洱海溶解氧、五日生化需氧量变化趋势及影响因素分析

周字能

(云南省生态环境厅驻大理州生态环境监测站，云南 大理 671000)

0 前言

洱海地处澜沧江、金沙江和元江三大水系分水岭地带，属澜沧江—湄公河水系，位于漾濞江左岸一级支流西洱河的中上游，地理坐标东经99°32′～100°27′、北纬25°25′～26°16′[1]。洱海流域面积2565km2，法定最高水位1966m时库容为29.59亿m3，湖面面积252km2，湖岸线全长129km，南北长42km，东西宽3～9km，最大水深21.3m，平均水深10.8m。洱海流域气候湿润，是典型的亚热带高原季风气候，干湿季明显。据大理气象台30年气象资料分析，湖区平均气温15.1℃，水温常年在10.0℃～20.0℃，属暖性湖泊。流域降雨主要受孟加拉湾气流影响，水汽来源于西南方向，降雨总体呈现出西北多、东南少的区间分布格局，流域多年平均降雨量928mm，年内分配极为不均，85%～95%的雨量集中在5—10月，5%～15%的降雨在当年的11月—次年的4月。

洱海流域境内有弥苴河、永安江、罗时江、波罗江、西洱河及苍山十八溪等大小河溪117条[2]，主要入湖河流29条，出湖口有西洱河和引洱入宾工程2个。

洱海作为我国城市近郊保护最好的湖泊之一，其保护起步较早，自1973年全国第一次环保大会以来，经历了传统的污染治理(2002年以前)、保护与治理(2003—2008年)、生态文明建设(2009年至今)三个阶段。但洱海分别在1996年、2003年、2013年暴发了3次较为严重的水华。洱海蓝藻水华暴发，水生态遭遇严重危机，给人民敲响了警钟，民众对洱海的认知发生了重大转变[3]。2015—2019年5年中，洱海水质有31个月达到Ⅱ类，29个月达到Ⅲ类。本次通过对洱海2015—2019年连续5年的DO、BOD5监测结果进行分析研究，探索洱海水中溶解氧及有机污染物的变化规律。

1 监测内容和方法

1.1 监测内容

溶解氧(DO)。溶解于水中的分子态氧称为溶解氧，水中溶解氧的含量与大气压、水温及含盐量等因素有关。DO对所有需氧水生生物的新陈代谢有着非常重要的环境意义，同时还影响着营养物质的溶解度和生物可利用性，控制着整个水生生态的生产力水平。DO 浓度能够反映出水体受到的污染程度，特别是有机物的污染程度，是衡量水质的重要指标。清洁地表水溶解氧含量接近饱和，当有大量藻类繁殖时，溶解氧可过饱和。当水体受到有机物质、无机还原物质污染时，溶解氧含量降低，甚至趋于零，此时厌氧微生物繁殖活跃，水质恶化。水中溶解氧低于3～4mg/L时，许多鱼类呼吸困难；继续减少，则会窒息死亡[4,5]。

生化需氧量(BOD)，是水中有机物的基本估量指标。BOD5是指在规定条件(20℃±1℃)和有溶解氧的条件下培养5d，好氧微生物在分解水中有机物的生物化学氧化过程所消耗的溶解氧量。它间接表示水中有机物的含量[4,5]。

1.2 监测方法

依据《HJ /T91-2002地表水和污水监测技术规范》《HJ 495-2009水质采样方案设计技术规定》《HJ 494-2009水质采样技术指导》，根据国家、省、州生态环境保护部门对采样断面布设及采样点的要求，洱海从南向北布设4个取样断面，3个断面从东向西分别设置3条垂线，1个断面布设2条垂线，在每条垂线上布设上、下2个采样点位，全湖共布设22个采样点位。采样频率为每月1次，全年取样12次，采样时间为每月10日前。溶解氧(DO)水样采取加1mL硫酸锰、2mL碱性碘化钾现场固定，分析采用GB 7489-87碘量法测定[2，3]。五日生化需氧量(BOD5)采用GB 7488-87 稀释接种法中不经稀释水样的测定方法进行测定[2，3]。

2 监测结果及分析

2.1 监测数据采集

引用2015—2019年5年洱海DO、BOD5常规监测数据资料[6]。

表1 洱海2015—2019年DO、BOD5月均值统计表 (mg/L)

表2 2015—2019年DO、BOD5季度均值(mg/L)

表3 地表水环境质量标准DO、BOD5标准限值 (mg/L)

2.2 洱海DO、BOD5评价分析

以地表水环境质量标准(GB 3838-2002)对洱海2015—2019年DO、BOD5进行综合评价。

从表1及图1可以看出，2015—2019年，洱海DO值在5.47～8.47mg/L，最低值出现在2019年9月，最高值出现在2019年1月，5年期间洱海DO值达到Ⅰ类水质标准20个月，达到Ⅱ类水质标准35个月，达到Ⅲ类水质标准5个月(2015年7月、9月，2016年9月，2018年8月，2019年9月)。洱海BOD5值在1.0～3.2mg/L，最低值出现在2016年11月和2018年3月，最高值出现在2018年8月、10月，5年期间洱海有58个月BOD5达到Ⅰ类水质标准，2个月(2018年8月、10月)达到Ⅲ类水质标准。具体为2015年DO值5.80～7.75mg/L，年平均值为6.86mg/L，达到Ⅰ类水质标准1个月，Ⅱ类水质标准9个月，Ⅲ类水质标准2个月；BOD5值在1.6～2.7mg/L，年均值为2.3mg/L，全年BOD5达到Ⅰ类水质标准。2016年DO值5.80～8.10mg/L，年平均值为7.35mg/L，达到Ⅰ类水质标准5个月，Ⅱ类水质标准6个月，Ⅲ类水质标准1个月；BOD5值在1.0～2.8mg/L，年均值为2.0mg/L，全年BOD5达到Ⅰ类水质标准。2017年DO值6.20～8.40mg/L，年平均值为7.44mg/L，达到Ⅰ类水质标准7个月，Ⅱ类水质标准5个月；BOD5值在1.2～3.0mg/L，年均值为2.0mg/L，全年BOD5达到Ⅰ类水质标准。2018年DO值5.52～7.98mg/L，年平均值为7.06mg/L，达到Ⅰ类水质标准3个月，Ⅱ类水质标准8个月，Ⅲ类水质标准1个月；BOD5值在1.0～3.2mg/L，年均值为2.0mg/L，11个月BOD5达到Ⅰ类水质标准，1个月BOD5达到Ⅲ类水质标准。2019年DO值5.47～8.47mg/L，年平均值为7.20mg/L，达到Ⅰ类水质标准4个月，Ⅱ类水质标准7个月，Ⅲ类水质标准1个月；BOD5值在1.1～3.0mg/L，年均值为2.2mg/L，全年BOD5达到Ⅰ类水质标准。

从表2及图2可以看出，2015—2019年洱海DO季度值在5.98～8.34mg/L，2015年第三季度值最低，2019年第一季度值最高，每年第三季度DO均值明显低于同年第一、二、四季度DO均值。从表1也可以看出，洱海DO达到Ⅲ类水质标准的5个月全部集中在第三季度。5年BOD5均值在1.2～2.9mg/L，无论从月均值或者是季均值来看，洱海的BOD5都表现出很强的稳定性。

3 影响因素分析

3.1 DO影响因素分析

DO受大气补充量、浮游植物和大型水生植物光合作用强度的输入影响，又受到化学与生物氧化消耗之间平衡的控制，同时还受大气压力、水温、含盐量等因素的影响。

从表4和2015—2019年洱海DO季度平均浓度随温度的变化趋势分析，洱海DO季度浓度随温度变化明显，呈负相关，一季度DO浓度最高，温度最低，三季度DO浓度最低，温度最高，根据2015—2019洱海DO年平均浓度变化和年平均温度变化得出，只有温度波动明显，DO与温度的负相关才明显。

从表5可以看出，大理市降雨主要集中在每年的第三季度，2015年占比达67.1%，2016年占比59.5%，2017年占比50.7%，2018年占比53.2%，2019年占比71.2%。降水的过度集中可能使大量污染物随径流进入洱海，水体含盐量增加，导致DO含量降低。但结合年降雨量分析，2016年降雨量最高，达到2352.7mm，2019年最低，只有1360.4mm，这两年降雨量相差992.3mm，但DO值仅相差0.15mg/L，所以DO浓度变化受降雨影响不大。

表4 2015—2019年洱海季度水温统计表 (℃)

表5 2015—2019年洱海季度降水量统计表 (mm)

3.2 DO、BOD5总体趋于稳定影响因素分析

洱海保护与治理大体经历了传统的污染治理阶段、治理与保护并重阶段和生态文明建设三个阶段[3]，特别在2015年1月20日，习近平总书记到大理考察工作，视察洱海后，大理州委、州政府认真学习贯彻习总书记的重要指示，并以与时俱进的精神提出创新管理办法，制定了《洱海流域保护网格化管理实施办法》，实行“党委领导，政府组织，村镇为主，部门挂钩，分片包干，责任到人”的工作机制，全面推行覆盖洱海全流域的网格化管理责任制度[2]。突出各级组织在洱海保护治理中的责任和义务，建立起纵向以入湖河道沟渠为主线，横向以周边村庄、农田、湿地、库塘为对象，以流域乡镇、村委会行政辖区为单元的责任划分体系，推动流域保护网格化管理[2]，通过构建城乡生活污水的收集、处置，生活垃圾收集、处置，农业面源污染防控，环湖生态修复，清水直通直接入湖五大工程体系，为洱海的污染防治和水质保障提供了坚实屏障，这是2015—2019年BOD5保持Ⅰ类水质，DO虽有波动，但总体仍保持Ⅱ水质的重要因素。

4 结论

(1)洱海水体中能被好氧微生物分解的有机污染物含量低，2015—2019年洱海BOD5值在1.0～3.2mg/L，且只有2个月BOD5值超过3mg/L，BOD5表现出很强的稳定性，受气象条件及降雨的影响不大，BOD5与温度、降雨等相关性很小。

(2)2015—2019年洱海水体DO月均浓度值5.47～8.47mg/L，季度平均值在5.98～8.47mg/L， DO月均浓度、季度浓度与温度呈现出明显的负相关性，但只有温度波动明显时，DO与温度的负相关性才明显。

(3)降雨量对洱海DO浓度有一定的影响，但影响不大。

(4)通过推进洱海环湖截污治污及生态修复、沿湖村落环境综合整治、“退塘还湖、退耕还林、退房还湿地”成果巩固、苍山十八溪整治、农业面源污染控制、环湖粗放型客栈、餐饮业整治、完善水质监测考核体系建设等，全面加强深化了洱海及流域保护治理工作，为洱海水质改善，BOD5保持 Ⅰ 类水质，DO保持 Ⅱ 类水质打下了坚实的基础。