梁子湖“十三五”以来水质状况分析

叶新生,叶超然,钟书华

(1.湖北省生态环境厅鄂州生态环境监测中心,湖北 鄂州 436000; 2.湖北文理学院,湖北 襄阳 441053)

0 引言

梁子湖位于湖北省中部,长江中游以南,跨鄂州梁子湖区与武汉江夏区,是湖北省第二大淡水湖泊[1-3],具有完整的生态系统及良好的自然属性,植被覆盖率高,生物多样性丰富,为武汉城市圈的核心区域[4-5]。以中心梁子岛为界,分东、西梁子湖,其湖水来源除降水外,主要源自咸宁、黄石的高桥河自南向北汇入,最大入湖口为南部的港口桥,湖水经长港注入长江[2,6]。“十三五”以来,人们对梁子湖的环境保护越来越重视,很多学者对梁子湖的水环境进行了大量的研究[6-9],对水环境质量进行了综合评价,是水环境治理中的重要工作。对梁子湖多年的监测数据进行分析,研究其水质变化规律,提出科学有效的治理措施,对梁子湖的生态环境保护具有重要的意义。

1 研究方法

1.1 数据点位与来源

以梁子湖入湖口、梁子岛、东梁子湖湖心、出湖口为4个监测点位,点位数据时间跨度为2016—2022年,对梁子湖的水质类别、主要污染物年际变化与季节性变化规律、不同监测断面水质状况等方面进行研究。

1.2 水质评价方法

采用单因子评价法进行水质类别评价,将每个监测指标与《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中的标准限值进行对比,将最差的指标所属类别确定为水质综合类别[10]。采用综合污染指数法,比较入湖口、梁子岛、东梁子湖湖心、出湖口4个监测点位的污染情况,计算公式为[11]:

(1)

(2)

式中:Pj为j监测点综合污染指数,Pij为j监测点第i项评价因子的污染指数,n为评价因子项数。选择《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)表1中高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总磷、总氮、铜、锌、氟化物、硒、砷、汞、镉、铬(六价)、铅、氰化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂、硫化物等20项。Cij为j断面第i项评价因子的年平均值,Csi为第i项评价因子的标准值。根据湖北省地表水环境功能区划分,污染指数计算标准值Csi采用《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中的Ⅲ类标准。

表1 梁子湖“十三五”以来水质类别统计

2 结果与讨论

2.1 水质类别

对梁子湖“十三五”以来7年的监测结果进行分析,水质类别见表1。2016—2022年,梁子湖水质类别为Ⅲ～IV类。

2021年前,梁子湖水质能够达到地表水环境质量Ⅲ类标准,2022年,达到IV类标准。

2.2 主要污染物

对主要污染物总磷、高锰酸盐指数、氨氮、化学需氧量监测结果年均值进行分析,结果见表2,主要污染物年际变化见图1。

图1 “十三五”以来主要污染物年际变化图Fig.1 Annual change of major pollutants since the “13th Five-Year Plan”

表2 梁子湖主要污染物监测结果统计

由图1可以看出,梁子湖主要污染物总磷年均值呈逐年上升趋势,2016年、2017年年均值为0.03 mg/L,2018年、2020年年均值为0.04 mg/L,2021年年均值为0.05 mg/L,2022年年均值为0.06 mg/L。氨氮、高锰酸盐指数、化学需氧量年均值变化不大,呈波动稳定状态。

2.3 主要污染物随季节性变化的规律

对梁子湖2016—2022年总磷、高锰酸盐指数、氨氮、化学需氧量监测数据按月份进行统计,分析各项污染物随季节性的变化规律,见图2。

图2 梁子湖主要污染物季节性变化柱状图Fig.2 Columnar chart of seasonal variation of main pollutants in Liangzi Lake

由图2可以看出,总磷、高锰酸盐指数、化学需氧量在夏季平均浓度相对较高。研究表明,梁子湖沉积物表层污染物质相对较高,受气温影响,当水温升高时,沉积物中的污染物质向水体的释放量增大[12]。受夏季暴雨影响,周边面源的污染物会被冲刷入湖水内,导致部分污染物浓度升高[1],氨氮则在枯水季节浓度相对较高。

2.4 不同监测断面水质情况

对2016—2022年梁子湖4个监测断面,即入湖口、东梁子湖湖心、梁子岛、出湖口的水质状况进行统计,比较各监测断面水质状况及变化趋势,见表3、图3。

图3 梁子湖各监测断面水质状况变化趋势Fig.3 Variation trend of water quality in each monitoring section of Liangzi Lake

表3 梁子湖“十三五”以来各监测断面水质类别

对比梁子湖4个监测断面,入湖口7年中有4年(2018年、2019年、2021年、2022年)为Ⅳ类水质,其余年份均为Ⅲ类。东梁子湖湖心7年中有两年(2019年、2022年)为Ⅳ类水质,其余年份均为Ⅲ类。梁子岛和出湖口除2022年为Ⅳ类水质外,其余年份均为Ⅲ类。4个监测断面中,入湖口水质相对较差。

对2016—2022年梁子湖4个监测断面水质综合污染指数均值Pj进行对比,见图4。

图4 梁子湖监测断面平均综合污染指数对比Fig.4 Comparison of average comprehensive pollution index of the monitoring section in Liangzi Lake

由图4可以看出,梁子湖监测断面入湖口水质最差,其次为东梁子湖湖心,出湖口与梁子岛水质相对较好。

3 结论

“十三五”以来,梁子湖水质类别为Ⅲ～IV类,大部分年份为Ⅲ类水质,占比达85%以上。主要污染物总磷年均值呈逐年上升趋势,氨氮、高锰酸盐指数、化学需氧量年均值变化不大,呈波动稳定状态。4个监测断面中,入湖口水质最差,水质类别超Ⅲ类的年份占半数以上。出湖口与梁子岛水质相对较好,仅一年超过Ⅲ类水质标准。主要污染物的来源包括外源污染物的输入、周边面源污染、水位降低导致的水质自净能力变差,历史长期围湖养殖造成沉积物及底泥污染物积累等。梁子湖具有相对完整的生态环境,其治理是一个系统工程,建议加强入湖河港水质监控与治理,综合生物与沉积物环境质量状况摸底,平衡梁子湖旅游资源开发对生态环境的冲击等。