抚仙湖近十年水质变化特征及保护措施初探

　　摘要：为了评价抚仙湖近十年来水质变化状况，本文基于抚仙湖四个国控和省控断面(湖心、尖山、路居、哨嘴)的水质监测数据，分析了抚仙湖2011-2020年水质变化情况，结果表明：抚仙湖整体水能达到I类水质标准，但近十年间水质有逐步变差的趋势;叶绿素a和综合营养状态指数均呈现明显的上升趋势，透明度较十年前有所降低，且出现局部湖区总氮、总磷接近II类水质的现象;从空间变化看，湖心点位的水质整体优于其他三个近岸点位;从水期变化看，四个点位高锰酸盐指数在丰水期显著高于枯水期，除湖心外其他三个点位叶绿素a在枯水期显著高于丰水期;高锰酸盐指数和透明度受环境因子影响较为显著。为保护好西南地区最优质的淡水资源，近十年来实施了大量保护和治理工程项目，虽取得了一定成效，但水质仍呈下降趋势;因此，需要系统总结已有治理的经验教训，调整治理思路，坚持“山水林田湖草是一个生命共同体”的系统观，制定流域水生态保护长远规划，开展系统精准诊断、系统治理、协同管控与科学保护，扭转抚仙湖水质下降趋势。

　　关键词：抚仙湖;水质;总氮;总磷;综合营养状态指数

　　1.引言

　　云南湖泊多位于崇山峻岭之中，是云南壮丽自然景观的重要组成部分。高原湖泊在维系流域生态平衡、满足工农业和生活用水、减轻洪涝灾害及维持物种多样性等方面具有极其重要的作用。抚仙湖系云南九大高原湖库中水质类别为Ⅰ类湖库之一，是我国第二深水湖泊，也是我国内陆淡水湖中水质最好、蓄水量最大的深水型、贫营养分层淡水湖泊[1,2]，具有防洪、灌溉、工业用水、渔业、生活用水及旅游等综合功能。

　　环境水质论文： 基于遥感的内陆水体水质监测研究进展

　　抚仙湖蓄水量191.4亿，占云南省九大高原湖泊总蓄水量的68.2，占全国淡水湖泊蓄水总量的9.16%，为我国淡水湖泊蓄水量的第三位，是云南省蓄水量最大的湖泊。保护好抚仙湖水质对于云南水资源战略安全至关重要。随着抚仙湖周围经济社会的快速发展，抚仙湖水质保护的压力进一步增加，湖泊水质稳定保持类不容乐观，浮游植物生物量在近20年内增长了10.5倍[3]，导致透明度降低[4]，生态环境脆弱性初步显现[5]，长期保持Ⅰ类水质目标压力陡增。抚仙湖流域森林覆盖率较低，污染拦截和自净能力已不能适应水生态环境保护的需要[6]。

　　为保护抚仙湖，“十二五”以来，云南省进行了农业产业结构调整，鼓励和引导农民重点发展低污染种植品种;将抚仙湖流域内的磷化工企业全部搬迁至流域外，抚仙湖流域积极发展以旅游业、批发零售、交通运输、仓储及邮政、房地产、金融保险为主的第三产业。实施了环湖生态系统修复项目如湿地建设、退田退房还湖工程、村落污水处理与澄江市污水处理厂管网不断完善、入湖河流综合治理工程逐步实施等。抚仙湖流域“十三五”期间主要规划实施了环湖生态系统修复项目、主要污染源控制项目、产业结构调整与污染减排项目、入湖河流清水产流机制修复项目、流域综合监管体系建设项目等。

　　本文旨在通过抚仙湖流域长期监测数据的分析，对抚仙湖水质变化情况及工程项目实施效果做出初步分析，为今后抚仙湖的水生态环境保护和治理提供技术支撑。

　　2材料与方法

　　2.1流域概况

　　抚仙湖24°21′24°38′N，102°49′102°57′地处云贵高原上云南省中部的玉溪市境内的澄江、江川、华宁三县市交界处，属珠江水系，是云南第一、我国第二大深水淡水湖泊[7]。抚仙湖水量相当于个滇池的水量，倍的洱海水量，.5倍的太湖水量[8]。湖泊面积为216.6km，流域面积674.69km，湖面海拔为1722.5m，湖区北深南浅，湖泊平均水深为95.2m，最深处可达158.9m[9]。湖区水深大于100m的水域占45.5%，小于10的水域仅占4.1%。抚仙湖形状如倒置的葫芦形，两头宽、中间小，长约31.4km，宽约11.8km，湖泊岸线总长约100.8km[7]。

　　抚仙湖位于亚热带季风气候区，属中亚热带半湿润季风气候。冬春季受印度北部次大陆干暖气流和北方南下的干冷气流控制，夏秋季主要受印度洋西南暖湿气流和北部湾东南暖湿流影响，形成春暖旱重、夏无酷暑、秋凉雨少、冬无严寒，干、湿(雨)季分明的气候特征。流域常年平均气温15.5℃，年降雨量800～1100mm，全年80～90%的雨量集中在～10月份的雨季。蒸发量一般大于降雨量，在1200～1900mm之间，日照时数为2000～2400小时。

　　湖水主要靠溶洞补给、周围的小河流以及大气降水等方式补给，且大气降水是其主要的补给来源。抚仙湖流域共有大小入湖河流103条，其中非农灌沟的河道有60多条。最长的梁王河21km，其次是东大河19.9km，其余多在10km以下。但河流多是间歇性河流，所以河道的疏水调控能力较差，汇流时间短，这导致抚仙湖换水周期长，一旦发生污染难以恢复[6]。

　　2.2水质监测概况

　　(1)监测断面。水质监测数据来源于云南省生态环境监测中心，为抚仙湖四个国控监测断面，点位名称分别为湖心、尖山、路居和哨嘴。

　　(2)监测时间、频率。监测时间序列从011年月至020年月，监测频次为每月一次。

　　(3)监测项目及分析方法。本文分析选用的水质监测指标主要有高锰酸盐指数(OD)、总磷、总氮、氨氮、透明度、叶绿素(Chl)，以及水温、溶解氧等环境因子。其中叶绿素浓度采用《水质叶绿素的测定分光光度法》(L882012)进行测定，其余所有指标的监测分析均采用《地表水环境质量标准》(GB38382002)中规定的标准分析方法进行。

　　3结果与讨论

　　3.1抚仙湖水质的年际变化特征

　　本文重点分析了011年至2020年，抚仙湖湖心、尖山、路居和哨嘴四个监测点位的高锰酸盐指数、总磷、总氮、氨氮、透明度和叶绿素的年均值变化情况。抚仙湖四个点位年均高锰酸盐指数均在地表水Ⅰ类标准限值mg/L之下波动且相差不大，十年内的平均值湖心(为.34mg/L)略高于其它三个点位(均为.31mg/L)，但无显著性差异(>0.05)。四个点位高锰酸盐指数在0.911.70mg/L之间，年均变化规律相似，整体呈震荡上升趋势，且在2018达到最高值，此后略有降低。总磷年均浓度变化较小，均在检出限.01g/L左右，湖心点位2019年和2020年浓度低于方法检测限。

　　2011年四个点位总磷年均浓度均高于Ⅰ类标准限值0.01mg/L(均为.11mg/L)，之后均有所下降。四个点位的总氮浓度值均窄幅波动，浓度在.140.20mg/L，各点位变化规律相同，总体来说，2011年开始呈逐渐上升趋势，2018年总氮浓度达到近十年的最高值。2018年，除湖心外，其余三个点位总氮均为0.20mg/L，接近II类水质。湖区四个监测点位氨氮浓度的变化规律呈现出是先缓慢上升的趋势，但都在类标准限值0.15mg/L之下，在2017年达最大值，之后有所降低，但020年又略有上升。近十年来，抚仙湖四个监测点位年均透明度均在.097.23m之间波动。

　　2011年后，四个点位透明度开始逐年降低，湖心2018年为最小值，这一变化趋势与总氮和总磷的浓度变化趋势相符;但哨嘴的透明度在2013年最低，尖山、路居在2017年透明度降至最低。四个监测点位透明度在2018年后开始逐渐增加，但仍低于十年前。叶绿素能反映水体中浮游藻类的生物量，抚仙湖四个点位的叶绿素年均浓度在1.785.13μg/L之间波动，在2012年开始缓慢升高，且在2018年达到最大值，此后四个点位叶绿素浓度均有所下降，这一变化趋势与总氮和透明度变化具有较高的一致性，但湖心的叶绿素在020年又明显增加。

　　总体来看，抚仙湖四个国控和国控和省控点位近十年叶绿素浓度呈现上升趋势，透明度呈现降低趋势，水质较年前有所变差，020年湖区整体叶绿素浓度高于年前。为解析抚仙湖近十年水质的总体变化趋势，采用趋势检验分析了主要水质指标的变化趋势。统计值的大小反映相应指标随时间序列的变化趋势，表示呈上升趋势，<0表示呈下降趋势，绝对值越大表明上升或下降的趋势越明显;在显著水平.05和.01下，统计值的临界值的绝对值分别为.96和.58。

　　近十年，来抚仙湖四个监测点位高锰酸盐指数总体均呈上升趋势，但上升趋势不显著;总磷和氨氮则整体均呈下降趋势，但下降趋势都不显著。尖山、路居和哨嘴三个点位总氮总体呈显著的上升趋势，湖心点位总氮虽然0112018年间呈显著的上升趋势(统计值=2.10)，但由于019和020年急剧下降，导致检验0112020十年间未呈现出上升或下降的趋势。0112020十年间，湖心、尖山和路居三个点位透明度整体均呈一定的下降趋势，而哨嘴点位则呈现好转的趋势，但四个点位透明的变化趋势都不显著。近十年间抚仙湖四个点位的叶绿素浓度均具有显著的上升趋势，其中尖山点位的上升趋势最明显，其次是湖心点位，最后是路居和哨嘴点位。采用综合营养状态指数评价近十年间各点位的营养状态。

　　2011年至2020年，湖心、尖山、哨嘴、路居四个点位综合营养状态指数均低于30，为贫营养状态。趋势检验发现，四个点位近十年间综合营养状态指数均呈现上升趋势，其中尖山、路居和哨嘴的上升趋势较为显著。四个点位综合营养状态指数均波动升高，至2018年为十年间最大值，2019年后各点位营养状态指数有所下降;至020年，除湖心点位外，其它三个点位目前依然在20以上。总体来看，抚仙湖近十年来虽然水质呈现变差趋势，营养状态指数呈上升趋势，但整体水质依然较好的维持在类水质目标。018年水质较差，但019年后水质有所好转。湖心点位水质较好且变化较小，仅叶绿素浓度具有显著上升趋势，2018年透明度降到最低，总氮达到最大值，此后水质有所改善;靠近西岸的尖山、靠近南岸的路居以及靠近北岸的哨嘴点位水质劣于湖心点位，三个点位叶绿素和总氮浓度呈显著的升高趋势，透明度呈下降趋势。

　　3.2抚仙湖水质与环境因子之间的关系

　　主要分析了水温、溶解氧这个环境因子对个主要水质指标以及综合营养状态指数的影响。结果表明：四个点位的高锰酸盐指数均与水温呈显著的正相关关系，这与高伟等通过灰色关联分析发现抚仙湖19802011年间高锰酸盐指数与水温具有强正相关的结果一致[12]。

　　这可能是因为抚仙湖区域水温与降雨量密切相关，降雨驱动流域面源污染物经入湖支流及降雨径流进入湖体[12]，从而导致水体高锰酸盐指数也随之升高。路居点位氨氮浓度也与水温显著正相关，这与该点位丰水期时氨氮显著高于枯水期结果相符合。路居和哨嘴点位的透明度与水温呈显著负相关，温度较高时，抚仙湖基本上处于丰水期，可能是因为湖滨带泥沙和染物经入湖支流及降雨径流进入湖体，导致透明度降低。很多研究发现叶绿素与水温呈正相关[10,15]，但这种关系是在一定温度范围内存在，特别是在西南高原湖泊中，水温变化较小常年适宜浮游植物生长，且磷常常成为生长的限制因子，而非温度[16]。因此，叶绿素也可能与水温无相关性，甚至呈负相关[17]。

　　路居和哨嘴点位叶绿素浓度与水温显著负相关，与李玉照等[17]关于抚仙湖的研究结果相符。研究表明，好氧条件有利于磷从水层向底质中沉积，溶解氧的升高可能会导致水体中磷浓度降低[18]。因此，总磷浓度变化较大的湖心点位中总磷与溶解氧呈显著的负相关关系。溶解氧是藻类繁殖的一个重要条件，藻类的光合作用会释放氧气;因此，叶绿素浓度与溶解氧具有正相关关系。同时，藻类的生长会使得水体的透明度下降，从而使透明与溶解氧呈现的负相关性。

　　4结论

　　(1)近十年来，抚仙湖长期保持Ⅰ类水质目标存在一定的压力，虽然整体保持类水质，但总氮、总磷等个别指标偶有达类水质，整体呈现水质缓慢下降趋势，综合营养状态指数呈上升趋势。十年中，018年水质较差，近两年明显有所改善。(2)空间分布上，抚仙湖湖心点位水质要略优于尖山、路居和哨嘴点位;水期变化上看，抚仙湖不同水期之间的水质指标存在一定的差异，丰水期高锰酸盐指数显著高于枯水期和平水期，而枯水期的叶绿素浓度则显著高于丰水期(湖心点位除外)。(3)抚仙湖水体高锰酸盐指数和透明度受环境因子影响显著，高锰酸盐指数与水温呈显著的正相关关系，透明度与温度呈负相关性。

　　参考文献

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　　[8]杨鑫鑫,朱兆洲,张晶,等.抚仙湖入湖河流氮磷的时空分布特征[J].天津师范大学学报(自然科学版),2020,40(05):37-43.

　　作者：杨春艳1,李天翠2，施艳峰3,王英才2,施择1