近30年来洞庭湖水质营养状况演变特征分析?
熊 剑1,喻方琴1,田 琪2,黄代中2,李利强2??
【摘 要】根据1986-2015年30年的水质监测数据,利用湖泊水质单因子评价和综合营养状态指数(TLI)对洞庭湖水质营养状况变化趋势进行评价分析.1986-2015年全湖Ⅰ~Ⅲ类水质百分比呈现极显著下降趋势,近5年来稳定在Ⅳ类水平,影响水质的污染物为总氮(TN)和总磷(TP),全湖TN浓度、TP浓度和TLI在过去30年里呈显著或极显著上升趋势,TN和TP等是洞庭湖水质类别的主要影响因子.在空间分布上,TLI、TN浓度、TP浓度和Chl.a浓度高低顺序均表现为东洞庭湖>南洞庭湖>西洞庭湖,且东洞庭湖TN浓度和Chl.a浓度与其它湖区差异显著.1986-2002年洞庭湖水质营养状态呈现波动上升趋势,主要与面源污染有关;2003-2007年富营养化趋势有所减缓,可能与期间工业污染下降和水环境容量扩大有关;但2008-2015年又开始明显加剧,可能是流域内工业与农业污染增加、内源污染释放与水环境容量减小造成的.30年来洞庭湖各湖区基本均处于中营养状态,但接近轻度富营养且2008-2010年和2015年东洞庭湖等部分湖区达到轻度富营养水平.洞庭湖近年来蓝藻门所占比例明显上升,部分湖区已经暴发蓝藻水华. 【期刊名称】湖泊科学 【年(卷),期】2016(000)006 【总页数】9
【关键词】洞庭湖;水体富营养化;水华;总氮;总磷;综合营养状态指数 洞庭湖承纳湘、资、沅、澧”四水”,吞吐长江,属于长江中下游浅水型湖泊[1].是我国第二大淡水湖,不仅储存着宝贵的淡水资源,还是多种鸟类、鱼
类等水生动物的栖息地和许多水生植物的生长栖息地,其中不乏
东方白鹳、黑鹳、鲥鱼和中华鲟等国家级珍稀保护物种.洞庭湖不仅有十分丰富的生物多样性资源,还具有调节长江洪水径流作用.全国五大淡水湖泊中,同在长江中下游的太湖、巢湖均已出现水体富营养化,部分湖区甚至暴发蓝藻水华[1].相关研究结果表明,以总氮、总磷为主要污染物的水质富营养化已成为目前国内三大湖的共同特征[2-4].洞庭湖虽未暴发蓝藻水华,但水质现状也不容乐观,湖泊整体呈中营养水平,但水质呈现下降趋势,水体富营养化逐渐加重[5],目前,对洞庭湖的水质研究多集中于水位、泥沙淤积与环境容量和重金属污染等方面[6-8],虽然也有水质评价的研究,但时间尺度较短[9].对洞庭湖的长期水质营养状况作出全面评价与分析,并结合分析浮游藻类的生长繁殖趋势,为洞庭湖的水体生态环境保护提供理论基础,具有十分重要的意义.
?2015年湖南环保科技计划项目(2015015)和全国重点湖泊水库生态安全保障方案项目(WFLY-2009-01-PG05)联合资助.2016-05-31收稿;2016-08-18收修改稿.熊剑(1986~),男,工程师;E-mail:xjtwj2005@163.com. ??通信作者;E-mail:liliqiang858@163.com.
1 材料与方法
1.1 样品采集与监测分析方法
洞庭湖监测断面共有14个(图1),即4个入湖断面,樟树港(1)、万家嘴(2)、坡头(3)和沙河口(4);9个湖体断面主要包括西洞庭湖区的南嘴(5)、目平湖(6)和小河嘴(7)断面,南洞庭湖区万子湖(8)、横岭湖(9)和虞公庙(10)断面,东洞庭湖区鹿角(11)、东洞庭湖(12)和岳阳楼(13)
断面;1个出湖口断面为洞庭湖出口(14)断面.每个断面设左、中、右3条垂线,均采样表层水样,频率为每月1次.监测项目包括地表水环境质量标准(GB 3838-2002)中的24项基本指标和叶绿素a浓度(Chl.a)、透明度(SD).本研究中参与综合营养状态指数(TLI)计算的总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(CODMn)、Chl.a、SD的前处理、分析等均参照《水和废水监测分析方法》(第四版)[10]进行.采样时加硫酸至pH≤2,采用酸性滴定法测定CODMn;采样时加硫酸至pH≤2,用过硫酸盐消解钼锑抗分光光度法测定TP浓度;采样时加硫酸至pH≤2,采用碱性过硫酸盐消解紫外分光光度法测定TN浓度;Chl.a浓度使用微孔滤膜抽滤丙酮提取分光光度法测定;透明度采用塞氏盘法现场测定. 1.2 数据收集与处理
所有水质数据来源于湖南省洞庭湖生态环境监测中心.各湖区水质指标的年际变化趋势分别以年度算术平均值进行分析处理.根据地表水环境质量标准(GB 3838-2002),采用单因子评价法对水质进行评价,年度水质类别比例则由各断面每月水质类别比例统计而来,利用湖泊综合营养状态指数TLI对水体营养状况进行评价[11].使用Sigmaplot 12.0和SPSS 13.0软件分别对数据作绘图和分析处理,使用One-way单因素
方差分析进行差异性统计分析,选用Spearman秩相关系数进行Daniel趋势检验,使用SPSS 13.0软件进行M-K突变性检验,P<0.05为显著水平,P<0.01为极显著水平.
2 结果与分析
2.1 洞庭湖水质状况演变特征