抚仙湖水质评价及其变化特征分析

曹 言，王 杰，谢永红，张 雷，戚 娜，种 丹

(1.云南省水利水电科学研究院，云南昆明 650228；2.云南省水文水资源局，云南昆明 650106；3.西北大学城市与环境学院，陕西西安 710127)

抚仙湖水质评价及其变化特征分析

曹 言1，王 杰1，谢永红2，张 雷1，戚 娜1，种 丹3

(1.云南省水利水电科学研究院，云南昆明 650228；2.云南省水文水资源局，云南昆明 650106；3.西北大学城市与环境学院，陕西西安 710127)

基于2008—2014年抚仙湖5个监测站的水质监测资料，开展水体污染程度评价，并分析各水质指标的变化特征，结果表明：2008—2014年抚仙湖各监测站水体综合污染指数均呈先上升后下降的趋势，汛期水体污染指数明显高于非汛期和全年平均，且在空间上呈现出北高南低的趋势。抚仙湖总体水质为I类水，但总磷和总氮浓度的变化较为明显，其中总氮浓度上升的趋势较为显著；在月际变化方面，各指标浓度最高值出现的时间相对于降水最多月份(6—8月)滞后1个月，即7—9月，而最低值出现时间与降水最少月(12月至次年2月)基本吻合。

抚仙湖；水质；评价；变化特征

目前，水质恶化问题已成为湖泊环境演变的重要研究方向[1]。湖泊以其独特的自然特性，为人们提供了供水、防洪、旅游及气候调节等多种利用功能。但是由于人类活动的不断加剧，部分湖泊资源被超强度利用，导致一些湖泊出现富营养化[2-3]、水质恶化、淤积或萎缩、重要或敏感水生生物消失等问题[4-5]，湖泊使用功能退化，生态安全及健康生命受到严重威胁。抚仙湖属于云南九大高原湖泊之一，是我国第二深水湖泊、云南省著名的旅游胜地和宝贵水资源区，同时也是滇中地区经济快速发展的重要资源保障[6]。研究表明，抚仙湖水质呈逐渐恶化趋势。方建华[7]研究表明，1986—1997年抚仙湖景区水质达Ⅲ～Ⅳ类，有机污染呈恶化趋势。李荫玺等[8]通过统计1980—2000年抚仙湖水质监测资料，得出抚仙湖综合营养状态指数呈急剧上升趋势，氮、磷等营养盐在湖内迅速积累。高伟等[9]研究表明，1980—2011年抚仙湖总磷、总氮和浮游植物丰度的变异系数最大，CODMN、总氮、SD、Chla和浮游植物丰度均有恶化的趋势。然而，目前对抚仙湖水质变化的研究多是定性分析，且研究时间大都较为早远，难以反映近年来抚仙湖水质的变化趋势。笔者基于2008—2014年抚仙湖5个监测站的水质监测数据，对水体污染程度进行评价，分析湖体主要污染物的年际和月际变化趋势，以期为高原湖泊水生态环境保护和修复提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况 抚仙湖位于102°49′～102°58′ E，24° 21′～24°23′ N，处于金沙江与珠江两大流域分水地带，是云南高原抬升过程中形成的断陷型深水湖泊，湖面似葫芦形，呈南北向，两端宽、中间窄。抚仙湖是珠江源头第一大湖，属南盘江水系，跨居玉溪市澄江、江川、华宁3县，流域面积1 053.0 km2，正常蓄水位1 722.00 m，湖面面积212.5 km2，湖泊容积191.4亿m3。气候属中亚热带半湿润季风气候，流域内常年平均气温15.6 ℃，最热月为7月，平均气温20.5 ℃，最冷月为1月，平均气温8.3 ℃，多年平均降水量为948.1 mm，多年平均水面蒸发量为1 358.0 mm。抚仙湖流域水资源开发利用率为68%，2013年人均水资源量534 m3，仅占全省人均水资源量的14.7%，全国人均水资源量的25.9%。该研究共设5个监测点，分别为孤山湖心、隔河、禄充、海口、新河口(图1)。

图1 抚仙湖水质监测站分布图Fig.1 Distribution of pollutants monitoring stations in Fuxian Lake

1.2 数据来源 水质监测资料为云南省水环境监测中心和云南省水文水资源局提供的抚仙湖5个监测断面的水质数据，为2008—2014年的月监测数据。其中，抚仙湖新河口和禄充站为双月监测数据，孤山湖心、隔河和海口站为逐月监测数据。

1.3 水体污染程度评价 水体污染程度评价是采用均值型综合污染指数法对高原湖泊主要污染项目进行水体污染程度评价[10]，计算公式为

(1)

Pi=Ci/Ci0

(2)

式中，P为综合污染指数；n为评价参数数量；Pi为第i项污染物的污染指数；Ci为第i项污染物的监测值；Ci0为第i项污染物的水质标准值。水质标准值采用《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)[11]中的Ⅲ类标准值，根据P值的大小按表1标准确定水质污染情况。通过计算水体污染程度对

2008—2014年抚仙湖水质进行评价，并根据各监测站主要污染物的月变情况，分析了抚仙湖主要污染物的时空变化特征。

表1 地表水环境质量分级标准

Table 1 Classification standard of surface water environment quality

水质级别Waterqualitygrade综合污染指数(P)Comprehensivepollutionindex分级依据Classificationbasis清洁CleanP<0．2多数项目未检出，个别检出也在Ⅴ类标准内尚清洁Relativelyclean0．2≤P<0．4检出值均在标准内，个别接近Ⅴ类标准轻污染Lightpollution0．4≤P<0．7个别项目检出值超过Ⅴ类标准值中污染Mediumpollu⁃tion0．7≤P<1．0有2个项目检出值超过Ⅴ类标准值重污染Heavypollu⁃tion1．0≤P<2．0相当一部分检出值超过Ⅴ类标准值严重污染Severepol⁃lutionP≥2．0相当一部分检出值超过Ⅴ类标准值数倍或几十倍

2 结果与分析

2.1 水体污染程度变化趋势 从图2可以看出，抚仙湖总体水质良好，2009—2011年受到连续干旱的影响，不同时段水体出现尚清洁和轻污染的现象，其中2009年孤山湖心、隔河、海口、禄充和新河口均出现尚清洁，海口和新河口的水体综合污染指数相对较高；2010年除孤山湖心和隔河表现为清洁，其余3个站点均有部分时段表现为尚清洁或轻污染，尤其是新河口汛期时段表现为轻污染；2011年5个监测站点均有部分时段为尚清洁，汛期均表现为尚清洁，海口的水体综合污染指数最高。2008、2012、2013和2014年水体污染综合指数均较低，且均表现为清洁。

注：a为孤山湖心；b为隔河；c为禄充；d为海口；e为新河口。Note：a.Gushan Huxin； b.Gehe； c.Luchong； d.Haikou； e.Xinhekou.图2 2008—2014年抚仙湖各监测点水体综合污染指数变化Fig.2 The change of water comprehensive pollution index in each monitoring site of Fuxian Lake from 2008 to 2014

根据以上分析可以看出，2008—2014年各监测站水体综合污染指数均呈先上升后下降的趋势，水质也从清洁转为尚清洁、轻污染，再转为清洁。不同时段水体综合污染指数受水期影响较大，汛期水体综合污染指数明显高于非汛期和全年；而在空间分布上，新河口和海口的水体综合污染指数明显高于禄充、孤山湖心和隔河，整体表现为北高南低，水体污染程度则表现为北差南好。

2.2 水质变化趋势

2.2.1 主要污染物的年际变化趋势。从图3可以看出，2008—2014年抚仙湖孤山湖心均未检测出总磷；隔河和禄充仅在2010、2011年检测出总磷，且均未超过I类标准限值；新河口在2010—2014年均检测出总磷，且大多年份总磷浓度均超过I类标准限值，2010年总磷浓度最高，达到0.023 mg/L，超I类标准限值1.300倍；海口站除2008和2010年未检出总磷外，其余年份均检测出总磷，2010年总磷浓度最低，仅为0.007 mg/L，但2011—2014年总磷浓度均超过I类标准限值，且均超I类标准限值0.100倍。

2008—2014年各监测站点的总氮浓度呈先上升后下降趋势，最高值均出现在2012—2013年，仅有孤山湖心的总氮浓度未超过I类标准限值，其余监测站均有部分年份超过I类标准限值，中新河口和海口的总氮浓度较高，而海口站每年总氮浓度均超过I类标准限值，其2008—2014年分别超I类标准限值的0.150、0.050、0.305、0.255、0.260、0.790和0.650倍。

氨氮浓度的年际变化不明显，仅2010年新河口的氨氮浓度超过I类标准限值，达到0.160 mg/L，超标I类标准限值的0.070倍，其余年份各监测站的氨氮浓度均低于I类标准限值。

高锰酸钾指数仅在新河口和海口部分年份超过I类标准限值，其余监测站均低于I类标准限值，其中2012年新河口的高锰酸钾指数达到2.400 mg/L，超标0.200倍，2013和2014年海口的高锰酸钾指数均达到2.300 mg/L，均超标0.150倍。

图3 2008—2014年抚仙湖主要污染物年均值变化Fig.3 The change of annual average value of major pollutants in Fuxian Lake from 2008 to 2014

整体来看，抚仙湖总磷和总氮浓度的变化较为明显，其中抚仙湖北部总磷由无变有，且呈上升趋势，总氮浓度上升趋势较为显著，超过I类标准限值的频次持续上升。而氨氮和高锰酸钾指数总体变化不明显，且大部分低于I类标准限值。

2.2.2 主要污染物的月际变化趋势。从图4可以看出，各指标浓度与水位变化没有明显的关系，各指标浓度最高值相对于降水最多月份(6—8月)滞后1个月，出现在7—9月。这主要是由于夏季降水多，且强度大，雨水携带城市地表污染物注入湖内，同时造成严重的面源污染，加之夏季为抚仙湖旅游旺季，受人类活动影响大，最终导致污染物浓度上升。而各指标浓度最低值出现时间与降水最少月(12月至次年2月)基本吻合。除pH外，其余各指标不同月份变化幅度较大。pH最高值主要出现在7—10月，最低值出现在1或2月；氨氮和总氮最高值主要出现在7或8月，最低值出现在1或2月；高锰酸钾指数最高值主要出现在8或9月，最低值则出现在12或1月；总磷浓度最高值出现在2—4、6和8月，最低值出现在11或2月。从各监测站不同指标的月变化趋势看，不同监测站pH变化趋势较为一致，而氨氮、总氮、总磷和高锰酸钾指数变化趋势差异较大，其中高锰酸钾指数差异最大。在空间分布上，海口和新河口的pH、氨氮、总氮、总磷和高锰酸钾指数月平均浓度相对较大。这是由于一方面北部和东部紧邻澄江县和海口镇，且东部海口站有清水河注入；另一方面，受湖边景区的影响，沿湖站点水质状况受气候和水期的影响比湖中心大，由西南向东北呈整体上升趋势，湖边及旅游景点水质明显比湖中心差。

图4 2008—2014年抚仙湖主要污染物月均值变化Fig.4 The change of monthly average value of major pollutants in Fuxian Lake during 2008—2014

3 结论与建议

(1)2008—2014年抚仙湖各监测站水体综合污染指数均呈先上升后下降的趋势，水质也从清洁转为尚清洁、轻污染，再转为清洁。不同时段水体污染综合指数受水期影响较大，汛期水体污染指数明显高于非汛期和全年；而在空间分布上，新河口和海口的水体综合污染指数明显高于禄充、孤山湖心和隔河，整体呈现出北高南低的趋势，水体污染程度表现为北差南好。

(2)在主要污染物的年际变化方面，抚仙湖总体水质为I类水，但总磷和总氮浓度的变化较为明显，其中总磷由无变有，且呈上升趋势，总氮浓度上升的趋势最为显著。而从月际变化可以看出，各指标浓度最高值相对于降水最多月份(6—8月)滞后1个月，出现在7—9月，最低值出现时间与降水最少月(12月至次年2月)基本吻合。

(3)近年来，抚仙湖旅游业发展速度较快，成为主要经济来源，但同时也给湖泊生态环境带来破坏，湖泊水质容易受到人为污染，湖泊自然景观受到影响，而抚仙湖换水周期需要250年，一旦被污染很难恢复。因此，今后应对湖泊周围旅游业进行总体规划，做好净水设施，有效阻止污染物的输入。同时，应以环湖、沿河村庄为重点，控制源头，实施流域环湖沿河村庄环境综合治理。参考文献

[1] 蒋火华，吴贞丽，梁德华.世界典型湖泊水质探研[J].世界环境，2000(4)：35-37．

[2] TSUGEKI N K，AGUSA T，UEDA S，et al.Eutrophication of mountain lakes in Japan due to increasing deposition of anthropogenically produced dust[J].Ecological research，2012，27(6)：1041-1052．

[3] 秦绍娟，文伟扬，雷茜，等.滇池富营养化的生态补偿机制研究[J].环境科学与管理，2014，39(8)：157-161.

[4] 李中强，任慧，郝孟曦，等.斧头湖水生植物多样性及群落演替研究[J].水生生物学报，2012，36(6)：1018-1026.

[5] 刘伟龙，邓伟，王根绪，等.洪泽湖水生植被现状及过去50多年的变化特征研究[J].水生态学杂志，2009，2(6)：1-8.

[6] 普发贵.Mann-Kendall 检验法在抚仙湖水质趋势分析中的应用[J].环境科学导刊，2014，33(6)：83-87.

[7] 方建华.抚仙湖水质现状、趋势及其综合整治对策[J].云南环境科学，1999，18(1)：17-19．

[8] 李荫玺，刘红，陆娅，等.抚仙湖富营养化初探[J].湖泊科学，2003，15(3)：285-288．

[9] 高伟，陈岩，徐敏，等.抚仙湖水质变化(1980-2011年)趋势与驱动力分析[J].湖泊科学，2013，25(5)：635-642.

[10] 贺克雕.滇池水质状况综合评价及变化趋势分析[J].人民长江，2012，43(12)：37-41.

[11] 中国环境科学研究院.地表水环境质量标准：GB3838—2002[S].北京：中国环境科学出版社，2002．

Evaluation on Water Quality of Fuxian Lake and Analysis on Its Variation Characteristics

CAO Yan1, WANG Jie1, XIE Yong-hong2et al

(1. Yunnan Institute of Water Resources and Hydropower Research, Kunming, Yunnan 650228; 2. Hydrology and Resources Bureau of Yunnan Province, Kunming, Yunnan 650106)

Based on water quality monitoring data of Fuxian Lake in 5 stations from 2008 to 2014, the pollution degree was evaluated and variation characteristics of each index were analyzed. The results showed that the water comprehensive pollution index of each monitoring station presented the trend of first increasing and then decreasing, the water pollution index in flood season was significantly higher than that in non-flood season and annual average, and showed a upward trend from the south to the north of Fuxian Lake. The overall water quality was I class, however, the change of TP and TN concentration was significant, the rising trend of TN concentration was the most significant; the time of the highest value of each indicator concentration was lag a month with the maximum precipitation month (June to August), namely July to September, the lowest value occurred when the precipitation is the least(December to February of the following year).

Fuxian Lake; Water quality; Assessment; Variation characteristics

水利部公益性行业专项经费项目( 201401026)。

曹言(1987- )，男，陕西户县人，工程师，硕士，从事水文水资源研究。

2016-09-30

S 181.3

A

0517-6611(2016)35-0100-04