阳澄湖水质现状特征及其成因分析

张舒羽 凌 虹 巫 丹 苏小妹

水质较好的湖泊对保障饮用水安全和区域水生态安全方面有着重要意义。由于湖泊水体流动性较慢，生态功能性复杂，破坏后难以修复，2010年生态环境部提出优先保护水质良好的湖泊，避免“先污染，后治理”问题的出现。阳澄湖是苏州市重要战略备用水源和昆山饮用水源的补给水源，但受氮磷污染和富营养化影响，近年来，阳澄湖水质及生态安全问题引起了众多学者的关注。已有研究主要关注阳澄湖水环境综合整治及水源地健康风险评价等，缺少对阳澄湖水质空间分布特征和季节变化规律的深入分析。为此，本文基于2018年2～11月的全湖水质监测数据，进行湖体理化指标分析和富营养化状态评价，分析阳澄湖水质指标的年内季节变化特征及成因，为阳澄湖水源管理和水质改善提供参考。

一、研究区概况与水质监测

1.研究区概况

阳澄湖位于太湖平原，流域面积844.01km2，平均水深2.05m，蓄水量1.90×108m3，流域覆盖苏州姑苏区、相城区、工业园区、常熟市及昆山市。阳澄湖周边共有63条出入湖河道，集水面积118.2km2。阳澄湖入湖口大多集中在西线，出湖口多集中在东线和南线，阳澄湖的水位用引长江水来调节和控制。阳澄湖每年平均蓄水量2.22亿m3；湖中有两条圩贯穿南北，中间通过河流港汊相互连通，阳澄湖流域内设有阳澄湖水源水质保护区。根据《江苏省地表水（环境）功能区划》，阳澄湖水质目标为Ⅲ类。

2.采样点布置

阳澄湖水质现状监测时段为2018年2～11月，监测频次为每月一次，共设置了14个监测采用点，采样点的布置主要考虑到了自然地理条件、城市规划、人口分布及主要入湖河道等因素，详见图1。

3.水样采集及分析方法

水样用有机玻璃采样器采集，放入洁净的聚乙烯瓶中，立即运至实验室放入冰箱中冷冻保存。采集的水样中，透明度（SD）用赛5圆盘法现场测定；TN用碱性过硫酸钾氧化+紫外分光光度法测定；TP用过硫酸钾消解+钼酸铵分光光度法测定；叶绿素a采用热乙醇法测定；高锰酸盐指数用高锰酸钾滴定法测定。所有指标测定方法均遵守《湖泊富营养化调查规范》（第二版）。

近些年太湖研究表明其水质的主要污染物是N、P、好氧有机物。因此本文选取DO、TN、TP、高锰酸盐指数、Chl-a，湖泊单项水质指标进行单因子评价。

湖泊富营养化评价采用综合营养状态指数法：

式中:叶绿素a（Chl-a）单位为μg·m-3，透明度（SD）单位为m；其余参与计算的水质指标单位均为mg·L-1。

阳澄湖富营养化综合评价标准采用《湖泊富营养调查规范（第二版）》中的标准。阳澄湖富营养化综合评价标准采用《湖泊富营养调查规范》（第二版）中的标准，综合营养状态指数分级标准见表1。

二、结果与分析

1.水质监测结果

分别对阳澄湖全湖、西湖、中湖和东湖覆盖的采样点（见图1）每次采样的水质指标进行面积加权平均作为该次采样对应的阳澄湖全湖、西湖、中湖和东湖水质指标值；对2018年2～11月每月1次共10次采样对应的阳澄湖全湖、西湖、中湖和东湖水质指标时间序列进行统计分析，绘制现状阳澄湖全湖、西湖、中湖和东湖水质指标值年内逐月变化特征见图2。

2.湖泊水体污染特征

（1）阳澄湖水体污染情况

2018年各月，阳澄湖全湖溶解氧均好于Ⅲ类水标准，其最低值出现在8月、9月；高锰酸盐指数峰值集中在6～9月，阳澄东湖稍高，但全湖均达到Ⅲ类水标准，总体上阳澄湖有机物污染较轻。TN、TP为主要的超标因子，两者年均值均为Ⅴ类；全湖TN、TP浓度时间变化趋势差异较大，TN冬春季显著高于夏秋季，TP呈现冬春季低于夏秋季的特征。Chl-a年均值为17.72μg/L（Ⅳ类），在3～5月及6～8月有2个小高峰。

表1 湖泊综合营养状态分级表

图1 采样点位置图

图2 阳澄湖2018年水质指标逐月变化图

图3 阳澄湖不同季节水质指标的空间分布图

（2）水体富营养化状况

依据综合营养状态指数分级标准，现阶段全湖处于轻度富营养状态。时间上，5月和10月处于中营养状态，其他月份均处于轻度富营养状态。空间上，阳澄湖西湖营养状态劣于中湖和东湖。

从单个指标来看，全湖TLI（TN）、TLI（TP）、TLI（Chl-a）分别为61.42、58.14、56.22，说明TN、TP、Chl-a是阳澄湖水体富营养化污染主要影响因子，其中TN对富营养化的贡献最大。全湖TN变化具有明显的季节变化特征，冬春季节TN含量较高，夏秋季节含量相对低且变化趋势较小。全湖TP夏秋季节浓度较高，冬春季节TP浓度较低。空间上，TN、TP均呈现明显的西高东低的空间分布。阳澄西湖的TN年均值约是东湖的1.53倍，阳澄西湖的TP年均值约是东湖的1.75倍。叶绿素a代表湖中藻类数量，在3～5月及6～8月藻类数量激增，阳澄中湖叶绿素a年均值高于其他湖区。

3.湖体水质现状的成因解析

（1）湖泊有机物的主要来源是人为活动和湖泊自身生物的腐败等释放。高锰酸盐指数月均值浓度均呈现在秋冬偏低、春夏偏高。分析主要是因为秋冬季温度下降底泥的微生物活动较弱，使得释放的有机物减少；随着温度的升高，河流的补水和底泥的释放，湖泊的有机物含量增大。空间上，由于阳澄湖东湖北部为常熟市、南部为昆山市，周围工业经济集约程度相对较高，造成了阳澄湖东湖有机物污染程度稍大于西湖的现象。

（2）湖区氮磷污染突出，造成富营养化问题没有明显改善。冬春季节TN含量和TLI指数有同期下降趋势，可能冬春季节农业面源污染减少同时也导致外源营养盐输入减少。TP月均值在5月和10月相对较低，TP浓度较低也限制了浮游植物的生长，因此同期营养化状态也维持在较好水平，夏秋（6～11月）的TP浓度较高，可能夏秋气温升高，大闸蟹养殖饵料沉积和农业化肥及农药等所用的磷酸盐增加有关。根据穆玉林等对阳澄湖围网养殖氮磷污染负荷分析表明，饵料残留产生的氮和磷负荷最大；从2018年湖体水质时间分布来看，除了阳澄西湖南部湖湾有明显的污染聚集，阳澄中湖和东湖TN、TP在夏秋两季出现了较明显的升高，在时间上与围网养殖投饵、生长、繁殖的时间也具有一致性。叶绿素a在春季随着水温升高，浮游植物增殖能力加强，造成叶绿素a浓度增加，同期TLI指数也有明显上升趋势。

（3）TN、TP、TLI指数均呈现西高东低的分布特征，基于Kriging插值法水质分布结果（图3）发现阳澄西湖南部湖湾地区TN污染聚集明显；TP在阳澄西湖南部湖湾污染浓度最高。初步判断造成这一结果的主要原因是由于入湖河流水质相对于湖泊水质浓度较高，阳澄西湖南部位于苏州姑苏区和工业园区，生产生活排放量较高。阳澄西湖南部湖湾附近有3条入湖河道，济民塘、蠡塘河和外塘河（图1），较高的入湖负荷加上湖湾地区水流不畅，造成该区域污染聚集。因此西湖TN、TP浓度较高也是造成阳澄湖西湖富营养化指数较高的主要原因。

三、结论

（1）监测期间阳澄湖全湖DO、高锰酸盐指数年均值均达Ⅲ类水标准分别在3月和5月达到最大值；TN、TP为主要的超标因子，各月份TN浓度为Ⅳ-Ⅴ类水，TP浓度为Ⅲ-Ⅴ类水，TN、TP均呈现季节性变化，冬春季节TN含量较高，夏秋季节TP浓度较高；Chl-a在4月和7月达到峰值。

（2）阳澄湖全湖高锰酸盐指数含量相对较低，水体有机物污染较轻，空间上有机物污染程度呈现东高西低的特征；富营养化方面，全湖目前处于轻度富营养化状态，5月和10月出现好转，达到中营养状态，其他月份均处于轻度富营养状态，空间上西湖营养程度略高于中湖、东湖。TN、TP、Chl-a是阳澄湖水体富营养化污染主要影响因子，且TN对富营养化的贡献最大。

（3）阳澄湖水体有机物污染主要受气候和周围工业经济集约程度影响；入湖河流水质相对于湖泊水质浓度较高，区域生产生活排放量较高及湖内围网养殖是造成TN、TP浓度较高和水体富营养化的主要影响的因素。在阳澄湖水环境保护及流域综合治理方面应以提升河流水质为重点，强化入湖河流综合整治和水产养殖污染防治■