2000—2019年陽澄湖水質變化趨勢分析

黃佳慧，張念辰，盧仁杰

(江蘇省蘇州環境監測中心，江蘇 蘇州 215011)

陽澄湖是太湖平原的第3大淡水湖，是江蘇省重要的淡水湖泊之一，也是蘇州市重要飲用水源地之一，擔負著蘇州市區、昆山市以及沿湖鄉鎮近百萬人的飲用水供給任務。陽澄湖同時也是全國聞名的養殖基地，其水質好壞不僅關系到養殖業的發展，也關系到居民的飲用水安全，作為蘇州市戰略性水源地與大閘蟹養殖基地，其水質安全對其周邊社會穩定和經濟發展有著十分重要的意義[1]。

近年來，隨著《蘇州市陽澄湖水源水質保護條例》《蘇州市陽澄湖生態優化行動實施方案》《陽澄湖“一河一策”行動計劃》等文件的實施，陽澄湖水質有了一定程度的好轉，有學者對湖體的水質變化趨勢和成因進行了研究[2-5]，但長時序的年際變化研究較少。為進一步掌握陽澄湖水質變化趨勢，客觀反映主要污染指標、富營養化程度的歷史變化規律，現根據陽澄湖2000—2019年的水質歷史監測數據，選取部分指標進行了分析，為掌握其長時間序列水質變化趨勢和水質提升提供理論支持。

1 研究方法

1.1 研究區概況

陽澄湖(31°21′—31°30′N，120°39—120°51′E)地處吳縣、蘇州和昆山3個縣市間，湖體總面積 118.93 km2，平均水深1.43 m，蓄水量1.67×108 m3[6]。湖中間兩條狹長的半島把整個湖面分為東、中、西湖3部分，四周河道稠密，進出河流有59條，其中西線17條、北線12條、東線15條，主要接納太湖及西部來水，東出戚浦塘、楊林塘和濟河注入長江，南出婁江與吳淞江、澄湖、淀泖湖群等相通[7]。

1.2 監測點位

在陽澄湖共布設6個監測點位，見圖1。

圖1 陽澄湖監測點位示意

1.3 數據來源

2000—2019年蘇州環境監測部門根據《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)(共24項)中的除水溫、糞大腸菌群、總氮以外的21項指標的歷史監測數據。

1.4 評價方法及評價因子

水質評價按照原環境保護部2011年發布的《地表水環境質量評價辦法(試行)》(環辦〔2011〕22號)執行。采用SPSS 26軟件進行聚類分析。湖泊營養狀態采用綜合營養狀態指數法TLI(∑)進行評價。上述21項指標來評價陽澄湖水質類別，并單獨評價總氮類別。

2 結果與分析

2.1 水質總體變化特征

2000—2019年，陽澄湖年均水質類別總體處于Ⅳ類水平。各監測點位每月水質類別從以Ⅳ類和Ⅴ類為主，變化到以Ⅲ類和Ⅳ類為主；超Ⅲ類指標從多指標(總磷、氨氮、高錳酸鹽指數、化學需氧量等)變化到單指標(總磷)；水質類別從每年多個月份超Ⅲ類減少到個別月份超Ⅲ類?？偟昃翟冖簟英躅愔g波動。實際統計過程中，按點位·月統計總次數，總氮月度濃度達Ⅲ類比例在0%(2000年)～55.6%(2004年)。

根據各監測點位單月水質類別超Ⅲ類指標情況，選擇氨氮、總磷、高錳酸鹽指數、溶解氧、化學需氧量、生化需氧量、總氮7個指標進行統計和聚類分析。各指標年均值統計結果見表1。由表1可見，7個指標中化學需氧量標準偏差最大，說明其數值波動最大；總磷標準偏差最小，說明其數值波動最??；而氨氮相對標準偏差(RSD)>1，說明該指標變異程度較大。除氨氮外的6個指標，RSD均<0.3，說明這些指標變異程度較小。

表1 陽澄湖各指標年均值統計結果 mg/L

陽澄湖各點位每月水質類別統計結果見表2。由表2可見，7個指標中總磷、總氮統計結果優于Ⅲ類的占比均<50%，而其他指標統計結果優于Ⅲ類占比均>80%，因此影響陽澄湖水質的主要污染指標是總磷和總氮，即重點對總磷、總氮進行趨勢分析。

采用SPSS 26軟件進行系統聚類分析，聚類分析結果見圖2。因2000—2002年化學需氧量無監測數據，故僅分析2003—2019年樣本的聚類結果。由圖2可見，case4-case20分別代表2003—2019年，藍色豎線與黑線的焦點(即紅圈)為類別1，紫圈為類別2。當把數據歸為2個類別時，從樣本分類來看，2005年、2011—2019年的水質為類別1，2003—2004年、2006—2010年的水質為類別2，說明類別1和類別2的水質存在明顯變化；從樣本相對距離來看，類別1水質之間相對距離較小，類別2水質之間相對距離較大，說明類別2的年際間水質波動比類別1大。

表2 陽澄湖各監測點位各指標月度水質類別統計結果

圖2 聚類分析結果

2.2 總磷、總氮變化趨勢

陽澄湖湖體總磷、總氮年均值變化趨勢見圖3(a)(b)。由圖3可見，湖體總磷、總氮年度變化總體呈下降趨勢；總磷年均值主要處在Ⅲ—Ⅳ類標準濃度，總氮前10年均超過Ⅳ類標準濃度，后10年主要處在Ⅲ—Ⅳ類標準濃度；2000—2009年總磷、總氮濃度變化波動較大(RSD總磷=0.22，RSD總氮=0.20)，2010—2019年波動較小(RSD總磷=0.16，RSD總氮=0.12)，這與聚類分析結果類似；總磷濃度最高值出現在2004年，最低出現在2015年，總氮濃度最高值出現在2003年，最低出現在2012年。

圖3 2000—2019年總磷、總氮年均值變化趨勢

陽澄湖總磷、總氮每月濃度變化趨勢見圖4(a)(b)。由圖4可見，總氮濃度月度變化趨勢相較于總磷較為顯著，呈波浪型周期變化，在每年3月左右達到年內最高濃度，7月左右達到年內最低濃度。這與金文龍等[7]研究結果較為一致，其研究結果表明，總氮濃度每年1—3月較高，7—9月較低，而總磷濃度無明顯季節變化規律。這可能與水期、面源輸入、圍網養殖、河道引水及藻類生長周期等綜合因素有關。

圖4 2000年3月—2019年12月總磷、總氮每月濃度變化趨勢

2.3 各湖區總磷、總氮變化趨勢

各湖區總磷、總氮年均值變化趨勢見圖5(a)(b)。由圖5可見，陽澄湖的總磷、總氮年均值為西湖>中湖>東湖，東湖水質相對較好，這可能與出入湖河道的水質影響有關，西湖多入湖河流匯入，東湖多出湖河流，且陽澄湖水源地位于東南部，對水源地的保護也影響著東湖的水質；西湖總磷年均值均大于《GB 3838—2002》中的Ⅲ類標準限值0.05 mg/L，水質相對較差，且從2015年起各湖區總磷濃度均有不同程度上升；各湖區總氮波動趨勢減弱，尤其是中湖和東湖從2011年以來總氮濃度總體穩定在一定區間內。

圖5 2000—2019年各湖區總磷、總氮年均值變化趨勢

2.4 各湖區富營養狀態

各湖區富營養指數變化趨勢見圖6。由圖6可見，因2000—2002年間無葉綠素a監測數據，故未計算富營養指數。2003—2019年間陽澄湖總體處于輕度富營養狀態(50

圖6 各湖區富營養指數變化趨勢

3 結論

(1)2000—2019年陽澄湖水質明顯好轉，目前水質以Ⅲ類和Ⅳ類為主，主要超Ⅲ類指標為總磷和總氮。前10年水質波動較大，后10年水質波動較小。但2016年以來陽澄湖水質類別改善不明顯，湖體水質類別長期為Ⅳ類，總磷年均值略有上升。

(2)從年度變化看，2000—2019年陽澄湖總磷、總氮年均濃度總體呈波動下降趨勢，總磷濃度最高值出現在2004年，最低出現在2015年，總氮濃度最高值出現在2003年，最低出現在2012年；從月度變化看，總氮濃度變化趨勢較為顯著，1—3月較高，7—9月較低，總磷變化趨勢不顯著。

(3)分湖區看，總磷、總氮年均值為西湖>中湖>東湖，西湖總磷年均值均>Ⅲ類標準限值0.05 mg/L，水質相對較差，從2015年起各湖區總磷濃度均有不同程度上升，各湖區總氮波動趨勢減弱；各湖區2006—2012年富營養指數呈明顯下降趨勢，2012—2013年呈上升趨勢，2014年以后西湖富營養指數呈明顯下降趨勢，而中湖和東湖富營養指數變化趨勢較為一致，總體呈波動趨勢。

4 建議

(1)加強對陽澄湖及周邊區域氮、磷的治理，重點針對西線和北線主要入湖通道周邊開展整治，同時關注季節性變化對陽澄湖水質的影響，并提前采取措施應對即將發生的人為因素或自然因素造成的水質波動。

(2)針對陽澄湖西線水質改善，建議構建良好的水陸交錯帶濕地系統，較大程度地將氮、磷保留在陸地系統的物質循環中；建議在陽澄湖西岸增加水生植被種類及數量，構建污染物入湖緩沖帶。針對陽澄湖北線水質改善，建議科學制定調水引流計劃，綜合考慮水情、水質、藻情變化，開展相關模擬和跟蹤調查研究，不斷優化調水引流方案。

(3)加快實施養殖池塘標準化改造工程，確保養殖尾水循環利用、達標排放。針對陽澄湖內源污染，建議開展表層底泥污染調查監測，評估重點區域底泥的動態、靜態釋放特性，根據底泥污染情況，科學研究制訂試點生態清淤方案。