抚仙湖水体透明度及主要影响因子变化分析

杨世莉，何 莹，祁云宽

（玉溪市生态环境质量分析中心，云南 玉溪 653100）

0 引言

抚仙湖是我国著名的高原深水断陷湖泊，水质优良，但近年来湖泊富营养化趋势明显，浮游植物生物量和物种丰富度逐渐增加，土著鱼种类愈来愈少，水生植物群落在结构组成上发生了重大变化。水体透明度是水体能见程度的一个量度，也是评价水体富营养化的一个重要指标。抚仙湖水体透明度在20世纪八、九十年代呈快速下降趋势，这种趋势既反映了湖泊水生态环境健康面临的威胁，也是对湖泊水生态环境逐步恶化的预警。近10多年来随着湖泊保护治理工作力度的加强，抚仙湖的水体透明度总体趋于稳定。本文基于对抚仙湖历年及“十三五”期间水环境资料进行的系统分析讨论，结合实地调查研究，进一步论述了抚仙湖水体透明度及其主要影响因子的变化情况，预判其水体透明度下降的风险，并提出初步对策。

1 研究背景与方法

1.1 研究区域介绍

抚仙湖系珠江源头第一大湖，湖形似葫芦，北宽而深，南窄而浅，中间细长如颈。当湖水位1723.35 m时，湖长约31.4 km，湖最宽处约11.8 km，最大水深158.9 m，平均水深95.2 m，湖岸线总长100.8 km，水面面积216.6 km2。抚仙湖是我国水质优良的淡水湖泊之一，蓄水量占九大高原湖泊蓄水总量的68.3%，其相应蓄水量达206.2亿m3，最高蓄水位为1723.35 m，最低运行水位为1721.65 m[1]。

1.2 分析方法

本文引用水质数据来源于云南省生态环境厅驻玉溪市生态环境监测站，评价标准执行《GB 3838-2002 地表水环境质量标准》。抚仙湖常规监测点位为哨咀、尖山、湖心、路居，本文分析采用全湖平均数据，取算术平均值，数据统计分析采用EXCEL和SPSS软件，并使用Spearman模型进行相关性分析。结合抚仙湖在2002年水质出现较大波动的实际情况，仅对2002年以前和近10年两阶段的数据进行相关性分析，且由于1990年以前叶绿素a监测数据缺失，故2002年以前水体透明度与叶绿素a的相关分析仅采用1990年后的数据。

2 抚仙湖水体透明度变化情况

2.1 抚仙湖水体透明度历年变化情况

对抚仙湖历年监测数据分析发现，随着水体污染和富营养化趋势的加剧，抚仙湖的表层湖水透明度发生了显著的变化。1980年前后抚仙湖的最大水体透明度可高达11 m；自20世纪80年代开展抚仙湖水质监测以来至2002年，抚仙湖水体透明度呈持续下降趋势，从1980年平均7.9 m降低至2002年的4.11 m，1980-1990年的10a间，水体透明度直线降低了0.8 m，平均每年降低0.08 m；1990—2002年，水体透明度也呈波动下降趋势，平均每年降低约0.25 m。2003—2007年，抚仙湖水体透明度呈明显上升趋势，从2002年平均4.11 m上升至2007年的7.0 m；2006—2020年，抚仙湖水体透明度基本保持稳定，年均值范围为5.24～7.0 m，15a总均值为5.86 m。

图1 抚仙湖流域范围及例行监测点位示意图

近15a以来，抚仙湖水体透明保持稳定，象征着抚仙湖水生态环境系统有所好转并保持良好，这也说明随着“十一五”以来抚仙湖流域水污染治理及水生态修复工程的实施，水体中的污染物得以削减，水体富营养化上升趋势得到控制，水质保护取得了显著成效。

2.2 抚仙湖水体透明度“十三五”期间变化情况

“十三五”期间，抚仙湖各年平均水质综合类别均为Ⅰ类，水质状况优，水质总体保持稳定。“十三五”期间，抚仙湖水体透明度呈上升趋势，年均值范围为5.26～6.61 m，5a总均值为5.71 m，叶绿素a保持稳定，年均值范围为0.002～0.005 mg/L，5a总均值为0.004 mg/L。从年内变化看，“十三五”期间抚仙湖水体透明度月均值年内无显著变化规律，如图3多年平均所示，5a各月透明度平均值在5.14～6.24 m，其中2月最高、4月最低，基本维持在同一水平线上波动。

图3 抚仙湖水体透明度“十三五”期间变化趋势图

3 抚仙湖水体透明度及主要影响因子变化情况

3.1 水体透明度及主要影响因子变化情况

藻类、悬浮物和溶解性有机物作为影响湖泊水体透明度的主要因子，对湖泊水质有重要指示作用。藻类是影响抚仙湖透明度最主要、最直接的因子，如藻类等的浮游植物加速繁殖可导致湖泊水质及生态系统的急剧变化，其中变化最为明显的为水体透明度[2]。总氮、总磷是能够促进水体藻类增殖的主要驱动元素，湖体总氮和总磷浓度的升高会致使藻类增加而间接导致抚仙湖水体透明度下降。其次，湖泊中的悬浮物对其水体透明度也具有重要影响，在深水区域影响较弱，但在沿岸和河口区域较为明显。湖泊深水区域受水土流失和底泥悬浮的影响较小，悬浮物浓度较低，对透明度的影响较小；而沿岸浅水区受人类活动影响较大，受风浪冲刷，岸边水土流失和水底泥悬浮现象比较明显，悬浮物浓度较深水区大，特别在河口地区，水土流失现象较严重，水质普遍比深水区浑浊，透明度偏低。而抚仙湖作为典型的高原深水湖泊，全湖＞100 m水深的面积占全湖面积的45.5%，＜10 m的水深面积仅占4.3%，故湖体大部分区域水体透明度受悬浮物影响较小，且近年来由于抚仙湖水质的改善与保持较优水质状态，不再监测悬浮物这一指标，数据缺乏系统完整性，往年监测悬浮物指标是湖体省控以上点位数据，没有对河口及沿岸监测，故本文不再对悬浮物这一指标展开分析。相比于藻类和悬浮物，溶解性有机物对抚仙湖透明度下降存在一定影响，但影响微弱。因此，采用历年来抚仙湖中藻类数量、叶绿素a及水体透明度数据进行系统分析。

图2 抚仙湖水体透明度历年变化趋势图

20世纪80年代至2002年，抚仙湖浮游藻类数量明显增加，藻类和透明度的变化趋势相反，随着藻类数量的明显上升，透明度有明显下降趋势。水体中的叶绿素a反映了水体中藻类数量的多寡，抚仙湖水体中叶绿素a的变化趋势与其藻类的变化趋势基本一致，叶绿素a浓度变化也与透明度的变化趋势明显相反。自2003年以来，抚仙湖浮游藻类数量及叶绿素a增加趋势有所变缓，但总体仍呈上升趋势。

2010—2020 年，抚仙湖各年年均综合水质等级稳定保持在Ⅰ类。除2017—2019年叶绿素a有所上升外，其余指标基本保持稳定。采用Spearman秩相关系数法对抚仙湖水质中主要指标年均值进行污染趋势定量分析，溶解性有机污染物高锰酸盐指数近年呈平稳偏下降趋势，化学需氧量呈显著下降趋势，总磷、总氮、透明度、浮游藻类数量、叶绿素a及综合营养状态指数呈平稳偏上升趋势。

3.2 相关性分析

抚仙湖水体历年的叶绿素a及藻类数量仍存在不同程度的增加趋势，但透明度趋于稳定。为更准确了解抚仙湖水体透明度与其它相关指标间的关系，根据数据系统完整性并结合抚仙湖在2002年水质出现较大波动的实际情况，对湖体历年中两阶段的相关指标进行Spearman自相关性分析。1980—2002年抚仙湖水体透明度与藻类存在负相关关系，1990—2002年抚仙湖水体透明度与叶绿素也存在负相关关系，相关性均不显著；而近10a抚仙湖水体透明度与藻类数量及叶绿素a浓度不存在相关关系。

近年来，由于气候变化，区域降雨情况、湖体水温及水位均发生了一定波动变化。近10a内抚仙湖所在区域澄江市降雨有上升趋势，年均降雨范围为707.6～1151.1mm，2016年、2018年分别有两次降雨减少趋势；抚仙湖湖体水温也有上升趋势，年均水温波动范围在18～19.7℃，湖体水位呈先下降后回升趋势，总体波动平稳，年均水位波动范围在1719.92～1721.89m。降雨、水位、水温也可能对抚仙湖水体透明度及相关指标（藻类、叶绿素）产生影响，故对以上条件及湖体相关指标进行Spearman相关性分析。根据近10a数据分析结果发现，抚仙湖湖体的透明度、藻类与湖体水位、水温不存在相关关系，水体透明度与区域降雨存在显著负相关关系，综合营养指数与降雨、湖体水位、水温均存在显著正相关关系。

图4 抚仙湖水体透明度与藻类数量多年变化趋势图

图5 抚仙湖水体透明度与叶绿素a多年变化趋势图

表1 历年抚仙湖环境质量相关系数统计

图6 抚仙湖2010—2020年水体主要水质指标变化趋势图

表2 2011—2020年区域降雨、湖体水位、水温与综合污染相关系数统计

4 抚仙湖水体透明度下降环境风险及对策分析

抚仙湖透明度的下降，会造成深层水体的缺氧，影响水体中浮游生物、沉水植物、鱼类和其他生物的生存，削弱水体功能，促使水质恶化，打破原来的生态平衡，从而导致湖泊生态系统的恶性循环，加速湖泊富营养化趋势的发展。另外，透明度下降，水质感官变差，对抚仙湖旅游业的发展也会产生一定的负面影响。近年来，抚仙湖水体透明度下降趋势得到控制，湖体水质主要受区域降雨、湖体水位、水温的影响，但主要水环境指标浓度值及浮游藻类数量、叶绿素a仍呈增加趋势，抚仙湖水生态环境保护及水体透明度的保持依然面临较大压力。

要遏制抚仙湖富营养化趋势，提高水体透明度，需全面实施全流域水生态环境保护与治理，强化流域空间管控，持续推动保护区生态修复，持续推动建设“森林抚仙湖”；完善流域水资源保护与利用；加大流域水污染防治力度，持续完善城镇、农村污水收集处理体系，加快流域农业种植结构的全面深化优化升级，建立抚仙湖绿色可持续农业新模式；强化流域水环境综合管理，切实改善入湖河流水质；加强湖内水生态系统监测跟踪研究，为抚仙湖湖体藻类防控和流域环境保护治理提供技术支撑和保障；强化公众宣传教育建设，将环境保护意识和环境保护监督责任意识根植于公众心中，形成全社会共同参与的局面。

5 结论

（1）20世纪80年代至2002年，抚仙湖水体透明度呈快速下降趋势，而近10多年来，随着抚仙湖流域水生态环境保护与治理力度的加大，水体透明度下降的趋势得到遏制，且有一定回升，并逐步趋于稳定。

（2）抚仙湖水体透明度受浮游藻类、悬浮物和溶解性有机物因素的影响，其中藻类是主要影响因子，而氮、磷是导致水体藻类增殖的主要驱动因素。20世纪80年代至2002年，抚仙湖浮游藻类数量及叶绿素a明显增加，水体透明度快速下降，1980—2002年抚仙湖水体透明度与藻类及1990—2002年抚仙湖水体透明度与叶绿素间均存在负相关关系，故藻类和叶绿素a可能是造成水体透明度下降的主要原因。近10a来，虽然抚仙湖水体总磷、总氮、浮游藻类数量、叶绿素a及综合营养状态指数呈平稳偏上升趋势，但溶解性有机污染物呈平稳偏下降趋势，抚仙湖水体透明度也趋于稳定，水体透明度仅与区域降雨存在显著负相关关系，表明近年来抚仙湖保护治理较好，透明度主要受降雨的影响。

图7 抚仙湖2011—2020年区域降雨及湖体水位变化趋势图

图8 抚仙湖2011—2020年湖体水位及水温变化趋势图

（3）现阶段的湖泊保护工作成效并不能预计未来抚仙湖水体透明度是否还会有下降的趋势，若抚仙湖水体透明度的下降重现，这会对湖泊水生态环境造成较大影响。近10a抚仙湖水体总磷、总氮浓度值及浮游藻类数量等指标呈平稳偏上升趋势，表明抚仙湖水生态环境保护及透明度的保持依然面临较大压力。要遏制抚仙湖富营养化趋势，稳定并提高水体透明度，需全面持续地实施全流域水生态环境保护与综合治理。