南水北调东线南四湖渔业水域水质状况分析

付朝松 董贯仓 丛旭日 孙鲁峰 冷春梅 王晴晴

摘要：为掌握南水北调东线南四湖的水质现状，于2021年对4个湖区7个站位进行了周年调查，并采用单因子分析和综合营养状态指数法对水质状况进行了评价。结果表明：南四湖水体氨氮和亚硝氮浓度分别为0.166±0.015mg/L和0.050±0.009mg/L，总氮、总磷和CODMn浓度分别为1.767±0.191mg/L、0.053±0.005mg/L和10.58±0.46mg/L并分别超地表水III类水质标准76.69%、6.76%和76.41%；综合营养状态指数介于46.78～66.16，南四湖总体为轻度富营养状态，但部分水域仍存在较重的富营养化问题。伴随南水北调东线的常态化调水及多种水质涵养措施的实施，南四湖水体的富营养状况有所转好，但在部分季节的部分区域仍存在富营养化风险。

关键词：南四湖；渔业水域；水质

中图分类号：X824    文献标识码：A

基金项目：山东省财政项目“南四湖渔业资源调查监测”；山东省自然科学基金（ZR2020MC193）；山东省现代农业产业技术体系鱼类创新团队环境调控岗项目（SDAIT-12-07）

作者简介：付朝松（1998-），男，硕士研究生，研究方向：渔业增养殖与水域环境调控等。E-mail：2023096073@qq.com

通讯作者：董贯仓，博士，研究员，E-mail：dgc3869676@163.com

南四湖（34°26′～35°20′N，116°34′～117°21′E）位于山东省西南部，由微山湖、昭阳湖、独山湖和南阳湖等四个相连的湖泊组成，是山东省乃至我国北方第一大淡水湖和重要的渔业生产基地；同时，南四湖还是南水北调东线工程重要的调蓄湖泊，是“南水北调”与“西水东送”的重要枢纽［1］。近代以来，随周边经济社会快速发展，一些生活污水和工农业废水的汇入，南四湖水生态系统健康受到威胁［2］。水质安全是南水北调东线调水的重中之重，自2013年全线通水以来南四湖水质备受关注，而伴随2018年起湖区全面取缔网箱网围养殖以及已实施的放鱼养水、入湖湿地、生态岸带等工程措施，南四湖水质得到显著改善［3］。但是，由于承接诸多汇入河流污染影响，南四湖水环境压力长期存在。本文拟通过对南四湖水质的周年调查，采用单因子分析法和综合营养状态指数法，分析南四湖水质时空变化特征并探讨对策建议，以期为保障南水北调东线水质安全提供依据。

1 材料与方法

1.1 调查站位

根据湖区分布及历史利用状况，共设置1#南阳湖、2#独山湖、3#昭阳湖二级坝上和4#二级坝下以及5#微山湖航道区、6#保护区和7#原养殖区等7个调查站位（图1），并于2021年3月、5月、8月和11月进行了调查采样。

1.2 样品采集与测定

采集表面0.5m处水样，按照《水质湖泊和水库采样技术指导》（GB/T 14581-1993）相关要求进行样品采集和保存。现场监测水温（WT）、透明度（SD）、溶解氧（DO）、水深（h）和pH值，带回室内检测氨氮（NH4+-N）、亚硝氮（NO2--N）、总氮（TN）、总磷（TP）、高锰酸盐指数（CODMn）和叶绿素a（Chl-a）。其中，SD测定采用赛氏盘，DO、WT、pH值采用YSI-MP556型水质仪测定；叶绿素a采用荧光叶绿素测定；其它各检测指标主要参照《中国环境保护标准汇编水质分析方法》及《水环境监测规范》（SL 219-98）方法检测。

1.3 水质评价

本文以《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）Ⅲ类标准作为基准进行单因子水质分析，并依据《湖泊（水库）富营养化评价方法及分级技术规定》［4］中的TLI综合营养状态指数法进行水质营养状况综合评价。

1.4 数据处理与分析

数据分析使用Excel 2010软件，单因素方差分析（ANOVA）及Duncan多重比较采用SPSS 21.0软件，并以P<0.05作为差异显著性水平。

2 结果与讨论

2.1 水环境质量状况

南四湖渔业水域水环境质量状况见表1。

（1）水体理化特征

南四湖水体透明度介于0.30 m～1.70 m，随季节变动先降低后升高（8月<11月<5月<3月）。王明华等［5］研究发现，沉水植物可显著增加水体透明度。菹草是南四湖水域生态系统中水生植物的优势种，其在3月和5月可达80%以上，在该阶段水体Chl-a浓度较低而水体透明度则较高；其后的8月，由于菹草大量死亡和腐烂分解，水体透明度降至年度最低。

同时，水体溶解氧介于7.56 mg/L～14.70 mg/L，属地表水Ⅰ类水质，随季节变化3月<8月<5月<11月。水体溶解氧含量与浮游植物和水生植物关系密切，调查中5月菹草生长旺盛而水体溶解氧相对较高，但3月虽有较大量的菹草但溶解氧却最低，可能与3月浮游植物相对较少有关；8月由于菹草已大量死亡并腐烂分解，所以较5月溶解氧偏低。

（2）氮、磷营养盐

南四湖水体氨氮浓度介于0.075 mg/L～0.372 mg/L，整体属地表水Ⅱ类水质，随季节变化11月<8月<3月<5月。亚硝氮浓度介于0.002 mg/L～0.168 mg/L，相對较低。总氮浓度介于0.349 mg/L～4.862 mg/L，属地表水劣Ⅴ类水质且较III类水质超标76.69%，随季节变化5月<3月<11月<8月。在不同季节，5月南四湖水体总氮浓度为地表水III类水质、3月为IV类及8月和11月均为劣Ⅴ类水质，可能3月和5月大量的菹草对于维护湖泊水质具有良好的调控作用，而8月菹草的大量衰败分解以及汛期上游来水的存在可能导致了湖区营养物质的急剧增加。同时，年度内微山湖、昭阳湖、独山湖和南阳湖水体总氮浓度分别为1.673±0.381 mg/L、1.714±0.264 mg/L、1.888±0.469 mg/和2.035±0.332 mg/L，前三者属地表水V类而南阳湖为劣Ⅴ类水质，其均存在氮元素超标问题。

总磷浓度介于0.016 mg/L～0.120 mg/L，属地表水IV类水质并较III类水质超标6.76%，其随季节变化11月<3月<5月<8月。在不同站位，最高值在5月微山湖保护区可能与菹草的大量衰败有关，而最低值出现在11月的二级坝上游。同时，年度内微山湖、昭阳湖、独山湖和南阳湖水体总磷浓度分别为0.058±0.010 mg/L、0.052±0.009 mg/L、0.048±0.012 mg/和0.049±0.012 mg/L，前两者属地表水IV类而后两者属Ⅲ类水质，部分水域存在磷元素超标现象。

（3）高锰酸盐指数

南四湖水体高锰酸盐指数介于6.51 mg/L～14.32 mg/L，整体属地表水V类水质并较III类水质超标76.41%，其随季节变化8月<11月<3月<5月。吴伟等（2006）认为水体高锰酸盐指数与水温显著正相关并随水中生物活动的加剧而升高［6］。在本调查的不同站位，高锰酸盐指数最高值出现在3月微山湖保护区，最小值则出现在5月位于微山湖保护区外围的原河蟹养殖区。同时，年度内微山湖、昭阳湖、独山湖和南阳湖水体高锰酸盐指数分别为10.86±0.75 mg/L、10.10±0.91 mg/L、10.03±1.48 mg/L和11.28±0.67 mg/L。

（4）叶绿素a

南四湖水体叶绿素a浓度介于3.54 μg/L～36.65 μg/L，随季节变化3月<5月<11月<8月，且8月和11月显著高于3月和5月（P<0.05）。8月水温升高而浮游植物的大量繁殖导致了较高的叶绿素a浓度，而3月和5月水温偏低且菹草大量存在则对浮游植物具有一定抑制作用。年度内微山湖、昭阳湖、独山湖和南阳湖水体叶绿素a浓度分别为15.04±3.14 μg/L、12.19±1.89 μg/L、12.84±4.56 μg/L及16.91±5.80 μg/L，可能也与不同湖区水体中营养盐及水生植物分布差异有关，黄文超［8］也提出叶绿素含量为浮游植物种类和数量的重要指标且是水体理化性质动态变化的综合反应指标。

（5）水质状况分析

依据单因子分析，目前南四湖主要水体污染依次是TN、CODMn和TP，分别较地表水III类水质标准超标76.69%、76.41%和6.76%。湖泊水质影响因素众多，而大部分污染物是由支流汇入，故而如何控制支流污染物对于治理湖泊水质至关重要［7］。微山湖承接着山东、江苏、安徽和河南四省来说，较重的外源物质负荷也导致了南四湖较高的氮磷等营养物质浓度［8］。本调查中，北部的上级湖污染高于下级湖，而上级湖中的南阳湖污染程度最为严重，其水体中总氮浓度严重超标，可能与南四湖53条入湖河流中有29条分布在上级湖有关。同时，汛期上游大量雨水的集中汇入也可能将流域内工业废水和城镇污水带入。本调查中南四湖水体总氮和总磷等指标的峰值均出现在8月，其中南阳湖和微山湖区域严重超标。另外，夏季湖区水质超标问题，还可能与5月下旬后菹草的逐渐死亡及枯竭腐烂有关［9］。

2.2水体综合营养状态评价

表2为南四湖渔业水域水体综合营养状况情况。南四湖水体综合营养状态指数介于46.37～63.50，而根据徐祖信和姜亚萍［10］对湖泊富营养化程度的等价划分标准，3月的1#和2#及5月的3#站位为中营养（10.71%站位），8月全部站位为中度富营养化（25%），其他时间其他站位均为轻度富营养化（64.29%），南四湖总体为轻度富营养化。在不同季节，综合营养状态指数为5月<3月<11月<8月，除8月全部站位及整体均为中度富营养化外，其他月份整体为轻度富营养化；在不同湖区，整体均为轻度富营养化且无显著差异（P<0.05）。

2.3 南四湖近年来水质变化趋势分析

南四湖流域水体污染特征主要为结构性污染［11］，故选择氨氮、总氮、总磷和CODMn四项水质指标对2004-2021年间南四湖水质变化情况的分析见图2［12］。由图可知，新世纪以来南四湖水体主要营养物质含量整体下降趋势，但个别年份个别指标存在波动变化。

以2004年南四湖水質状况为基准，伴随生态补水及2005年以来渔业资源增殖放流活动的实施，南四湖水体各水质指标呈显著下降趋势，至2013年总磷下降至最低仅0.012 mg/L，至2016年氨氮、总氮、总磷和CODMn则分别下降了71.88%、60.22%、89.64%和35.73%。而2013年-2016年南四湖各项水质指标的大幅度降低，一方面可能是伴随2013年南水北调东线试通水及其后的常态化通水，大量长江水系水源流经南四湖，南四湖水体的稀释能力增强，使湖区的污染物浓度有所下降；另一方面，南四湖作为南水北调的重要枢纽，随调水的常态化和保护区管理愈加严格化，加之2016年以来南四湖湖区渔业生产的逐步全部撤出，可能也导致了水体氨氮、总氮、总磷和CODMn等指标的逐步降低。在本次调查中，与2004年相比水体氨氮、总氮和总磷仍分别降低了为74.07%、2.21%、93.90%，但CODMn升高了68.74%。近年来，各级政府对南四湖管理强度的逐步加大制度，使南四湖水质得到了持续有效的改善。

3 小结

（1）南四湖渔业水域氨氮、亚硝氮、TN、TP和CODMn浓度分别为0.166±0.015 mg/L、0.050±0.009 mg/L、1.767±0.191 mg/L、0.053±0.005 mg/L和10.58±0.46 mg/L，依据单因子分析，南四湖水质主要污染物依次是TN、CODMn和TP，分别较地表水III类水质标准超标76.69%、76.41%和6.76%。

（2）南四湖水体整体属轻度富营养化，在不同季节8月属中度富营养化而其他月份均为轻度富营养化，在不同湖区均为轻度富营养化但富营养化程度由轻至重依次是独山湖、微山湖、昭阳湖和南阳湖。

（3）自2013年南水北调东线全线通水以来，南四湖水质得到较大的改善，但总氮、有机质及总磷浓度依旧偏高，并存在一定程度的富营养化问题，故湖区渔业水域水环境仍需进一步管控治理。

参考文献

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