2012－2021年阳宗海水质变化特征及趋势分析

王东秀 张俊华 李娅萍 苏涛 潘莹

摘 要：为了解近10年来阳宗海的水质变化特征及砷污染事件发生后砷的治理成效，对2012—2021年的水质监测数据进行了研究，结果发现：化学需氧量、总磷、总氮、砷等主要监测指标削减明显，综合污染指数和综合营养状态指标呈显著下降趋势，说明近10年来阳宗海水质有所改善，特征污染物砷治理成效显著。

关键词：水质变化；特征；砷污染；趋势分析；阳宗海

中图分类号：X52文献标志码：A文章编号：1673-9655（2023）01-0-04

0 引言

阳宗海地跨呈贡、澄江、宜良三地，湖体呈纺锤形，海拔约1770 m，东西平均宽 2.5 km，南北长12.7 km，水面面积31.5 km2，流域面积253 km2，平均水深20 m，最大水深29 m，属深水湖泊，在云南九大高原湖泊中深度仅次于抚仙湖和泸沽湖[1-2]。阳宗海属珠江流域南盘江水系，主要入湖河流有七星河、阳宗大河和摆依河引洪渠，唯一的出湖河流为北部汤池河。目前，阳宗海处于年轻态，流域面积小，阳宗海水资源主要靠降雨地表径流补给[3]。

砷是一种毒性较高，具有致癌、致畸作用的重要污染物，在水体中的停留时间长达50年[4]。美国环保署（EPA）将砷归为 A 类致癌物，并规定饮用水中砷的标准为10 μg/L[5]；我国也于2006年将砷的生活饮用水标准由原来的 50 μg/L修订为10 μg/L[6]。

2008年阳宗海暴发了严重的砷污染事件，湖水中砷的浓度值在10月高达 0.128 mg/L[7]，严重影响了阳宗海周边2万多人饮水安全，2000多hm2灌溉区作物生长，湖泊一度丧失了饮用、灌溉等功能。

阳宗海砷的污染特征及水质修复一度成为研究的热点，2008—2010年毕建培等[8]对影响阳宗海水质参数变化进行了分析，并对底质砷分布特征、生物残毒影响进行了研究，结果表明阳宗海湖水砷浓度呈先上下波动、后持续下降再到稳定的趋势。2008年齐剑英等[9]对该年10—12月阳宗海湖体中砷的形态分布及来源进行了研究。张玉玺等[10]对阳宗海水体和沉积物中的砷含量进行测定，并分析了砷的存在形态及组成。但以往的研究监测时间较短、监测项目不全，主要以监测污染物砷为主，不足以全面掌握阳宗海湖区水体特征的变化情况。因此，本研究对近10年（2012—2021年）阳宗海水体中的砷、总磷、总氮、叶绿素a等32项指标进行监测，旨在总结阳宗海砷污染控制与修复过程中水质的变化特征，以期为高原深水湖泊的水污染防治和水资源保护提供科学依据。

1 监测概况与评价方法

1. 1 监测概况

阳宗海湖体共3个监测断面，分别是国控断面1个—阳宗海中，省控断面2个—阳宗海南、阳宗海北；2012—2021年期间，每月进行1次监测。监测指标为《GB 3838-2002地表水环境质量标准》表1中的24项基本项目和表2补充项目5项，以及加测透明度、电导率、叶绿素a，共计32项。

1. 2 评价指标

根据《地表水环境质量评价办法（试行）》（环办〔2011〕22号），按《GB 3838-2002地表水环境质量标准》表1的21项（不含水温、总氮、粪大肠菌群）进行水质类别评價。综合污染指数以纳入评价的21项指标计算，各指标的水污染指数（WQI）计算方法按照《城市地表水环境质量排名技术规定（试行）》（环办监测〔2017〕51号）执行。

2 结果与讨论

2. 1 阳宗海水质现状

2021年，阳宗海全湖水质为III类，营养状态为中营养，所有监测项目均达到或优于Ⅲ类。按照WQI指数排序，影响阳宗海水质的指标依次为化学需氧量、溶解氧、氟化物、总氮、高锰酸盐指数、pH值、砷、总磷，详见表1。2021年1—12月份阳宗海的综合营养状态指数波动范围为36.13～42.36，其中旱季（1—5月、11—12月）水质状况较差，雨季（6—10月）水质状况较好，见图1。因阳宗海湖泊容积仅6.04×108 m3，水资源主要为天然补给，自我调节能力有限，降雨对水质具有稀释作用，导致阳宗海水质在雨季状况较好，旱季较差。2021年阳宗海水质污染程度呈现北部较重、南部居间、中部较轻的空间分布规律，见图2。这可能是受北岸度假小镇雨季面源污染和南岸农村农业面源污染，以及企业生产、生活污水雨季污染的影响。

2. 2 阳宗海水质年际变化分析

2012—2021年期间，阳宗海水质总体上呈现改善趋势。2012—2015年阳宗海水质类别均为Ⅳ类，2016年上升为Ⅲ类，连续6年（2016—2021年）保持Ⅲ类，水质状况良好；其原因是“十二五” “十三五”以来，全面贯彻落实《云南省阳宗海保护条例》，对阳宗海所实施了环湖截污治污工程，完善了北岸污水排放系统；同时以南岸为重点，推进环湖湿地建设，提高湿地的的净化和生态屏障保护作用。图3为2012—2021年阳宗海综合营养状态指数和综合污染指数变化趋势，由图3可知2012—2021年期间，综合污染指数在4.919～6.554波动，2013年阳宗海综合污染指数最高，水质最差；2021年最低，水质最好。2012—2021年阳宗海营养状态均为中富营养，营养状态指数在39.7～44.0波动，呈先降后升再降趋势，反弹现象出现在2017年，随后营养状态指数持续平稳下降，其原因为自2016年起在阳宗海保护区内推广秸秆还田技术、水肥循环利用等技术，有效地控制了源头营养盐的输入。

2. 3 阳宗海水质变化趋势分析

采用Spearman秩相关系数法，对2012—2021年影响阳宗海水质的主要监测指标进行检验，结果见表2。由表2可知，近10年来，阳宗海总磷、氨氮、砷、综合营养状态指数、综合污染指数呈显著下降趋势；化学需氧量、总氮、叶绿素a呈不显著下降趋势；高锰酸盐指数呈不显著上升趋势；氟化物呈显著上升趋势。从图4可知，近10年来化学需需氧量、氨氮总体呈波动下降趋势，均在2013、2017、2019年出现了回升。图5为阳宗海总磷、总氮在2012—2021年的变化趋势图，从图5可知，阳宗海的总磷含量在近10年来呈持续削减趋势，可见磷的控制效果尤为明显；总氮总体呈波动下降趋势，分别在2013、2015、2017年出现了回升，自2018年起，总氮值浓度持续下降。从图6可看出，近10年来阳宗海的氟化物总体上升趋势，且在2017年出现峰值；叶绿素a呈先降后升趋势再降趋势。

2. 4 砷的年际变化及趋势分析

对阳宗海的特征污染物砷进行了14年（2008—2021年）的追踪监测，监测结果如图7所示。由图7可知，2008年8月—2010年2月，阳宗海水体中的砷浓度保持在Ⅳ～Ⅴ类水标准（0.1 mg/L）以上。2010年2月—2010年10月，水体砷含量呈不稳定下降趋势，且在2010年8月下降为0.0323 mg/L，这是自阳宗海砷污染事件发生以后，砷浓度首次下降到Ⅲ类水标准（0.05mg/L）以下。这与2009年阳宗海治理工程开始实施有关，在阳宗海陆域砷污染源切断后，定期在湖面喷洒的铁盐抑制剂和絮凝剂，砷与抑制剂和絮凝剂结合后，被锁定沉积到湖底[11]，在很大程度上降低了湖水中砷的含量。但随后出现回升，造成回升的原因可能与周边地下水的泄渗及沉积物中砷的释放有关。自2012年1月起，阳宗海砷含量呈波动下降趋势，且在2016年6月稳定在Ⅲ类水标准（0.05 mg/L）以下，可见治理工程已见成效，但阳宗海周边泉眼及附近湖体存在高砷地下水渗入的潜在危险，绝不可掉以轻心。

3 结论

利用 2012－2021年阳宗海3个监测点的监测数据分析主要监测指标、综合营养状态指数和综合污染指数的时空变化特征，得出以下结论：

（1）2021年阳宗海湖体水质达Ⅲ类水考核目标要求，但距离水环境功能区划确定的Ⅱ类水目标仍有较大差距。

（2）近10年来阳宗海水质有所好转，综合营养状态指数、综合污染指数显著下降，但水质依然不稳定，部分监测指标存在频繁反弹现象或呈上升趋势。

（3）阳宗海砷治理成效显著，近6年来（2016－2021年）砷浓度均在0.05 mg/L以下，但存在高砷地下水渗泄和沉积物向上覆水释放污染物砷的风险。

参考文献：

[1] 李春永，杨中兰. 阳宗海浮游植物群落與营养状态评价[J]. 人民珠江，2013，3（6）： 20-23.

[2] 李振宇. 阳宗海水质污染及其控制[J]. 云南环境科学，1999， 18 （3）： 36-38.

[3] 贺克雕，高伟，段昌群等. 滇池、抚仙湖、阳宗海长期水位变化（ 1988—2015年）及驱动因子[J]. 湖泊科学，2019，31（5）： 1379-1390.

[4] 白宁静，陈丽，蒋丽琼，等. 阳宗海砷污染背景下浮游植物的时空分布特征及其驱动因子解析[J]. 湖泊科学， 2019，31（1）： 147-158.

[5] U S. EPA. Risk-Based concentration table[R]. Philadelphia：U S.EPA， 2011．

[6] 生活饮用水卫生标准： GB 5749-2006 [S]．

[7] 王振华，何滨， 潘学军，等. 云南阳宗海砷污染水平、变化趋势及风险评估[J]. 中国科学： 化学， 2011，41 （3）： 556-564.

[8] 毕建培，刘晨，黎绍佐. 阳宗海砷污染水质变化过程分析[J]. 水资源保护，2014，30（1）： 84-89.

[9] 齐剑英，许振成，李祥平. 阳宗海水体中砷的形态分布特征及来源研究[J]. 安徽农业科学，2010，38 （20） ：10789-10792．

[10] 张玉玺，向小平，张英，等. 云南阳宗海砷的分布与来源[J]. 环境科学， 2012，33（11）： 3768-3777.

[11] 李发荣，李晓铭，徐琼，等. 阳宗海湖泊砷污染来源解析与防治[J]. 环境科学导刊， 2015，34（5）：27-31.