心水域氮磷浓度最低.修水流域林地覆盖面积大,农业面源污染及工业生产企业较少[14],整体水平上较其他河口三角洲比较,外源污染输入较少.而在松门山岛南部低流速湖泊过渡水域氮磷浓度最低,此区域位于湿地自然保护区且为草型底质,水生植物的生长很大程度的吸收并消耗营养盐,加上基本无外部污染源输入及采砂活动影响,故保持了较好的低营养盐水平.(2)内源污染为主、外源输入次之的北部高流速水域.湖区北部2个高流速水体区域 TN浓度相对低于东部及南部河口三角洲水域,而 TP浓度保持与东部和南部河口三角洲水域相当.总体上看,北部2个高速流速水域主要受到湖泊采砂运砂等人类活动的影响,湖区周边都昌、星子等城镇工业生活污水排放及周边农业非点源污染也对湖泊水域的水质恶化贡献明显.湖泊采砂运砂等人类活动及较快的水动力条件带来的底泥再悬浮,引起的底泥中营养盐释放到上覆水,使得水体内营养盐浓度增加.但是,由于区内水体交换速度较快,水动力条件导致氮磷滞留效应降低,故 TN浓度相对东部及南部河口水域偏低,而 TP浓度与湖区东部南部河口三角洲水域TP浓度水平相当,都处于0.08mg/L以上的高浓度水平.TP主要受到水域内TSS浓度的影响而呈现较高浓度水平,除去采砂活动造成的底质再悬浮向水体释放出的 TP外,泥沙本身具有对磷的强烈吸附特征[43],使得 TP跟随悬浮泥沙进行迁移运动,高TSS浓度的北部高流速水域内TP浓度也呈现较高水平.

Chl a浓度水平来表现为VI>IV>II>III>I>V.由于水体营养盐水平、水温及水动力条件是影响藻类生长的主要影响因素[16].在水温条件相差不大的 7月份,水体营养盐水平与湖泊水动力条件是影响 Chl a空间分布的重要因素.鄱阳湖区Chl a浓度分布主要呈现如下分区特点:(1)水体交换速度偏缓,营养盐浓度较高的河口三角洲水域,Chl a浓度偏高.其中,湖区东部饶河信江潼津河河口三角洲水域 Chl a浓度最高,达到12.53µg/L,为所有区域中唯一一个平均值超过8µg/L的富营养化临界值的水域,由于饶河流域上游鄱阳县渔业较为发达[12],氮磷营养盐丰富,且位于鄱阳湖东部湖湾,水流速度较缓,不利于水体交换,导致藻类生长.而赣江中支,南支河口三角洲水域流速空间差异较大,水体交换速度相对于饶河河口三角洲水域偏快,虽然营养盐浓度较高,Chl a浓度仅次于饶河河口三角洲水域,但浓度比饶河河口三角洲水域低一倍左右.(2)水体交换速度快,营养盐浓度水平较高的北部高流速水域,Chl a浓度偏低.在松门山岛北部高流速过江水道水域,由于其高流速及高泥沙浓度的特征,导致藻类生长受到水体交换及光照条件的限制[28],呈现出高营养盐浓度低 Chl a浓度的特征.(3)水体交换速度慢,且营养盐浓度水平较低水域,Chl a浓度较低.松门山岛南部湖泊型过渡水域水体交换速度慢,虽然营养盐浓度处于全湖最低水平,但是 Chl a浓度并非全湖最低水平;而同等营养盐浓度水平下,平均水体流速偏快一些的修水赣江西支河口三角洲水域Chl a浓度最低.

2.4 不同水文地貌分区下鄱阳湖丰水期水体TN,TP,TSS与Chl a之间的关系

影响鄱阳湖的水体水质参数浓度水平及空间分布的主要有上游流域营养盐输入,复杂的水动力条件及高泥沙浓度水平等 3个主要因素.下面通过参数间相关性分析,找出影响鄱阳湖水环境的主要因子.

表4 TN,TP,TSS与Chla之间的相关系数及显著性水平Table 4 Relationships between TN, TP, TSS and Chla

由表4可以看出,在北部2个高流速水体区域及流速变化较大的赣江中支南支河口三角洲3个水域,TP与TSS浓度都在显著性0.1的水平上呈现显著相关;而此3个区域也恰好是悬浮泥沙浓度较高的3个区域,说明在高流速高泥沙浓度的水体中,TP与TSS具有较高的相关性,总悬浮泥沙浓度分布对湖泊内总磷的分布影响较大.同时,从康山到湖口由南至北贯穿鄱阳湖主航道沿水流方向上,由于此主航道刚好穿越 3个高泥沙浓度区域,故沿水流方向,TP与TSS变化规律较为一致.而由于途中都昌星子等城镇城市工业生活污水的输入[14-15],导致 TP浓度在这些城市所在点附近有所波动.如图4所示.

图4 康山到湖口鄱阳湖主航道TP,TSS沿水流方向变化规律Fig.4 Trends of TP, TSS concentrations along the flow direction from Kangshan station to Hukou Station

由于磷是鄱阳湖富营养化的限制因素,故在高泥沙浓度水域,泥沙已经成为了水质变化的主导因素,它不仅自身作为一种污染物影响湖泊水质,同时也影响着水体的营养盐分布及富营养化程度.而在低泥沙浓度的河口三角洲区域(饶河信江潼津河河口三角洲水域及修河赣江西支河口三角洲水域),TP与TSS在此区域并不呈现相关性.因为这 2个水域不仅 TSS浓度本身偏低,且受到流域上游外源污染输入的影响较大.

TN与TSS浓度总体上不具备显著相关性.虽然有区域看似存在样关性,但除去底质再悬浮因素及偶然性外,不具备普遍规律.总的规律上看,在高流速高泥沙浓度北部高流速水体区域,TN与TSS呈现负相关;而在河口三角洲区域TN与TSS则呈现正相关.

在Chl a与TN、TP的相关性分析中,总体上除偶然性外,在各区域不存在显著相关性,且常常呈现负相关.可以看出,氮磷营养盐浓度水平达到一定的数值后,若无大幅度浓度的改变,藻类生长并不会受到明显影响,故水动力及水温因素才是影响鄱阳湖藻类生长主导因素.由于夏季藻类生长,其生长过程中消耗水体中营养盐,导致营养盐浓度与叶绿素a浓度呈现负增长[44].

在Chl a与TSS的相关性分析中,由于泥沙影响水体透明度,导致藻类生长受限[25],Chl a与TSS在不同分区中总体上呈现不显著负相关.但是在水体泥沙浓度相对较低且水体交换速度较慢的饶河信江潼津河河口三角洲水域,Chla与TSS呈现显著正相关,表明若水体内悬浮泥沙浓度较低,泥沙所携带的营养盐物质还是会促进藻类生长.

流域土地利用、水土保持措施及流域内污染物排放对下游湖泊的水质影响重大.治理赣江饶河流域上游的农业养殖业非点源污染及工业生活污水等点源污染排放,并提出有效的流域水土保持管理措施是从源头改善鄱阳湖水质的重要手段.

鄱阳湖采砂活动日益频繁,并且正在向南部湖区扩充.针对湖区采砂活动提出有效的管理办法是防止鄱阳湖水体内源污染的必要措施.

由于水体交换速度快的是鄱阳湖藻类生长的限制性条件,假设鄱阳湖控湖工程建设,改变了鄱阳湖的水动力条件,减缓了水体交换速度,鄱阳湖将会有“藻华”爆发的可能.

3 结论

3.1 鄱阳湖全湖水体总悬浮泥沙浓度偏高,目前全湖平均悬浮泥沙浓度已达到2003年全湖平均悬浮泥沙浓度的 3倍.氮磷营养盐水平已达到并远远超过富营养化湖泊标准,但并未出现藻类大范围生长的情况,仅有饶河信江潼津河河口三角洲水域 Chl a达到了富营养化湖泊浓度水平.鄱阳湖氮磷比达到24:1,属于磷限制浅水湖泊.

3.2 TSS,TN,TP与 Chl a在湖区内空间分布主要受到上游流域及湖泊周边外源污染输入及湖区内采砂活动等人为活动的影响. 特别对于北部高流速水体区域,采砂活动引起的水体的高泥沙浓度特征已经严重影响了鄱阳湖水质,不仅影响鄱阳湖“一湖清水”,还对水域内总磷浓度的增加贡献明显,对水体富营养化造成威胁.

3.3 鄱阳湖天然的水动力条件及水体交换周期是影响其水质变化及空间分布的另一个主要因素.在全湖范围内,水体交换速度较快的北部高流速水域和南部赣江中支、南支河口三角洲水域,虽然TN,TP营养盐浓度达到并远远超过湖泊富营养化水平,作为富营养化指示因子的 Chl a浓度水平却低于营养化湖泊临界值;而在水体交换较慢的东部及中部水域,在相同的营养盐浓度水平下,Chla浓度则较高,尤其以饶河信江潼津河河口三角洲水域最为明显.

3.4 鄱阳湖总悬浮泥沙对水质影响明显,TP浓度与TSS浓度具有一定的相关性.鄱阳湖作为磷限制湖泊,泥沙除了自身是一种水质污染物外还是一种影响湖泊水体富营养化的重要因子. Chl a与TN,TP及TSS之间并不呈现显著相关性,表明藻类的生长虽受到营养盐等因素的制约,但当营养盐浓度达到藻类生长水平后,水温水动力等其他因素对藻类生长的影响更为显著.

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致谢：感谢南昌大学葛刚教授对鄱阳湖水文地貌分区图中针对分区方法所给出的建议.

Spatial distribution of water quality and its impacting factor in the wet season of Poyang Lake using the hydro-geomorphological partitions.

ZHANG Li1,2, CHEN Xiao-lin1,2*, ZHANG Yuan3, CHEN Li-qiong1, ZHANG Peng4
(1.State Key Laboratory of Information Engineering in Surveying, Mapping and Remote Sensing, Wuhan University, Wuhan 430079, China；2.Key Laboratory of Poyang Lake Wetland and Watershed Research, Ministry of Education, Jiangxi Normal University, Nanchang 330022, China；3.Hubei Environmental Monitoring Central Station, Wuhan 430079, China；4.Institute of Hydroecology, Ministry of Water Resources and Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430079, China). China Environmental Science, 2014,34(10)：2637～2645

Based on the in situ measurements from the field survey in July, 2011, the objective of this paper was to investigate the spatial distribution of the total suspended sediment (TSS), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), and chlorophyll a (Chl a), where their impacting factors were also studied by dividing the lake into 8 hydro- geomorphological partitions considering the hydrodynamic conditions. Results show that the TSS concentration was 33.65mg/L, which was three times higher than that of the average conditions before 2003. The N, P concentrations were 1.61mg/L and 0.075mg/L respectively, which appears much higher than the requirements of eutrophication. The average Chl a concentration was 5.99 µg/L, which was smaller than the threshold of being a eutrophic lake. Correlation analysis showed that TP and TSS were significantly correlated with each other in high sediment concentration regions, while no significant correlation was observed between the Chl a and other water quality parameters. In different hydro-geomorphological sections, due to pollution inputs from the watershed and sand mining activities within the lake, the TSS concentration of the northern high velocity water regions was three times higher than the river estuary area. TN and TP concentrations of the Ganjiang and Raohe river estuary area was larger than the northern high velocity water regions, where Xiuhe River estuary area andsome central lake area showed minimum TN and TP concentration. The hydrodynamics also played an important role in regulating the spatial distribution of TSS, TN, TP and Chl a in the lakes, Chl a concentration of the river estuary area was larger than the northern high velocity regions, while the Rao-Xin-Tong Jin River estuary area even reached 12.53µg/L, exceeding the low bound value of being a eutrophic lake.

t：Poyang Lake；nutrients；hydrodynamic conditions；water quality；hydro-geomorphological partitions

X143

：A

：1000-6923(2014)10-2637-09

张 琍(1981-),女,湖北武汉人,讲师,武汉大学博士研究生,主要从事水环境方向研究.发表论文7篇.

2013-12-25

国家“863”项目(2012AA12A304);国家自然科学基金项目(41331174,41301366,41101415);国家重点实验室仪器设备专项经费项目;鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室(江西师范大学)开放基金项目(PK2012005)

* 责任作者, 教授, cxl@lmars.whu.edu.cn