石塘湖溶解氧分布特征及相关因素分析

黄华龙

（安庆市环境监测中心站，安徽 安庆246000）

0 引 言

溶解氧（dissolved oxygen，DO）是指溶解在水中的分子态氧。湖水中DO主要来源于大气中氧的溶解和浮游生物光合作用，消耗途径则主要包括水生生物的呼吸作用和有机物质的降解。另外，水体受有机、无机还原性物质污染时DO也会降低。当水中DO含量小于5mg／L时，便会对水生生物的生存产生不利影响；低于2mg／L时，会导致鱼虾窒息死亡，厌氧菌繁殖，大多数藻类无法生存［1］。

DO是考核湖水水质的重要指标之一。《地表水环境质量标准》（GB3838－2002）列有监测项目共计109项，其中基本项目24项，溶解氧是其中之一的必测项目。该标准给出了按水域功能划分标准类别，规定Ⅰ类～Ⅴ类水体溶解氧的标准浓度限值为7.5～2.0mg／L［2］。从安庆市近些年发生的湖库鱼塘水污染事件来看，现场测定项目主要是pH值、DO、电导率等项目。由于使用便携式测定仪现场读取数据，能及时提供信息，为管理部门决策提供依据。

石塘湖是安庆市重要的天然淡水湖，位于市郊宜秀区杨桥镇，离安庆城区仅10km。湖中心位置117°06′4.15″E、30°37′44.24″N，水域面积23.3km2，平均水深1.52m，最大水深2.5m［3］。湖水主要依赖地表径流及降水补给，近年来也接纳少量市区生活污水和工业废水排放。石塘湖是安庆市破罡湖水系的一部分，其水质通过破罡湖最终汇入长江，对下游水质产生一定影响。石塘湖是一个集生活用水、农业灌溉、渔业养殖和观光休闲等多功能于一体的湖区，同时也是安庆市饮用水备用水源地，其水质优劣备受关注。由于近年来水产养殖力度加大，水生植被减少，该湖已发生富营养化，藻类大量繁殖，水色加深，水质变坏［4］。2004年7月，安庆市政府将石塘湖备用水源工程和石塘湖截污工程列入当年城市大建设实施的重点工程，由水利部门牵头开展石塘湖整治规划工作，各部门协力推进石塘湖水环境综合治理工程的实施。本文是在2014年1～12月进行的对石塘湖水质监测资料的基础上，分析该湖DO分布特征和其相关的影响因子，探讨出目前石塘湖水质状况的一般规律。

1 数据来源

石塘湖是一东西窄、南北长的浅水湖，其水域面积23.3km2，为中型湖区［5］。根据湖区的地形地貌、水深、鱼群活动区域、周围居民点等情况，按照水流方向，依次布设共10个监测点位（图1）。其中，1#、2#点为湖区入水点，主要承接市区跃进大桥河道水、大龙山山涧水，3#～6#为深水区，是鱼群主要活动区域，其中5#为水上体育运动竞赛区域，7#、8#为浅水区和岸边区、附近有水上娱乐休闲中心，9#为两股水流的交汇口，10#为出水点，湖水流出方向为破罡湖。

为观察石塘湖DO的水平分布，在1#～10#点水面下0.5m处测定DO值。为观察湖中DO垂直分层状态，在3#～6#深水区的每个采样点布设三个监测垂线点，即水面下0.5m、水底上0.5m以及1／2的斜温层处各设一个点。

DO测定仪器为美国YSI－550A型溶解氧便携式测定仪，其不锈钢探头超重易沉水中，方便读数。现场还进行水温、pH值、电导率、透明度测定，同时取得水样带回实验室分析，项目为CODmn、叶绿素a等项目。采样时间为2014年1～12月，每月一次，在月初某天进行。

2 结果讨论

2.1 DO水平分布情况

表1为2014年1～12月石塘湖各测点水面下0.5m处DO浓度值，全年测量时水温6.7～29.6℃，大气压约1012hPa左右，DO测定浓度值均低于水中饱和值［6］。DO浓度值随气温、水温呈负相关趋势分布。全年春季（2～4月）DO值较高，平均值为9.62mg／L，最高值为11.54mg／L（1.8℃）；秋季（8～10月）DO值较低，平均值为6.39mg／L，最低值为5.88mg／L（29.7℃）；夏季和秋季 DO 平均值分别为6.97mg／L、9.07mg／L。石塘湖作为安庆市的备用饮用水源地，其水质应达到《地表水环境质量标准》（GB3838－2002）Ⅲ类要求，即DO值≥5mg／L，从表2判定2014年石塘湖DO值高于该标准限值，水质呈优良状态。

表1 1#～10#点表层DO结果值（mg／L）

表1显示，1#、2#、7#、8#全年DO浓度值低于其它点位的浓度值，与这些点所处的断面宽度窄、为岸边区和浅水区有关。由于测点所处的区域面积小，湖道浅，水速快，加之1#、2#点承接着市区跃进大桥少量污水、7#、8#点为水上休闲娱乐区域，人为干预因素多，因此，使DO数值明显偏高。

2014年石塘湖DO平均值为8.01mg／L，高于“十一五”期间石塘湖DO每年平均值［7］。2006年到2010年期间，石塘湖每年DO平均值为7.51mg／L、7.34mg／L、5.62mg／L、6.05mg／L、6.95mg／L，说明2011年之后实行的禁止鱼料投放喂养、禁入工业废水和生活污水、消除水体富营养化措施，使石塘湖水质有明显改善。

2.2 DO垂直分布情况

石塘湖是破罡湖水系的一个分支，出水进入破罡湖最终汇入长江，其水位随江水的涨落而定，另外安庆梅雨天多为6月中旬，因此每年的6～9月为丰水期，湖中的水位最高。从表2和图2看出，3#点全年DO值呈现明显的季节性变化：夏秋季表底层DO浓度值大于春冬季，6～8月变化明显，且7月、8月DO小于4mg／L，出现厌氧状态。对比同期水温T、叶绿素a（chla）数据，发现这一时期，水位最深，温度分层变化明显，底层叶绿素a局部升高。叶绿素a是判定湖泊富营养化一个重要的指标［8］。由于过去一段时期，提倡在石塘湖发展规模养殖，投进大量富含氮、磷饲料喂养鱼虾；同时又承接市区部分工业废水和杨桥镇居民生活污水，所以水质总体质量下降。3#点位于石塘湖进水区域，湖底沉积着一些受过去污水影响的底泥，加上20℃以上环境适合藻类生长，因此7、8月出现底层厌氧、叶绿素a升高的情况。分析4#、5#、6#点监测结果，也出现类似的情况。

表2 3#点表层、中间层、底层DO等项目结果值

2.3 DO与水温、电导率、COD相关性

在对石塘湖1#～10#点测定DO同时，现场还进行水温（T）、pH值、电导率、透明度项目监测，取得的水样带回实验室分析，主要分析高锰酸盐指数（CODmn）、五日生化需氧量（BOD5）、氨氮（NH3－N）等项目。

水温T是影响DO的重要因素。春季气温较低，氧在水中的溶解度大。此时也是浮游植物开始大量繁殖的季节，适宜的光照和温度使得浮游生物进行光合作用释放大量的氧气，一部分溶解在水体，致使表层水体DO最大［9］。秋季气温较高，氧在水中溶解度低，此时鱼类活动量和活动区域较大，耗散了大量的氧，使得水体DO较低。电导率常用于间接推测水中离子成分的总浓度，这些离子有的会参加氧化还原反应，会消耗水中的DO。高锰酸盐指数CODmn作为水体受有机污染物和还原性无机物污染的综合指标，水体存在的还原性物质如亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物氧化时会消耗氧。

表3 1#～10#点DO、T、电导率、CODMn目年平均结果值

表4 DO与T、电导率、CODmn相关性检验

由表3、表4、图3，在显著水平a＝0.01，即被比较的二组数据可能有99%显著性差异时，DO与T、电导率、CODmn相关系数分别为－0.9767、0.8978、－0.875，其绝对值均大于r临界值0.7079。经过t检验，均呈显著性意义，其中DO与相关性最好，为非常有显著意义［10］。

3 结论和建议

（1）石塘湖表层DO值≥5mg／L，高于《地表水环境质量标准》（GB3838－2002）Ⅲ类标准限值，水质呈优良状态。DO水平分布特征是深水区点位值高于浅水区点位值，垂直分布特征为水温较低时，表层、中间层和底层浓度值差别不大，但在水温较高时，差别较大。

（2）DO与T、电导率、CODmn相关系数分别为－0.977、0.896、－0.878，均大于r临界值0.7079。经过t检验，均呈显著性意义，其中DO与相关性最好，为非常有显著意义。

（3）7、8月一些深水区点位出现底层厌氧、叶绿素a升高的情况，表层CODmn≥8mg／L，水质呈富营养化状态。

（4）石塘湖属城郊浅水湖泊，和长江中下游其它地区一样，正面临着湖泊富营养化问题［11］。作为安庆市饮用水备用水源地，关系到市民的用水安全，其重要性不言而喻。要在截污和治理上下功夫，通过禁止水产品人工养殖，还原石塘湖原生态环境，以逐步消除水质富营养化，保护好水源地。

1 杨丽娜，李正炎，张学庆.大辽河近入海河段水体溶解氧分布特征及低氧成因的初步分析［J］.环境科学，2011，32（1）：（51－58）.

2 GB 3838－2002.地表水环境质量标准［S］.

3 张清慧，董旭辉，陈诗越，等.安徽省石塘湖过去百余年湖水总磷浓度的定量重建［J］.生态与农村环境学报，2013，29（4）：（494－499）.

4 张欢欢，艾敬.安庆石塘湖大量鱼蟹死亡［EB／OL］.（2008－07－18）［2012－12－14］.http：／／ah.an huinews.com／syste m／2008／07／18／002068320.shtml.

5 HJ／T 2.3－93.环境影响评价技术导则 地面水环境［S］.

6 国家环保总局.水和废水监测分析方法［M］.4版，北京：中国环境科学出版社，2002，207－209.

7 徐开宇，章宜洁，魏迎宪，等.安庆市环境质量报告书［R］.安庆：安庆市环保局，2001：132－133.

8 安徽省环境监测中心站.安徽省环境质量报告书编写方案［OE］.合肥，2011.

9 殷燕，吴志旭，刘明亮，等.千岛湖溶解氧的动态分析特征及其影响因素分析［J］.环境科学，2014，35（7）：2539－2546.

10 中国环境监测总站.环境水质监测质量保证手册［M］.2版，北京：化学工业出版社，1994，288－305.

11 秦伯祥.长江中下游浅水湖泊富营养化发生机制与控制途径初探［J］.湖泊科学，2002，14（3）：193－202.