唐金玉,覃寶利,吳 春,葉建勇,王宣朋,丁辰龍①

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學院宿遷農(nóng)科所,江蘇 宿遷 223800; 2.南京農(nóng)業(yè)大學動物科技學院,江蘇 南京 210014)

城郊湖泊作為一種重要水生態(tài)系統(tǒng),承擔著城市氣候調節(jié)、水資源調蓄、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和旅游景觀等多種功能,對社會、經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境建設和城市安全具有重要影響[1-2]。隨著社會經(jīng)濟發(fā)展,人類活動如生活污水、工農(nóng)業(yè)排水、漁業(yè)養(yǎng)殖和航運等行為造成湖泊水環(huán)境污染和生態(tài)系統(tǒng)退化等問題日益凸顯,嚴重削弱城郊湖泊生態(tài)系統(tǒng)服務功能[3]。研究表明,不同人類活動對水環(huán)境污染物組成的影響不同[4-5]。因此,開展人類活動影響下城郊湖泊營養(yǎng)狀態(tài)和水環(huán)境評價,對水資源保護和和生態(tài)服務功能開發(fā)利用具有重要意義[6]。

駱馬湖地處江蘇省宿遷市城郊,是南水北調工程重要的調蓄庫,同時也是宿遷市和徐州市等地重要飲用水源。近幾年,由于駱馬湖流域工業(yè)和農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展,水體富營養(yǎng)化、重金屬污染和PPCPs污染等問題受到廣泛關注[7-11]。然而,已有研究因采樣點偏少難以體現(xiàn)全湖水質特征[8],或根據(jù)功能區(qū)域設置采樣點,沒有考慮駱馬湖過水性湖泊特征[7]。此外,有關駱馬湖天然水化學(K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-和CO32-)含量及分布特征尚鮮見報道。通過調查駱馬湖水體理化指標,利用Piper三角圖和等值線圖法分析駱馬湖水質空間分布特征及其影響因素,并結合歷史數(shù)據(jù)分析其水質變化特征,以期為城郊過水性湖泊水環(huán)境管理、多樣性保護和生態(tài)服務功能開發(fā)提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

駱馬湖(34°00′～34°14′ N,118°05′～118°19′ E)位于江蘇省北部,地跨宿遷市宿豫區(qū)和徐州市新沂市。駱馬湖是淮河流域第3大湖泊,平均水深為3.32 m,水面面積為287 km2,容積9.18億m3,匯水面積約為1 300 km2(湖泊水位為22.83 m)。駱馬湖北面通過京杭大運河與山東南四湖相連,南面與洪澤湖相連,繼而與長江水系相通,入湖河流主要有沂河水系、南四湖水系和邳蒼地區(qū)共40多條支流,出流有3處,分別為經(jīng)嶂山閘入新沂河,經(jīng)皂河閘入中運河(下段)和經(jīng)洋河灘閘入總六塘河。據(jù)統(tǒng)計,駱馬湖年水位變幅為1.90～5.73 m,年換水10次左右,屬典型過水性湖泊[7, 10]。

1.2 樣品采集與分析

駱馬湖北部主要為圈圩及圍網(wǎng)養(yǎng)殖區(qū)域,其面積約占湖泊面積的14.2%,因采樣船進出困難,故未列入調查范圍。根據(jù)駱馬湖南部形態(tài)特征、面積大小和水流方向,共布設20個采樣點(標記為 L01～L20,圖1)。其中,采樣點L14、L16和L19為水草區(qū),其余采樣點附近無水草。此外,采樣點L10毗鄰采砂區(qū),L13毗鄰網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)。采樣時間為2017年6月9日、7月9日和8月9日,采樣點使用GPS(集思寶G120BD)定位。

圖1 駱馬湖水質采樣點示意

現(xiàn)場測定參數(shù)為水溫、ρ(DO)(YSI 85溶氧儀)、pH(YSI 60 pH計)和透明度(塞氏盤)。利用5 L 采水器在水面下采集水樣。每個采樣點采樣數(shù)由水深(Meacon MIK-SFCC超聲波測深儀)決定,當水深為<2 m時,于水面下0.5 m處采樣;當水深為2～3 m時,距湖底0.5 m處加采1個水樣;當水深為>3～5 m時,于中間層(1.5～2.5 m)再增加1個采水樣點;當水深為>5 m時,除于水面下和湖底上0.5 m處采樣外,每隔3 m加采1個水樣。將各層水樣等量混合后,以混合水樣作為采樣點水樣,分別灌入1 L玻璃樣品瓶(用于水化學分析)和200 mL玻璃樣品瓶(用于葉綠素a分析)中。將玻璃樣品瓶置于預先加水的船艙中(水深10～15 cm),并加蓋薄木板遮陰。采樣完成后將水樣運回實驗室,并在3 d內完成水化學分析(分析前保存在4 ℃條件下)。水化學指標包括ρ(CO32-)、ρ(HCO3-)、ρ(Cl-)、ρ(SO42-)、ρ(Ca2+)、ρ(Mg2+)、總堿度、總硬度、ρ〔TAN(NH4+和NH3)〕、ρ(NO2-)、ρ(NO3-)、ρ(PO43-)、ρ(TN)、ρ(TP)和高錳酸鉀指數(shù)(CODMn)。水化學指標和葉綠素a濃度根據(jù)文獻[12]測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

ρ(Na++K+)計算公式[12]為

ρ(Na++K+)=[1/2×ρ(CO32-)+ρ(HCO3-)+1/2×

ρ(SO42-)+ρ(Cl-)-1/2×ρ(Ca2+)-

1/2×ρ(Mg2+)]×25。

(1)

式(1)中,ρ(Na++K+)單位為mg·L-1;ρ(CO32-)、ρ(HCO3-)、ρ(SO42-)、ρ(Cl-)、ρ(Ca2+)和ρ(Mg2+)單位為mmol·L-1。

利用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)(TLI,ITL)評價駱馬湖夏季營養(yǎng)狀態(tài),計算公式[13]為

(2)

式(2)中,ITL,j分別為透明度、TN、TP、CODMn和葉綠素a指標的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù);Wj為第j種指標權重。各指標的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)、相關權重和分級標準參考文獻[13]。

先采用單因素方差分析(one-way ANOVA)方法檢驗空間分布對水質指標的影響,再采用HSD檢驗法進一步比較不同采樣點間各指標差異。利用Piper三角圖和等值線圖法分析駱馬湖夏季水質分布特征。數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計分析和繪圖采用ArcGIS 10.2和Origin 9.2軟件。

2 結果與分析

2.1 駱馬湖夏季水溫、透明度、ρ(DO)和pH

駱馬湖夏季水溫、透明度、ρ(DO)和pH見表1。2017年夏季駱馬湖水溫為25.4～29.6 ℃〔平均值為(27.1±1.9) ℃〕,透明度為60～110 cm〔平均值為(82±20) cm〕,ρ(DO)為6.25～12.23 mg·L-1〔平均值為(8.92±1.54) mg·L-1〕,pH值為8.02～8.82(平均值為8.45±0.24)。one-way ANOVA分析表明,空間分布對pH值影響極顯著(F=3.37,P<0.01),但對水溫、透明度和ρ(DO)無顯著影響(P>0.05)。

表1駱馬湖夏季水溫、透明度、ρ(DO)和pH值

Table1Watertemperature,secchidepth,dissolvedoxygenandpHinLuomaLakeduringsummertime

采樣點水溫/℃透明度/cmρ(DO)/(mg·L-1)pH值1)采樣點水溫/℃透明度/cmρ(DO)/(mg·L-1)pH值1) L0126.2±3.495±77.49±0.208.27±0.09aL1127.6±2.181±810.46±2.388.54±0.16a L0226.5±3.185±77.51±0.498.26±0.04aL1227.4±2.093±189.22±1.278.47±0.21a L0326.3±2.775±77.70±1.058.20±0.08aL1327.8±2.5121±3210.91±1.878.70±0.14a L0426.7±3.465±37.21±1.048.16±0.13aL1427.6±2.295±710.22±2.808.65±0.23a L0526.8±3.578±47.33±1.538.12±0.14aL1527.7±2.370±149.65±1.998.66±0.23a L0626.9±2.462±38.45±2.208.20±0.11aL1627.3±2.395±2110.22±1.888.67±0.19a L0726.8±2.368±118.41±2.048.34±0.08aL1727.5±2.078±49.02±0.568.65±0.07a L0827.3±1.869±59.47±1.278.28±0.37aL1827.4±2.280±39.51±0.938.70±0.13a L0927.2±2.273±189.50±0.088.54±0.06aL1927.3±2.778±49.09±0.308.65±0.01a L1027.7±1.995±77.99±1.388.29±0.25aL2027.2±3.585±219.11±0.918.63±0.11a

1)同一列數(shù)據(jù)后英文小寫字母不同表示不同采樣點間pH值差異顯著(P<0.05)。

2.2 駱馬湖夏季主要離子、總堿度和總硬度

駱馬湖夏季主要離子濃度、總堿度和總硬度見表2。2017年夏季駱馬湖ρ(HCO3-)(F=3.03)、ρ(Ca2+)(F=3.51)、ρ(Mg2+)(F=3.23)、總堿度(F=3.03)和總硬度(F=4.21)空間差異極顯著(P<0.01)。其中,采樣點L18與L09、L10和L11間ρ(HCO3-)和總堿度差異顯著,L09、L10與L16～L20間ρ(Ca2+)差異顯著,L10與L01、L16、L19和L20間總硬度差異顯著(P<0.05,表2)。

由圖2可知,駱馬湖不同湖區(qū)主要離子組成差異較小。陰離子以Cl-為最多,約占陰離子總量的37.3%～52.6%〔平均值為(45.3±4.2)%〕,其次為HCO3-,約占陰離子總量的33.7%～46.8%〔平均值為(40.1±3.7)%〕。而陽離子以Na++K+為最豐富,約占陽離子總量的62.1%～68.7%〔平均值為(65.2±1.7)%〕。駱馬湖水化學類型主要為氯化物型〔Na+(K+)+Cl-〕,部分采樣點如L09～L12等處水化學類型為重碳酸鹽型〔Na+(K+)+HCO3-〕。

表2駱馬湖夏季主要離子濃度、總堿度和總硬度

Table2Concentrationsofthemainions,totalalkalinityandtotalhardnessinLuomaLakeduringsummertime

采樣點ρ(HCO3-)1)/(mg·L-1)ρ(Cl-)/(mg·L-1)ρ(SO42-)/(mg·L-1)ρ(Ca2+)1)/(mg·L-1)ρ(Mg2+)1)/(mg·L-1)ρ(Na++K+)/(mg·L-1)總堿度1)/(mg·L-1)總硬度1)/(mg·L-1) L01137.35±6.05ab78.42±19.5972.76±8.0341.12±2.18ab21.52±1.07a96.94±13.60113.73±5.01ab192.66±9.94b L02135.53±12.88ab78.77±17.9766.59±10.5645.75±0.40ab19.96±2.28a95.00±9.81112.22±10.67ab197.75±8.50ab L03135.51±8.66ab79.52±18.3278.93±5.2152.35±4.96ab16.42±4.77a96.90±10.97112.20±7.18ab199.48±7.49ab L04138.93±18.73ab77.48±17.1273.16±4.3748.84±3.97ab17.35±2.73a96.73±5.13115.03±15.52ab194.59±1.44ab L05136.33±20.28ab74.74±14.3773.66±2.8261.61±20.44ab10.91±13.51a91.08±1.59112.88±16.80ab191.33±5.19ab L06140.78±16.12ab70.05±11.2772.86±11.2754.88±2.18ab12.80±2.97a92.70±3.66116.56±13.35ab190.72±6.92ab L07145.84±8.09ab64.82±5.2868.48±4.7960.49±6.95ab12.71±0.85a88.82±5.93120.75±6.69ab204.37±13.83ab L08158.22±2.10ab63.03±4.8670.57±0.7064.70±13.30ab11.87±7.12a92.02±2.20131.01±1.75ab211.40±3.60ab L09170.88±3.01a63.88±3.2471.46±1.1375.31±9.81a10.36±6.37a95.39±3.41141.48±2.48a231.68±2.02ab L10169.37±5.14a66.32±3.1776.84±5.6356.98±2.78a22.43±1.94a96.63±3.46140.23±4.25a236.16±1.15a L11176.59±14.48a67.06±3.5268.58±9.7246.74±14.89ab27.53±7.72a99.59±1.56146.21±12.00a231.78±5.04ab L12159.57±8.72ab72.30±13.0467.88±19.4342.86±10.04ab28.14±1.36a97.10±10.57132.12±7.22ab224.65±19.45ab L13138.66±34.03ab76.93±21.9876.54±0.4242.55±8.10ab23.73±2.55a95.31±5.45114.81±28.18ab205.45±30.92ab L14150.80±8.34ab76.03±19.7377.54±4.0840.53±11.12ab26.60±4.30a98.93±12.24124.86±6.91ab212.37±9.86ab L15142.56±2.95ab76.78±19.3871.27±6.7641.54±3.18ab23.19±2.68a96.72±12.92118.03±2.45ab200.68±3.21ab L16132.66±2.03ab79.77±19.3873.76±3.8034.53±9.92b25.42±6.97a96.12±12.78109.84±1.68ab192.42±4.23b L17129.09±1.45ab80.87±18.1171.66±2.2534.95±2.98b25.80±4.04a94.83±12.47106.89±1.20ab195.08±9.40ab L18112.40±13.63b82.16±17.8375.25±1.9731.02±1.39b28.32±2.30a89.28±6.4693.07±11.29b195.76±6.13ab L19154.94±14.56ab80.77±20.0880.63±3.9435.09±9.92b25.48±5.85a106.64±20.68128.29±12.05ab194.10±0.45b L20131.20±6.23ab81.02±20.4380.13±3.8033.54±10.52b25.97±5.92a97.25±12.53108.63±5.16ab192.27±1.62b

1)同一列數(shù)據(jù)后英文小寫字母不同表示不同采樣點間某指標差異顯著(P<0.05)?？倝A度和總硬度均以CaCO3計。未檢測到CO32-。

圖2 駱馬湖夏季主要離子Piper三角圖

2.3 駱馬湖夏季N、P和有機質

2017年夏季駱馬湖水體ρ(TN)為2.540～3.246 mg·L-1,ρ(TP)為0.173～0.531 mg·L-1,TN/TP為5.95～15.31,CODMn為9.90～14.29 mg·L-1(表3)?？臻g分布對駱馬湖夏季水體ρ(PO43-)影響顯著(F=2.43,P<0.05),而對TAN、NO2-、NO3-、TN和TP濃度以及TN/TP和CODMn均無顯著影響(P>0.05)。

表3駱馬湖夏季氮、磷及有機質含量

Table3Concentrationsofnitrogen,phosphorusandCODMninLuomaLakeduringsummertime

采樣點ρ(TAN)/(mg·L-1)ρ(NO2-)/(mg·L-1)ρ(NO3-)/(mg·L-1)ρ(PO43-)1)/(mg·L-1)ρ(TN)/(mg·L-1)ρ(TP)/(mg·L-1)TN/TPCODMn/(mg·L-1) L010.179±0.0140.047±0.0360.322±0.2600.003±0.001a2.691±0.3900.219±0.18014.47±10.1411.20±2.55 L020.153±0.1290.047±0.0360.313±0.2710.003±0.001a2.843±0.1540.212±0.07114.23±4.769.90±0.97 L030.184±0.0930.069±0.0180.404±0.1300.004±0.002a2.599±0.1890.231±0.08712.12±4.5712.72±0.45 L040.131±0.0450.069±0.0160.388±0.1530.008±0.009a2.540±0.2600.239±0.12012.18±6.1211.33±0.74 L050.144±0.0910.075±0.0150.482±0.0410.002±0.001a2.750±0.2130.254±0.09811.70±4.5111.01±2.79 L060.268±0.2300.081±0.0240.492±0.0210.009±0.002a2.574±0.1060.304±0.0498.57±1.3811.44±0.56 L070.303±0.0020.104±0.0250.474±0.0190.042±0.054a3.053±0.0710.385±0.0337.96±0.6811.99±0.34 L080.148±0.1220.100±0.0530.481±0.0510.052±0.052a3.070±0.0710.424±0.0337.27±0.5613.47±1.57 L090.143±0.1150.067±0.0310.514±0.0290.044±0.060a3.120±0.1300.504±0.0606.23±0.7413.34±0.88 L100.218±0.0510.066±0.0260.516±0.0250.064±0.135a3.095±0.2360.531±0.1095.95±1.2213.69±0.58 L110.135±0.0690.076±0.0450.581±0.0010.058±0.015a3.070±0.3190.474±0.1476.81±2.1112.51±1.35 L120.210±0.1120.056±0.0210.578±0.0030.053±0.071a3.187±0.3430.304±0.15812.11±6.2911.39±0.60 L130.150±0.0090.020±0.0270.455±0.1780.020±0.013a3.246±0.6030.427±0.2789.63±6.2612.13±3.78 L140.182±0.0100.045±0.0020.414±0.2360.017±0.008a3.221±0.2360.223±0.10914.38±7.9911.67±3.92 L150.117±0.0160.034±0.0220.342±0.3360.015±0.011a3.221±0.3430.258±0.15813.37±9.4213.57±0.49 L160.129±0.0060.039±0.0130.468±0.1550.006±0.001a3.196±0.1300.173±0.06014.63±6.7914.29±1.59 L170.095±0.0030.035±0.0480.470±0.1280.006±0.001a3.229±0.2960.289±0.13612.58±5.9412.93±2.43 L180.086±0.0090.039±0.0540.382±0.2630.016±0.002a3.212±0.2250.212±0.10415.23±8.4310.93±4.19 L190.092±0.0790.036±0.0500.376±0.2600.020±0.010a3.196±0.1660.208±0.07614.49±6.0512.09±3.11 L200.081±0.0370.040±0.0490.374±0.2810.016±0.007a3.196±0.3070.200±0.14215.31±10.0812.15±2.35

1)同一列數(shù)據(jù)后英文小寫字母不同表示不同采樣點間某指標差異顯著(P<0.05)。TAN包括NH4+和NH3。

2.4 駱馬湖夏季葉綠素a

采樣點L01～L20處ρ(葉綠素a)分別為(31.7±4.4)、(30.8±0.2)、(30.9±2.9)、(30.0±0.1)、(26.1±1.1)、(33.1±7.1)、(37.5±8.2)、(42.7±2.4)、(45.4±5.2)、(39.6±6.1)、(40.6±12.3)、(31.2±11.4)、(30.1±18.0)、(35.4±5.7)、(40.7±6.9)、(34.0±2.9)、(35.2±1.9)、(35.4±0.3)、(33.7±0.2)和(27.9±6.3) μg·L-1。2017年夏季駱馬湖水體ρ(葉綠素a)為27.87～45.36 μg·L-1,其中采樣點L08、L09、L11和L15處ρ(葉綠素a)>40 μg·L-1。one-way ANOVA分析表明,空間分布對ρ(葉綠素a)無顯著影響(P>0.05)。

2.5 駱馬湖夏季ρ(TN)、ρ(TP)、CODMN和葉綠素a空間分布特征

由圖3可知,駱馬湖夏季主要富營養(yǎng)化評價指標總體呈北高東低的趨勢。TN、CODMn和葉綠素a濃度最高的區(qū)域主要集中于中運河(上段)和老沂河入湖河口處,而TP濃度最高的區(qū)域則主要位于沂河入湖河口和老沂河與沂河客水入湖河口處,而上述指標濃度最低的區(qū)域均位于新沂河出湖河口處。駱馬湖ρ(TN)、ρ(TP)和CODMn最高區(qū)域比最低區(qū)域分別高0.63、0.30和4.03 mg·L-1。

2.6 駱馬湖夏季綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)

2017年夏季各采樣點綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)為64.2～72.6,平均值為67.2±2.2,其中采樣點L08和L09處ITL>70,達到重度富營養(yǎng)化(圖4)。不同采樣點ITL間無顯著差異(P>0.05)。

3 討論

3.1 駱馬湖夏季透明度、ρ(DO)和pH

研究發(fā)現(xiàn),1991—2003年駱馬湖透明度和ρ(DO)變化范圍分別為60～132 cm和8.53～9.98 mg·L-1[8];2004—2005年駱馬湖ρ(DO)和pH值變化范圍分別為8.09～8.42 mg·L-1和8.10～8.36[14];2006—2011年駱馬湖ρ(DO)和pH值變化范圍分別為4.59～9.50 mg·L-1和7.93～9.19[9];2014年駱馬湖透明度、ρ(DO)和pH值分別為100 cm、9.21 mg·L-1和9.21[7]。筆者研究發(fā)現(xiàn)2017年夏季駱馬湖透明度、ρ(DO)和pH值分別為60～110 cm、6.25～12.23 mg·L-1和8.02～8.82,表明盡管近年來駱馬湖水生植物現(xiàn)存量下降，優(yōu)質水草種類減少[15],但駱馬湖透明度、ρ(DO)和pH均未發(fā)生較大變化,說明湖水中懸浮顆粒組成以產(chǎn)氧的浮游植物為主,呼吸耗氧量較低。

圖3 駱馬湖夏季ρ(TN)、ρ(TP)、CODMn和葉綠素a空間分布

圖4 駱馬湖夏季綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)

3.2 駱馬湖夏季主要離子及其分布特征

水體中天然水化學特征及變化規(guī)律對于研究湖泊水化學變化過程和評價水體化學類型等具有重要意義[16]。已有研究表明,駱馬湖是重碳酸鹽類鈣型淡水湖,其主要離子組成以HCO3-和Ca2+為主[17-18]。筆者研究發(fā)現(xiàn),東北部湖區(qū)ρ(HCO3-)、ρ(Ca2+)、總堿度和總硬度顯著高于西南部湖區(qū),初步分析與東北部采砂活動加速湖底泥中HCO3-和Ca2+溶解有關。Piper三角圖分析發(fā)現(xiàn),當前駱馬湖水體陰陽離子以Na++K+和Cl-為主,除采樣點L09～L12水化學類型為重碳酸鹽型〔Na+(K+)+HCO3-〕外,其他采樣點水化學類型均為氯化物型〔Na+(K+)+Cl-〕,說明駱馬湖主要離子組成和水化學類型已發(fā)生顯著改變。水體中Na++K+占陽離子比例為65.2%,Cl-占陰離子比例為45.3%,而ρ(Na++K+)與ρ(Cl-)的比值為1.5～2.1,說明水巖作用對駱馬湖主要離子的影響較小,其他因素如人類活動等可能是其水化學類型發(fā)生改變的主要原因。該結論尚需進一步驗證。

3.3 駱馬湖夏季主要富營養(yǎng)化指標及其分布特征

筆者研究發(fā)現(xiàn)2017年夏季駱馬湖TN和TP濃度明顯高于1991—2014年[7-10,14],這是因為:(1)入湖污染物總量增加。以2008年為例,駱馬湖入湖N和P總量分別為35 441.3和1 398.4 t,分別為1998年和2003—2008年N、P入湖量的2.25和1.35倍以及1.15和1.17倍[19]。(2)夏季降水比較頻繁,大量工農(nóng)業(yè)、生活和旅游業(yè)污水隨徑流進入湖泊。黃文鈺等[19]比較了入湖河道中運河和沂河春、夏、秋和冬季的N、P濃度,發(fā)現(xiàn)夏季入湖N、P濃度高于其他季節(jié)。(3)夏、秋季是水產(chǎn)養(yǎng)殖主要季節(jié),投餌等生產(chǎn)活動產(chǎn)生的營養(yǎng)鹽對湖水富營養(yǎng)化的影響也不容忽視[20]。作為過水性湖泊,駱馬湖水質的變化是對區(qū)域內人類活動強烈程度的反饋[21]。CODMn是評價湖泊水體有機污染的重要指標,其濃度過高會導致ρ(DO)被大量消耗。盡管筆者研究發(fā)現(xiàn)駱馬湖夏季CODMn遠高于已有報道,但水體中ρ(DO)并無顯著變化,表明水體中懸浮有機物增加部分主要為浮游植物,且其光合作用大于呼吸作用。

目前,有關駱馬湖水質空間分布特征的報道較少。胡婷婷等[7]通過對營養(yǎng)鹽聚類分析發(fā)現(xiàn),駱馬湖可分為北部湖區(qū)和南部湖區(qū)兩個部分,且北高南低。申霞等[10]調查發(fā)現(xiàn),駱馬湖西北部由于中運河和沂河客水匯入,其水質差于東南部。張芹等[11]發(fā)現(xiàn)駱馬湖表層水體中32種PPCPs類物質空間分布具有一定差異性,呈現(xiàn)東北部地區(qū)高、西南部地區(qū)低的趨勢。筆者研究中,主要富營養(yǎng)化評價指標ρ(TN)、ρ(TP)、CODMn和ρ(葉綠素a)空間分布總體呈現(xiàn)北高東低的趨勢。不同指標的分布規(guī)律不同,ρ(TN)、CODMn和ρ(葉綠素a)在中運河(上段)和老沂河入湖河口區(qū)域濃度最高,說明中運河和老沂河水體中N污染物含量較高,導致該區(qū)域浮游植物生物量和CODMn高于其他湖區(qū)。ρ(TP)在沂河和老沂河入湖河口區(qū)域濃度較高,說明沂河和老沂河水體中P濃度高于中運河(上段)。此外,湖區(qū)西南部水體中TP和葉綠素a濃度較低,其原因可能與西南部水草區(qū)內水生高等植物生長攝取P元素及通過競爭營養(yǎng)物質或分泌化感物質抑制浮游植物的增殖有關[22]。上述結果表明,駱馬湖水質空間分布具有一定復雜性,不僅與湖泊形態(tài)、水文條件和水生植被等自然因素有關,同時受沿岸工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、污染輸入規(guī)模、水資源管理模式和功能定位等人為因素的影響[23]。

3.4 駱馬湖營養(yǎng)狀態(tài)

根據(jù)綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)(ITL)評價結果,駱馬湖“十五”期間(2001—2005年)已經(jīng)處于中度富營養(yǎng)化狀態(tài)(ITL為65.64)[24],2014年則處于中營養(yǎng)、輕度富營養(yǎng)狀態(tài)(ITL為43.0～47.9)[7]。筆者研究中,駱馬湖大部分湖區(qū)已處于中度富營養(yǎng)化狀態(tài),部分湖區(qū)為重度富營養(yǎng)化狀態(tài),ρ(TN)、ρ(TP)和CODMn均達GB 3838—2002《地表水環(huán)境質量標準》中V類水標準。駱馬湖屬于典型過水性湖泊,年換水10次左右,系統(tǒng)開放程度高,營養(yǎng)狀態(tài)對上游來水水質敏感,易受外源污染物的影響。因此,駱馬湖的營養(yǎng)狀態(tài)代表其對入湖污染物做出的響應。新沂河出湖河口區(qū)域ρ(TN)、ρ(TP)、CODMn低于入湖河口區(qū)域,說明入湖污染物在湖體中得到一定程度消納,駱馬湖對N、P等指標具有一定自凈能力。

4 結論

通過對2017年夏季(6—8月)駱馬湖水體理化指標的調查,分析駱馬湖水質現(xiàn)狀及水體營養(yǎng)狀態(tài),并結合歷史數(shù)據(jù)分析其變化特征,同時利用Piper三角圖和等值線圖法分析駱馬湖理化因子空間分布特征。結果顯示:

(1)駱馬湖夏季透明度、ρ(DO)和pH與1991—2014年相比并無顯著變化,但主要離子和主要富營養(yǎng)化指標變化明顯,水體中主要離子由重碳酸鹽類(Ca2++HCO3-)為主轉變?yōu)槁然镱悺睳a+(K+)+Cl-〕為主,N、P及有機物濃度顯著增加,駱馬湖已處于中度-重度富營養(yǎng)化狀態(tài)。

(2)駱馬湖ρ(Ca2+)、ρ(HCO3-)、總堿度和總硬度具有顯著空間差異,其分布特征與采沙活動范圍有關。主要富營養(yǎng)化指標ρ(TN)、ρ(TP)、CODMn和ρ(葉綠素a)等也具有一定空間差異性,其分布特征主要與入湖徑流中污染物、湖泊內生產(chǎn)活動和湖泊凈化功能有關,表現(xiàn)出入湖區(qū)域濃度高、出湖區(qū)域濃度低的特點,說明駱馬湖尚具有一定凈化能力。此外,駱馬湖水質指標空間分布具有一定復雜性,利用統(tǒng)計分析方法可較直觀地反映駱馬湖營養(yǎng)鹽空間分布特征。