洱海湖滨带水质的时空变化规律

中国环境科学2011,31(7)：1192~1196ChinaEnvironmentalScience洱海湖滨带水质的时空变化规律尹延震1,储昭升1*,赵明2,李泽坤2,叶碧碧1,金相灿1(1.中国环境科学研究院湖泊生态环境创新基地,北京100012；2.大理白族自治州环境监测站,云南大理671000)摘要：对洱海全湖128km湖滨带及其外围敞水区水质进行了为期1a的调查研究.结果表明,洱海湖滨带总氮、氨氮、总磷、高锰酸盐指数年平均处于Ⅲ类水平,主要污染因子是总氮和总磷;湖滨带水质季节性变化表现为夏、秋季水质污染重于冬、春季,最重时期是11月.水质空间变化表现为北部污染重于南部,西部重于东部;临近村落、农田区湖滨带总氮、总磷、高锰酸盐指数浓度均明显高于临近林地、山地区湖滨带;强风浪水动力扰动下,湖滨带近岸(离岸0~60m范围,水深≤2.5m)区域水体总氮、总磷、高锰酸盐指数浓度均明显高于远岸(离岸70~190m范围,水深3.0~8.0m)区域,而在弱风浪下,离岸远近水质差异不明显.关键词：水质；时空变化；植被恢复；湖滨带；洱海中图分类号：X52文献标识码：A文章编号：1000-6923(2011)07-1192-05Spatialandtemporalchangesinwaterqualityinaquatic-terrestrialecotoneofLakeErhai.YINYan-zhen1,CHUZhao-sheng1*,ZHAOMing2,LIZe-kun2,YEBi-bi1,JINXiang-can1(1.InnovationBaseofLakeEcologicalEnvironment,ChineseResearchAcademyofEnvironmentalSciences,Beijing100012,China；2.EnvironmentalMonitoringofDaLiStation,Dali671000,China).ChinaEnvironmentalScience,2011,31(7)：1192~1196Abstract：LakeErhaiisalarge,shallowfreshwaterplateaulakeinYunnanProvinceinS.W.China.ThewaterqualityofLakeErhaiwasmonitoredalong128kmaquatic-terrestrialecotoneofthislakefromJuly2009toJune2010.Annualmeanconcentrationsoftotalnitrogen(TN),totalphosphorus(TP),andpermanganateindex(CODMn)inaquatic-terrestrialecotonewaterwereclasslevel,andthemaⅢjorpollutionresourceswereTNandTP.Pollutioninaquatic-terrestrialecotonewaterwasworseinsummerandautumnthaninwinterandspring.Pollutioninnorthandwesternofaquatic-terrestrialecotoneweremuchhigherthaninsouthernandeasternrespectively.ConcentrationsofTN,TPandCODMninaquatic-terrestrialecotoneclosetovillagesandfarmlandsweremuchhigherthanthosenearforestandmountainlands.Understrongwind-wavehydrodynamicforce,concentrationsofTN,TPandCODMnclosetolakebank(lessthan60mfromlakebank,depth≤2.5m)weresignificantlyhigherthanthosefarawayfromlakebank(morethan60mfromlakebank,depthfrom3.0mto8.0m),however,undertheweakwind-wave,therewasnoobviousdifferencesbetweenthosetwoaeras.Keywords：waterquality；spatialandtemporalchanges；aquatic-terrestrialecotone；LakeErhai当前我国湖泊水体富营养化问题越来越严峻[1-2],天然湖滨带被侵占、破坏,水质污染等导致湖滨带生态功能退化是加速湖泊富营养化的重要原因,修复湖滨生态系统,提高湖滨带生物多样性是控制湖泊富营养化的重要手段[3-4].湖滨带生态修复首先是对湖滨带生境的修复,如基底改善,水质、水动力改善等,而湖滨带的水质往往是决定湖滨带生态修复是否成功的关键[5-7].然而,湖滨带水质变化规律认识的缺乏,制约了湖滨带生态修复.洱海是云南省第二大湖泊,当前洱海水位变幅带为1964.3~1966.0m(八五高程,下同),而本课题的湖滨带生态恢复范围为1962.7~1966.0m,因此本研究范围不仅有沿岸带,同时还有湖滨区以及适当向湖中心辐射的区域.通过对洱海湖滨带为期1年的水质调查,研究洱海湖滨带水质的时空变化规律,为洱海湖滨生态修复及生物多样性改善提供基础.收稿日期：2010-10-26基金项目：国家重大水专项洱海项目第4课题*责任作者,副研究员,[e-mail]7期尹延震等：洱海湖滨带水质的时空变化规11931研究方法1.1研究区域概况洱海(100°05′E~100°17′E,25°35′N~25°58′N,)位于云南省大理白族自治州境内,是一个典型的内陆断陷淡水湖泊.湖面面积249.4km2,湖滨带全长128km,其中西部(罗时江入湖口至西洱河口)48km,南部8km(西洱河口至下河湾中部),东部51km(下河湾中部至永安江入湖口),北部11km(罗时江入湖口至永安江入湖口).1.2样品采集及分析湖滨带及其外围敞水区水质调查于2009年7月开始,2010年6月结束,湖滨带共布设位点40个,湖滨带外围敞水区(垂直岸线200~300m)26个,共计66个(图1).不同风浪水动力对底泥扰动采样于2009年12月份进行,在垂直岸线190m范围内共采集上覆水样13个.采样点N图1水质采样布点示意Fig.1Thesamplingsitesofwaterquality水样带回实验室后立即进行测定.总氮(TN)采用过硫酸钾氧化-紫外分光光度法测定;总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)采用钼锑抗分光光度法测定;CODMn采用酸性法测定;NH4+-N采用纳氏试剂光度法测定;NO3--N采用紫外分光光度法测定[8].数据统计分析应用SPSS13.0软件.2结果与分析2.1湖滨带水质季节性变化特征污染物指标浓度见图2.洱海湖滨带1a内各月TN浓度变化范围在0.447~0.857mg/L,均值为0.600mg/L,处于Ⅲ[9]类水水平.NH4+-N、NO3--N浓度年均值分别为0.193,0.141mg/L,NH4+-N略高于NO3--N.TP浓度范围0.016~0.062mg/L,变化范围较大,均值为0.036mg/L,处于Ⅲ类[9]水水平;DTP浓度在0.006~0.023mg/L之间,均值0.014mg/L,磷的形态主要是颗粒态.CODMn浓度变化较为平稳,为2.60~5.02mg/L,均值3.56mg/L,处于Ⅲ类水水平.各指标Ⅱ类[9]水平超标率分别为:TN80%,TP68%,CODMn33%,表明水体主要污染因子为TN与TP.从水质的季节性变化来看,洱海湖滨带水质在夏、秋劣于冬、春;秋季最差,冬春之交最好.(a)0.00.30.60.91.21.52009年7月9月11月2010年2月4月6月时间TN浓度(mg/L)0.000.120.240.360.48TNNH3-NNO3-NNH4+-N、NO3－-N浓度(mg/L)NO3-−NNH4+−N2009-072009-092009-112010-022010-042010-06(b)0.000.030.060.090.122009年7月9月11月2010年2月4月6月时间TP、DTP浓度(mg/L)0.01.63.24.86.4TPDTPCODMnCODMn浓度(mg/L)2009-072009-092009-112010-022010-042010-06图2各月份各污染物浓度Fig.2Pollutantconcentrationsineachmonth1194中国环境科学31卷2.2湖滨带水质空间变化特征2.2.1北、西、南、东部湖滨带水质各区域湖滨带水质见图3.0.000.250.500.751.00TN10×TPCODMn/10NO3-NNH3-N10×DTP水质指标浓度(mg/L)北部西部南部东部TN10DTP10TPCODMn/10NO3-−NNH4+−N图3不同区域湖滨带水质Fig.3Waterqualityinaquatic-terrestrialecotoneofdifferentareas湖滨带水体TN浓度北部为0.700mg/L,明显高于南部0.535mg/L;西部为0.644mg/L,明显高于东部0.517mg/L.西部湖滨带水体TP、CODMn浓度分别为0.039,3.74mg/L,均明显高于东部0.030,3.24mg/L.各区域湖滨带水体中NO3--N、NH4+-N与DTP浓度均不存在差异性.2.2.2不同类型湖滨带水质依据沿岸土地利用性质,将湖滨带划分为4种类型:村落型、农田型、林地型、山区低盖度灌草地型(以下简称山地型),各类型湖滨带年均水质见图4.0.00.30.60.9TN10×TPCODMn/10NH3-NNO3-N10×DTP水质指标浓度(mg/L)村落型农田型林地型山地型TN10DTP10TPCODMn/10NH4+−NNO3-−N图4不同类型湖滨带水质Fig.4Waterqualityindifferenttypesaquatic-terrestrialecotone0.00.20.40.60.81.0TN10×TPCODMn/5NH3-NNO3-N10×DTP水质指标浓度(mg/L)湖滨带外围敞水区TN10DTP10TPCODMn/10NH4+−NNO3-−N图5湖滨带及其外围敞水区水质Fig.5Waterqualityinaquatic-terrestrialecotoneandlimneticzone(a)TN0.00.40.81.21.61030507090130190TN浓度(mg/L)强风浪弱风浪(b)TP0.000.030.060.090.121030507090130190TP浓度(mg/L)(c)CODMn0.02.14.26.38.41030507090130190垂直岸线距离(m)CODMn浓度(mg/L)图6不同风浪水平下湖滨带近远岸水质Fig.6Waterqualityunderdifferentwind-waveindifferentdistancefromshoreline7期尹延震等：洱海湖滨带水质的时空变化规1195统计分析表明,村落、农田型湖滨带TN、TP、CODMn浓度均明显高于林地型与山地型;各类型湖滨带NH4+-N、NO3--N浓度无差异性存在;DTP则是村落、山地型明显高于林地型,这说明临近村落、农田区的湖滨带所受污染较重.2.2.3湖滨带及其外围倘水区水质及风浪对湖滨带水质影响湖滨带区TP、CODMn浓度分别为0.036,3.56mg/L,均明显高于外围敞水区0.030,3.42mg/L(图5),其余指标则无差异性,这表明湖滨带区水体污染较重.在不同