中圖分類號：X524文獻標志碼：B

Impact of Meteorological Conditions on Water Quality of Ying Lakein Ankang

He Jiali1，AnBin1，2，WangLankai3，Xiao Weiwei ^1，2

（1.EngineringTchnologyResearchCenterforWaterResourceProtectionandUlzationofHanjangRiver，Ankang75O，Cina; 2.School of Chemistry and Environment，Ankang College，Ankang 72500o，China; 3.Collgeof Geography and Remote Sensing Sciences，Xinjiang University，Urumqi830017，China）

Abstract：Basedonthemonthlywaterqualityandmeteorologicalmonitoringdatafrom217to2O23inYingLake，theevolutionpat terofwaterqualityanditsrelationshipwithmeteorologicalfactorswereanalyzedTeresultsndicatethat：From2O7to2，thean nual average permanganate index（ COD_Mn ），total nitrogen（TN），and Secchi disk depth（SD）in Ying Lakeall showed fluctuating downward trends，while total phosphorus（TP）and ammonia nitrogen（ NH₃-N ）exhibited significant increasing trends.Chlorophyll-a （Chl-a）remaiedelativelystable，andthevariatiosintsesixwaterqualityindicatorsdemonstrateddierencesacrossmultipletie scales.ThenualaverageTrophicLevelIndex（T）ofYingLkeehibitedatrendoffrstecreasingandthenincreasing，osstetly falling within the mesotrophic state，primarily influenced by TP ， Chl-a ，and SD.The average TLI was highest in autumn，lowest in spring，andslightlyhigherduringtheainysasoncomparedtothedryseasonTheimpactofmeteorologicalconditionsonwaterquality indicators in YingLakeis highly complex and exhibitsa time lag ，with most indicators being significantly influenced by preceding precipitation and temperature.

Keywords：meteorological conditions；water quality；eutrophication；trophic level index（TLI）；Ying Lake

前言

湖泊作為一種重要的自然資源，具有防洪、航運、供水、旅游、漁業(yè)和氣候調節(jié)等多種功能。隨著人類活動強度的增加及自然環(huán)境的變化，湖泊水質環(huán)境受到嚴重威脅。在全球氣候變化背景下，氣象條件對水體理化特征的影響逐步成為研究熱點。安國英等[1研究表明洱海綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)與年平均氣溫呈正相關，與年降水量呈負相關;高習等[2]研究發(fā)現(xiàn)氣象要素對水質的pH值、溶解氧、高錳酸鹽和總氮的監(jiān)測值均有影響；何瑩等[3指出星云湖湖體水溫與綜合營養(yǎng)指數(shù)及綜合污染指數(shù)顯著正相關；王思汗等4研究表明峽谷型水源水庫蓄水過程水質受入庫徑流與水體分層結構共同影響。

瀛湖是安康水電站大壩攔蓄漢江形成的人工湖，是南水北調中線工程丹江口水庫的重要水源地，承擔著丹江口水庫 60% 的供水量。近年來，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人類活動的加劇，瀛湖富營養(yǎng)化問題日益凸顯。學者們先后對瀛湖水環(huán)境現(xiàn)狀[5]、高pH 值原因[6、富營養(yǎng)化特征[]等方面展開研究，但還缺乏對水質變化與氣象條件關聯(lián)的研究。籍此，文章利用逐月氣象和水質觀測數(shù)據(jù)，分析瀛湖水質變化特點及其與氣象因素間的內(nèi)在聯(lián)系，以期為庫區(qū)水環(huán)境保護與治理提供科學參考，確保“一泓清水永續(xù)北上”。

材料與方法

1. 1 研究區(qū)概況

安康瀛湖水庫位于安康市城區(qū)西南 16km 處，位于漢江主干道，是安康水電站大壩攔蓄漢江干流水體水形成的人工湖，庫區(qū)面積 77.5km² ，庫容26億 m³ ，平均水深100余米，具有供水、發(fā)電、防洪、航運、旅游和漁業(yè)等功能。庫區(qū)地形狹窄，河道彎曲，湖內(nèi)有島嶼和半島40余處，溝灣百余處，素有\(zhòng)"陜西千島湖”之稱。該水庫共有蒿坪河、流水河、王家河、沙溝河、東香河、嵐河、任河、洞河、大道河等9條支流匯人，承擔著南水北調中線工程水源涵養(yǎng)的重要使命。

1.2 數(shù)據(jù)與方法

文章選取瀛湖壩前監(jiān)測點（ ^′108^°53^′35^′′E，32^°36^′ 55^′′N ）的高錳酸鹽指數(shù)（ COD_Mn ）、總磷（TP）、總氮（TN）、氨氮（ NH₃-N^? ）、葉綠素： a（Chl-a） 、透明度（SD）共6類水質監(jiān)測數(shù)據(jù)，均來自生態(tài)環(huán)境部地表水水質自動檢測實時數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)（https：//szzdjc.cnemc.cn：8070/GJZ/Business/Publish/Main.html），依次統(tǒng)計春季（3月-5月）、夏季（6月-8月）、秋季（9月-11月）、冬季（12月-次年2月）季節(jié)平均值，雨季（5月-10月）和枯季（11月-次年4月）平均值，以作為季節(jié)、雨旱季水質時間序列。2017年-2023年逐月降水量、平均氣溫、日照時數(shù)皆源自安康市統(tǒng)計局（https：//tjj.ankang.gov.cn/）。

水質指標參考《地表水環(huán)境質量評價辦法（試行）》[8]、《地表水環(huán)境質量標準》（GB3838－2002）[9]進行單因子評價。水體富營養(yǎng)化程度依據(jù)綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)（TLI）進行判斷，具體計算方法參見《湖泊（水庫）富營養(yǎng)評價方法及分級技術規(guī)定》[10]，同時將營養(yǎng)狀態(tài)分為5級：貧營養(yǎng)（ TLIlt;30 ）、中營養(yǎng)（ 30? TLI?50 ）、輕度富營養(yǎng)（ 5070 ）。

2 結果與分析

2.1 瀛湖庫區(qū)水質變化特征

2.1.1 水質指標變化

整體上來看，2017年-2023年瀛湖庫區(qū)年均高錳酸鹽指數(shù)（ COD_Mn ）、總氮（TN）和透明度（SD）皆呈波動下降趨勢，且年內(nèi)變異程度表現(xiàn)出減少態(tài)勢（如圖1所示）。其中， COD_Mn 下降趨勢最為明顯（ Plt;0.05 ），由初期的 2.48mg/L 減少至末期的1.70mg/L ，水質標準由ⅡI類 （2～4mg/L ）轉好為I類0 ≤2mg/L ）;TN 濃度變化范圍介于 1.07～1.33mg/L 但均屬于IV類水 （1.0～1.5mg/L） 。SD由2018年的2.51m 逐漸下降至2023年的1. 25m ，回落至2017年平均水平 （1.31m） ），表明瀛湖水體混濁程度有所增加。瀛湖葉綠素a（ Chl-a） 年均濃度基本上穩(wěn)定在7～10μg/L 之間，其中2019 年和2022年分別高達37.77μg/L.23.41μg/L ，處于中 （26～64μg/L ）、輕（ 10～26μg/L ）富營養(yǎng)水平。總磷（TP）、氨氮（ NH₃ -N）整體上均呈顯著增加趨勢（ Plt;0.05 ），年均濃度由2019年之前的 0.02mg/L 增加至之后的 0.12～ 0.21mg/L 左右，水質標準由ⅡI類（ 0.01mg/L～ 0.025mg/L 轉為 v 類 （0.1mg/L～0.2mg/L） ，表明TP已成為瀛湖庫區(qū)主要污染物。

由圖1可知，研究區(qū)各水質指標的變異系數(shù)由大到小依次為 Chl-a（114.05%）gt;TP（87.99%）gt; NH₃-N（52.09%）gt;SD（43.95%）gt;COD_Mn（22.82%） （204號gt;TN（13.88% ），充分說明了瀛湖水質月變化具有顯著差異性。具體看， Chl-a 月均濃度變化達到高變異程度，其中最高和最低值分別為 26.16μg/L （4月） 、9.31μg/L（12 月），其中半數(shù)月份處于Ⅱ類水平 （1.6～10μg/L） 。TN濃度在3月-9月較低，均低于 1.2mg/L ，其中又以8月的 1.04mg/L 最低，冬季12月-2月達到最高 （1.25～1.26mg/L） ，處于IV類水平 （1.0～1.5mg/L） ）月份占研究時段內(nèi)總月份的 90.7% ；TP濃度在3月-6月較低 （0.08mg/L～ 0.09mg/L ），其他月份則變化在 0.11～0.13mg/L 之間，其中月均濃度高于 0.2mg/L 月份占研究時段內(nèi)總月份的 31.4% 。SD在夏末秋初的8月－10月份最低 （1.17m～1.25m） ，在冬季2月份最高 （1.97m） _，其他月份則變化在 1.5～1.7m 之間。 COD_Mn 濃度在夏秋季的7-11月偏高，月均濃度變化在 2.03mg/L ～2.26mg/L 之間，處于Ⅱ類水質標準，而其他月份則變化范圍介于 1.70mg/L～1.96mg/L_? 。 NH₃-N 在7-次年1月偏高 10.14mg/L～0.19mg/L） ，2月^-6 月份偏低 （0.11mg/L～0.13mg/L） 。

此外，瀛湖庫區(qū)各水質指標的季節(jié)平均表現(xiàn)不一，其中TP、TN 和SD最高值均出現(xiàn)在冬季，但最低值分別出現(xiàn)在春、夏和秋季；Chl-a濃度在春季達到最高（ ：19.82μg/L ），冬季最低（ 10.55μg/L ）；COD_Mn 和 NH₃-N 濃度秋季達到最高，最低值分別出現(xiàn)在冬、春季。進一步統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，瀛湖庫區(qū)雨季Chl-a，TP，COD_Mn，NH₃-N 平均濃度高于旱季，分別比旱季高出 13.95%.13.30%.5.41%.16.73% ：TN和SD則是雨季平均濃度低于旱季，分別比旱季低 50.7%.18.09% 。以上足以表明瀛湖庫區(qū)6項水質指標變化具有多時間尺度差異。

（注：圖中數(shù)據(jù)表達方式均為平均值 ± 標準差，下同。）

2.1.2綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)變化

根據(jù)湖泊（水庫）營養(yǎng)狀態(tài)評價方法[10]，使用高錳酸鹽指數(shù)（ COD_Mn ）、總磷（TP）、總氮（TN）、葉綠素a（ Chl-a） ）、透明度（SD）5個指標計算瀛湖2017年-2023年逐月水質的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)（TLI）。如圖3所示，瀛湖年均TLI表現(xiàn)出先減后增態(tài)勢，且皆處于中營養(yǎng)狀態(tài)[10]，其中2017 年－2018 年期間減少了4.79，隨后持續(xù)增加至2023年的49.07，達到研究時段最高值，表明瀛湖水庫可能面臨著富營養(yǎng)化風險。整體而言，瀛湖年內(nèi)月均TLI表現(xiàn)出增加-穩(wěn)定-減少的階段變化特征，其中2月-7月逐月凈增加3.52，7月-11月保持穩(wěn)定在45.58＼～46.73之間，隨后12月－2月呈減少態(tài)勢。需要注意的是，極少數(shù)月份（ 6% ）的TLI超出了50以上，達到了富營養(yǎng)化水平，其中以2023年4月最為典型（52.48）。進一步統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，瀛湖庫區(qū)秋季平均TLI最高（46.04），夏季（45.45）、冬季（44.01）次之，春季（43.42），意味著雨季（45.41）略高于旱季（43.62）。

2.1.3水質指標與TLI變化關系

研究時段內(nèi)瀛湖庫區(qū)TLI與 Chl-a，TP，TN，SD COD_Mn 5個水質指標的相關系數(shù)顯示（如表1所示），月和季節(jié)尺度TLI與 Chl-a.TP 皆呈極顯著正相關（ Plt;0.01 ），與SD皆呈極顯著負相關（ ：Plt;0.05） ，表明瀛湖庫區(qū)水體富營養(yǎng)化主要受 TP，Chl-a 和SD影響。此外，月和季節(jié)尺度 Chl-a 與 TN、SD 皆呈極顯著負相關（ Plt;0.01? ），可能與瀛湖水體藻類密度一定范圍內(nèi)隨著氮素的增加而不斷減少或者藻類生長消耗了大量的氮素有關。月和季節(jié)尺度TN與SD均表現(xiàn)出極顯著正相關（ Plt;0.01 ），月尺度TP與SD、COD_Mn 皆表現(xiàn)出顯著負相關（ ?Plt;0.05 ）

2.2氣象條件對水質指標的影響

通過統(tǒng)計瀛湖庫區(qū)水質指標與月降水量、平均氣溫、日照時數(shù)的Spearman相關系數(shù)，并進行顯著性檢驗，如表2所示。瀛湖庫區(qū) Chl-a 與當月和上月的降水量、平均氣溫呈顯著正相關（ Plt;0.05 ），且與上月氣象因子的相關性更強，表明Chl-a與降水、氣溫之間存在時滯響應。降水量的增加可攜帶大量的營養(yǎng)物質來改變藻類生物量，氣溫升高可通過大氣-湖泊表面的熱量交換從而導致水溫升高，進而顯著影響

Chl-a濃度。TP是導致水體富營養(yǎng)化的重要元素之一，與降水、平均氣溫的相關性由當月至上2個月逐漸增強，TN與當月和上月平均氣溫、上月及上2個月日照時數(shù)呈顯著負相關（ ?Plt;0.05? ，說明TP、TN與氣象因子之間存在更為明顯的時滯響應。盡管瀛湖TP與降水、平均氣溫的正相關性不顯著（ Pgt;0.05 ，但水-氣熱量交換能夠提高微生物的活性從而促進底泥磷釋放，降水多導致地表徑流增加，使富含磷的表土層被侵蝕而進入瀛湖，從而使水體含磷量增加。在溫度高、日照時數(shù)長、光照強的氣象條件下，因水生植物生長需要吸收、降解水體中的氮，進而使得水體中氮濃度下降。SD與當月降水量、上月氣溫和日照時數(shù)等皆呈顯著負相關（ Plt;0.05） ，表明瀛湖水體在雨熱同期（4-10月）透明度降低。 COD_Mn 和 NH₃-N 皆與前兩個月的降水、氣溫呈顯著正相關（ Plt;0.05 ，且與上2個月的相關程度更為明顯。 COD_Mn 濃度變化與泥沙密切相關，前期降水偏多、平均氣溫偏高的氣象條件下，泥沙中有機質的釋放及農(nóng)藥、化肥隨徑流過程進入瀛湖，引起 COD_Mn 濃度升高。綜合來看，氣象條件對瀛湖水體水質指標的影響具有較強的復雜性、區(qū)域性以及時滯性。

3結論

通過分析2017年-2023年安康市瀛湖水質和氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)，研究發(fā)現(xiàn)瀛湖庫區(qū)6項水質指標年均值呈現(xiàn)波動變化，其中 COD_Mn 、TN和 SD 皆呈波動下降趨勢，TP和 NH₃-N 整體上呈增加趨勢，且月、季節(jié)、雨、旱季變化具有顯著差異性。同時，瀛湖年均綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)先減后增，整體處于中營養(yǎng)狀態(tài)，主要受TP、Chl-a和SD 影響。季節(jié)平均 TLI呈現(xiàn)出秋季（46.04） gt; 夏季 （45.45）gt; 冬季（44.01）gt; 春季，雨季（43.42）略高于旱季（43.62）的趨勢。瀛湖庫區(qū) Chl-a，TPΩ，COD_Mn 和 NH₃-N 皆與前期降水、氣溫呈正相關，SD、TN與前期降水、氣溫呈負相關，這表明氣象條件對瀛湖水質指標的影響具有較強的復雜性以及時滯性。因此，未來應加強對瀛湖區(qū)域氣象條件的監(jiān)測和預警，同時加強污染源控制，以實現(xiàn)瀛湖水質的長期穩(wěn)定和持續(xù)改善。

參考文獻：

[1]安國英，郭兆成，葉佩.云南大理地區(qū)1989年-2019

年期間氣候變化及對洱海水質的影響[J].現(xiàn)代地質，2022，36

[2]高習，韋英英，關哲忠.氣象條件對山美水庫水質的影響分析[J].農(nóng)業(yè)災害研究，2023，13（9）：148-150.

[3]何瑩，祁云寬.星云湖水質季節(jié)性變化及成因分析[J].四川環(huán)境，2023，42（6）：61-67.

[4]王思汗，李元來，劉茜，等.峽谷型水源水庫蓄水過程水質變化特征及其影響要素[J].環(huán)境科學研究，2024，37（3）：563-571.

[5]周繼術，馮鵬，于海波，等.安康水庫水環(huán)境現(xiàn)狀研究[J].水生態(tài)學雜志，2019，40（1）：9-14.

[6]葛光環(huán)，王秋利，寇坤，等.陜西瀛湖水中高pH值原因分析及防控對策研究[J].環(huán)境科學與管理，2022，47（10）：89-93.

[7]豆艷霞，何云勇，馮莎.瀛湖水質變化特征及富營養(yǎng)化控制研究[J].四川環(huán)境，2023，42（4）：150-155.

[8]環(huán)境保護部辦公廳.地表水環(huán)境質量評價辦法（試行）[R].北京：環(huán)境保護部，2011.

[9]國家環(huán)境保護總局，國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.地表水環(huán)境質量標準（GB3838-2002）[S].2002.

[10]中國環(huán)境監(jiān)測總站.湖泊（水庫）富營養(yǎng)化評價及分級技術規(guī)定[R].北京：中國環(huán)境監(jiān)測總站，2001.