Ｌａｋｅ Ｓｃｉ．（湖泊科学），２０１５，２７（３）：３７１－３７７ ｈｔｔｐ：∥ｗｗｗ．ｊｌａｋｅｓ．ｏｒｇ．Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｌａｋｅｓ＠ｎｉｇｈｓ．ａｃ．ｃｎ ⑥２０１５ ｂｙ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｋ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ 引水等综合整治后杭州西湖氮、磷营养盐时空变化（１９８５—２０１３年） 尤爱菊’，吴芝瑛 ，韩曾萃 ，杨俊 ，滑磊 （１：浙江省水利河ｉＺｌ研究院，杭州３１００２０） （２：杭州市西湖水域管理处，杭州３１０００２） 摘要：经引水等综合整治后，西湖外湖、西里湖总磷（ＴＰ）浓度累计下降５８％和７８％，总氮（ＴＮ）浓度累计下降１６．７％和 ７．７％，透明度提高１００％一２００％，富营养状态得到极大缓解．比较１９８６年治理前，西湖各湖区因来水、引水和排水格局差 异较大，ＴＰ浓度的年内变化特点及驱动因素也存在较大差异：杨公堤以西的上游湖区因优质水源补充ＴＰ浓度总体较低， 同时受流域降雨径流面源输入影响，呈现时段性升高；杨公堤和苏堤之间的中游湖区优质水源补充量最大，湖区水体更 新最快，ＴＰ浓度最低且变化相对最为稳定；苏堤以东的外湖区水体更新相对最慢，在夏、秋高温季节因底泥污染释放，ＴＰ 浓度出现峰值．因外来引水量大且未经脱氮处理，西湖各湖区ＴＮ年内变化基本与钱塘江取水口ＴＮ浓度变化一致，同时 因流域降雨径流面源输入而出现时段性波动．基于ＴＰ质量平衡模型分析，各湖区水质空间差异主要受水体年交换次数 影响，其次受单位水体的年污染负荷影响． 关键词：西湖；总磷；总氮；时空分布；影响因子 Ｓｐａｔｉａｌ ａｎｄ ｔｅｍｐｏｒａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｗｅｓｔ Ｌａｋｅ，Ｈａｎｇ・ ｚｈｏｕ，ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｗａｔｅｒ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｐｒｏｇｒａｍ（１ ９８５－－２０１ ３） ＹＯＵ ａｉｊｕ’，ｗＵ Ｚｈｉｙｉｎｇ ，ＨＡＮ Ｚｅｎｇｃｕｉ ，ＹＡＮＧ Ｊｕｎ ＆ＨＵＡ Ｌｅｉ （１：Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＨｙｄｒａｕｌｉｃｓ＆Ｅｓｔｕａｒｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００２０，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ） （２：Ｈａｎｇｚｈｏｕ Ｗｅｓｔ 妇Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１０００２，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ，ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ（ＴＰ）ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ５８％ａｎｄ ７８％，ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｎｉｔｒｏｇｅｎ（ＴＮ）ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ １６．７％ａｎｄ ７．７％，ａｎｄ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ ｒａｉｓｅｄ ｂｙ １００％ｔｏ ２００％，ｒｅｓｐｅｃ— ｔｉｖｅｌｙ，ｉｎ ｔｈｅ ｏｕｔｅｒ Ｗｅｓｔ Ｌａｋｅ ｎａｄ ｔｈｅ ｉｎｎｅｒ Ｗｅｓｔ Ｌａｋｅ．Ｅｕｔｒｏｐｈｉｃａｔｉｏｎ ｓｔａｔｕｓ ｗａｓ ｇｒｅａｔｌｙ ｒｅｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｋｅ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｓｉｔ— ｕａｔｉｏｎ ｂｅｆｏｒｅ ｔｈｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍ ｉｎ １９８６，ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｈｕｇｅ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓ ｉｎ ｉｎｆｌｏｗ，ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ ａｎｄ ｄｒａｉｎａｇｅ ｐａｔｔｅｒｎｓ， ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＴＰ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｖａｉｌａｔｉｏｎｓ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ｙｅａｒ ｎａｄ ｔｈｅｉｒ ｄｒｉｖｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ｈａｖｅ ｇｒｅａｔ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓ ｉｎ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｒｅｇｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｋｅ．Ｉｎ ｔｈｅ ｕｐｐｅｒ ｌａｋｅ ｒｅｇｉｏｎ ｌｏｃａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｗｅｓｔ ｏｆ Ｙａｎｇｇｏｎｇｄｉ，ＴＰ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｗａｓ ｌｏｗ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ ｏｆ ｈｉｇｈ ｑｕａｌｉｔｙ ｄｉｖｅｒｔｅｄ ｗａｔｅｒ．ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｉｎ ｃｅｒｔａｉｎ ｐｅｒｉｏｄｓ ｏｆ ｔｉｍｅ ｂｙ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｒｉａｎｆａｌｌ—ｒｕｎｏｆｆ ｎｏｎ—ｐｏｉｎｔ ｓｏｕｒｃｅｓ．Ｔｈｅ ｌａｋｅ ｒｅｇｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｙａｎｇｇｏｎｇｄｉ ｎａｄ Ｓｕｄｉ，ｒｒＰ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｗａｓ ｔｈｅ ｌｏｗｅｓｔ ａｎｄ ｉｔｓ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｗａｓ ｅｒｌａｔｉｖｅｌｙ ｓｔａｂｌｅ。ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｌｒａｇｅ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｈｉｇｈ—ｑｕａｌｉｔｙ ｄｉｖｅｒｔｅｄ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｆａｓｔｅｓｔ ｗａｔｅｒ ｅｘｃｈａｎｇｅ．Ｉｎ ｏｕｔｅｒ ｌｋａｅ ａｒｅａ ｌｏｃａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｅａｓｔ ｏｆ Ｓｕｄｉ，ｗａｔｅｒ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｗａｓ ｓｌｏｗ，ａｎｄ ＴＰ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｒｅａｃｈｅｄ ｔｈｅ ｐｅａｋ ｉｎ ｓｕｍｍｅｒ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ ｒｅｌｅａｓｅ．Ｄｕｅ ｔｏ ｌｒａｇｅ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ ａｎｄ ｂｅｉｎｇ ｌａｃｋ ｏｆ ｄｅｎｉｔｒｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ＴＮ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｗｅｓｔ Ｌａｋｅ ｗｅｒｅ ｔｈｅ ｓａｎｌｅ ａｓ ｔｈａｔ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｔａｋｅ ｒｉｖｅｒ，Ｑｉｎａｔａｎｇ Ｒｉｖｅｒ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ａｐｐｅａｒｅｄ ｔｏ ｌｆｕｃｔｕａｔｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓａｌｎｅ ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ ｔｉｍｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｉａｎｆａｌｌ—ｒｕｎｏｆｆ ｎｏｎ—ｐｏｉｎｔ ｓｏｕｒｃｅ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ＴＰ ｍａｓｓ ｂａｌａｎｃｅ ｍｏｄｅ１．ｔｈｅ ｓｐａｔｉａｌ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｗａｓ ｐｒｉｍａｒｉｌｙ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｔｉｍｅｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｅｘｃｈａｎｇｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｏｌｌｕｔａｎｔ ｌｏａｄ ｐｅｒ ｖｏｌｕｍｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｗｅｓｔ Ｌａｋｅ；ｔｏｔａｌ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ；ｔｏｔｌａ ｎｉｔｒｏｇｅｎ；ｓｐａｔｉａｌ ａｎｄ ｔｅｍｐｏｒａｌ ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎｓ；ｉｍｐａｃｔ ｆａｃｔｏｒｓ 杭州西湖是驰名中外的游览胜地．由于种种原因，水质一度长年不佳，水体呈富营养化，降低了西湖的 ・国家水体污染控制与治理科技重大专项（２０１２ＺＸ０７１０１－００７－００５）资助．２０１４—０３—１９收稿；２０１４—１０—２８收修改 稿．尤爱菊（１９７４～），女，博士，教授级高级工程师；Ｅ—ｍａｉｌ：ｙｏｕ６＠ｚｊｗａｔｅｒ．ｇｏｖ．ｃａ． 尤爱菊等：引水等综合整治后杭州西湖氮、磷营养盐时空变化（１９８５—２０１３年） ３７３ １不同时期ＴＰ、ＴＮ治理成效 西湖水质的常态化监测工作始于１９９８年，此前仅有零星监测资料，此后监测站点和指标不断调整，至 目前共设有ｌ５个覆盖各湖区及主要入湖支流的监测点．杨公堤以西的上游湖区及支流常规监测站主要建 设于综合整治后，故本次采用中游湖区和下游湖区的水质监测资料，分析西湖ＴＰ、ＴＮ ４个时期的变化特点 及治理成效．分析的４个时期为：①１９８５—１９８６年，反映西湖综合治理前的本底情况；②１９８７—２００２年，主 要反映西湖环湖污染源综合治理、流域治理、底泥疏浚和从钱塘江直引２０００×１０ ｔ／ａ水量的综合治理效果； ③２００３—２０１０年，主要反映西湖引水规模扩大至４０×１０ ｔ／ｄ，湖区优化进出水口布局后的整治效果； ④２０１１—２０１３年，主要反映西湖部分湖区实施生态修复工程的整治效果．另根据２００８—２０１１年各站点水 质监测结果，同一湖区的不同监测点水质年内变化基本同步，且相同指标监测值较为接近，故本次研究分别 选用西里湖、外湖监测点为中游湖区、下游湖区的代表站点；后文分析中以茅家埠监测点为上游湖区代表 站点． １．１ ＴＰ治理成效 西湖综合整治工程实施后，由于入湖污染物得到有效控制，引大量优质水带来湖区水体年交换次数增 加，水体ＴＰ浓度峰值、均值都显著下降．西里湖不同时期的ＴＰ平均浓度分别下降１７％、６０％和３４％，全时 期累计下降７８％；最大浓度在治理过程中略有上升，在后两个时期则分别下降５４％和５９％，全时期累计下 降７６％．外湖不同时期ＴＰ的平均浓度分别下降２０％、３５％和１９％，全时期累计下降５８％；最大浓度下降 １２％、２８％和３１％，全时期累计下降５６％．两个湖区最小浓度变化不大，故ＴＰ变幅大大降低，湖泊水质更为 稳定（表１）． 表１不同治理时期西里湖、外湖ＴＰ浓度变化 Ｔａｂ．１ Ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＴＰ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｎｅｒ Ｗｅｓｔ Ｌａｋｅ ａｎｄ ｏｕｔｅｒ Ｗｅｓｔ Ｌａｋｅ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｐｅｒｉｏｄｓ 阶段治理效果为该时期ＴＰ浓度变化量占该时期结束时ＴＰ浓度的百分比 另外，不同时期因湖泊水质的主要影响因子不同，呈现不同的空间分布特征．１９８５—１９８６年综合治理前 及１９８７—２００２年治理阶段，湖区水质主要受流域污染负荷影响，因西里湖直接承接流域负荷，故 ｒＰ空间上 呈现西里湖较高、外湖略低的特征．２００３—２０１０年治理阶段，钱塘江大规模引水（经预处理）实施后，引水布 局对湖区水质影响较大，因引水先进入西里湖湖区，大量优质的补充水源极大提高了西里湖湖区的水体更 新能力，使得西里湖ＴＰ浓度得到大幅下降；而通过苏堤桥孔扩散至外湖后，立即与外湖水体掺混，浓度升 高，浓度梯度迅速减小，对水体的稀释、更新能力减弱，故外湖水质的改善程度相对较低．２０１１—２０１３年治理 阶段，在综合因素作用下，西里湖沉水植物生态系统开始发挥作用，湖区水质进一步得到改善，而外湖ＴＰ浓 度的下降主要是上游西里湖来水浓度降低所致，故改善幅度相对较小（表１）． １．２ ＴＮ治理成效 相对于ＴＰ，不同时期ＴＮ的变化幅度较小，外湖平均浓度总体下降１６．７％，西里湖下降７．７％．西湖引水规 模扩大后，并未作源水的脱氮预处理，因此ＴＮ浓度的下降主要得益于西湖入湖污染源的综合整治．根据相关 测算，一期综保工程实施后，直接或渗排的入湖ＴＮ负荷减少１６．９９ｔ／ａ ．流域来源的ＴＮ和引水携带的ＴＮ均 ３７４ ．，．Ｌａｋｅ Ｓｅｉ．（湖泊科学），２０１５，２７（３） 先进入西里湖，经其滞蓄后至下游湖区，均值、最大值浓度均略有下降，故外湖改善程度略高于西里湖（图２） 西里湖 ｇ１１９８５－１９８６年 外湖 ］１９８５—１９８６年 ［三 、 置 平均值 最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 图２不同治理阶段西里湖及外湖ＴＮ浓度变化 Ｆｉｇ．２ Ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＴＮ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｎｅｒ Ｗｅｓｔ Ｌａｋｅ ａｎｄ ｏｕｔｅｒ Ｗｅｓｔ Ｌａｋｅ ｉｎ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｐｅｒｉｏｄｓ １．３其它指标 西湖综合整治在大大降低ＴＰ浓度的同时，湖区透明度得到显著提高，外湖透明度从整治前的３Ｏ～ ４０ ｃｍ…提升到７０～８０ ｃｍ，而西里湖提高到１００ ｃｍ以上．同时各湖区的叶绿素ａ浓度水平也显著下降，外湖 年均浓度从治理前的１６０ ｓ／Ｌ下降至５Ｏ ｇ／Ｌ以下，西里湖则下降至１０ Ｌ以下．根据综合营养状态指 数评价，因ＴＰ、叶绿素ａ浓度的下降及透明度的提高，外湖从中度富营养化演变为轻度富营养化状态，而西 里湖演变为中营养状态．因此，西湖治理通过对引水水源ＴＰ的控制，使得湖区透明度和富营养化程度得到 极大改善，说明ＴＰ是西湖富营养化的控制性指标． ２ ＴＰ、ＴＮ年内变化及空间差异分析 ２．１ ＴＰ年内变化及空间差异 西湖经流域综合整治后，点源污染基本得到控制，入湖ｒｒＰ负荷主要由流域面源负荷 、湖泊底泥释放 的内源负荷、引水携带的负荷及湖面干湿沉降等组成．其中引水经预处理后ＴＰ浓度全年较为稳定，湖面干 湿沉降在总负荷中所占比重较小 ，因此ＴＰ浓度的年内变化主要因降雨驱动的流域面源污染和气温驱动 的内源污染变化引起．但由于补充水源水量、水质的差异，各湖区受降雨、气温变化的影响程度也不同．采用 ２０１１年实测资料对西湖水质的空间差异及与驱动因子的关联性进行分析，结果见图３、图４． 一３５ 水温一一外湖ＴＰ ０９ ０８ ０７ ０６ ０５ ３Ｏ ２５ ２ｏ ｌ５ １０ ５ ０４ ０３ Ｏ２ Ｏ１ Ｏ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ １１ ｌ２月 图３上游、中游湖区ＴＰ浓度、降水年内同步过程 Ｆｉｇ．３ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｒａｉｎｆａｌｌ ａｎｄ ＴＰ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｕｐｓｔｒｅａｍ ａｎｄ ｍｉｄｓｔｒｅａｍ 图４下游湖区，Ｉ’Ｐ浓度、水温年内同步过程 Ｆｉｇ．４ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ＴＰ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｋｅ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ｙｅａｒ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｋｅ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ｙｅａｒ 从图３可见，西湖上游、中游湖区１’Ｐ浓度全年较低，在降雨集中的６月份出现峰值，尤其是茅家埠站代 表的上游湖区更为明显；８月茅家埠站因降雨ＴＰ浓度再次抬升，但由于降雨量相对较小，西里湖站因有稳定 的优质引水输入，故 ｒＰ浓度受降雨影响不明显．１０、１１月两站ＴＰ浓度先后再次出现峰值，对比图４中的水 温变化过程结合相关实验研究结果 驯，主要是由水温升高致使底泥释放增加引起；其中上游湖区抬升幅 尤爱菊等：引水等综合整治后杭州西湖氮、磷营养盐时空变化（１９８５—２０１３年） ３７５ 度不及降雨引起的６月峰值，而中游湖区抬升幅度超过因降雨引起的６月峰值． 下游湖区ＴＰ浓度年内变化过程与上游、中游湖区存在显著差异，下游湖区ＴＰ浓度在降雨集中的６月 份并无明显的升高现象，而在水温较高的８—１Ｏ月份，ＴＰ浓度持续升高并出现峰值（图４）．由此可见，流域 径流面源污染经上游湖区、中游湖区调蓄净化后，对下游湖区的影响明显减弱，而高温期底泥内源释放的ＴＰ 负荷是造成下游湖区出现高浓度的主要原因；此外从图４可见，水体ＴＰ浓度的升高和回落与水温过程相比 有一个明显的滞后期，过程是合理的． 综合图３、图４，外湖全年１１Ｐ浓度变化受水温影响最为明显；茅家埠全年ＴＰ浓度变化受降雨影响最为 明显；而西里湖因有上游对流域面源污染的初步拦截，同时承纳大量水质稳定的外来引水（经除磷预处理）， 全年ｒＩ’Ｐ浓度最低且最为稳定．根据年内各月实测ＴＰ浓度，外湖、西里湖、茅家埠ＴＰ浓度年内均方差分别为 ０．０２０、０．００９和０．００６ ｍｇ／Ｌ，以外湖变幅最大，西里湖变幅最小．各湖区ＴＰ浓度除时间分布不均匀外，空间 分布也不均匀：２０１１年１—３月低温期外湖ＴＰ浓度为西里湖的１．２倍，而８—１０月高温期则达到２．８倍；这 也说明外湖将是当前及未来一段时期内，西湖治理的重点区域． ２．２ ＴＮ年内变化及空间差异 因钱塘江引水未作降氮处理，故湖区ＴＮ浓度既受外来引水的影响，也受流域面源负荷。¨ 、湖泊内源负 荷和湖区干湿沉降的影响．因从钱塘江引水量 较大，西湖各湖区ＴＮ年内浓度变化总体上和钱 塘江引水口ＴＮ浓度变化较为同步，但在降水量 较大的６月，各湖区ＴＮ浓度均出现峰值．此外， 从各湖区的ＴＮ浓度大小看，上游湖区因直接接 纳流域负荷，因此ＴＮ浓度相对最高，且受降雨 的影响也更显著；中游湖区、下游湖区经上游湖 区对流域负荷及引水负荷的滞蓄和消纳后，ＴＮ 浓度均有明显下降，且受降雨影响的程度也明 图５西湖各湖区ＴＮ及同期钱塘江 显减小．对比水温变化过程，各湖区ＴＮ浓度均 取水口ＴＮ、降雨过程 无随水温升高而升高的现象，反而在水温较高 Ｆｉｇ．５ ＴＮ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ Ｗｅｓｔ Ｌａｋｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｌｅｔ ｏｆ 的８一ｌ０月份出现降低现象，有学者认为和水体 Ｑｉａｎｔａｎｇ Ｒｉｖｅｒ，ａｎｄ ｒａｉｎｆａｌｌ ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｐｅｒｉｏｄ 中微生物的活跃性有关 ，但有待进一步证实 （图５）． ３ ＴＰ分区差异定量分析 西湖 ｒＰ浓度及其变化的分区差异，从驱动因素来看主要是降雨、引水和水温造成底泥释放ＴＰ负荷的 影响程度不同所致，但从机理来看主要是承纳的污染负荷和水体交换时间不同所致．采用文献［２２－２３］建立 的西湖ｒｒＰ模型，对不同湖区的水质差异进行定量分析． ＴＰ浓度质量平衡模型（ｂｕｄｇｅｔ ｍｏｄｅｌｓ）是全混合模型．对于年（或月）的稳定状态，全混合模型可假定流 出磷的浓度与湖区充分混合稳定浓度相同，且流入、流出水体相同．稳定状态下ＴＰ浓度计算式为： ∑ ；。 式中，Ｐ为分区水体的ＴＰ浓度（ ｌ１１３或ｍｇ／Ｌ）；∑ ： 为进入湖区的各类ＴＰ年负荷（ｍｇ／ａ），其中ｉ＝１ ｎ 为流域产磷、底泥释磷、引水携带等各类人湖污染负荷；∑ ：。Ｑ 为进入（流出）西湖的年总水量（ｍ ），ｉ＝１～ｎ 指流域径流、引水等各类入湖水量； 为沉降到西湖底泥磷负荷的一阶沉降率（ａ ）；Ｖ为分区水体的容积 （ｍ’）． 将公式（１）分子、分母均除以水体容积 ，则可得分子项为∑：： ｖｃ，／ｖ，表征单位体积承纳的ＴＰ污染负 ３７６ ｋ Ｓｃｉ．（湖泊科学），２０１５，２７（３） 荷（ｇ／ｍ ），值越小表明ＴＰ浓度越小．分母第一项为 “．Ｑ ／Ｖ，表征水体年交换次数ｔ ，交换次数越多表明 ＴＰ浓度越小．参照前文分析，污染负荷上游湖区主要来自径流面源污染和引水携带人湖的污染负荷，中游湖 区主要来自入湖水体携带的污染负荷，下游湖区主要来自人湖水体携带的污染负荷及底泥释放污染负荷． 采用２０１１年流域降雨、支流及湖区水质观测资料，参照西湖底泥释放和面源实验观测的有关研究成 果 ，可测算各湖区年人湖负荷量；各湖区人湖水量主要是流域径流和引水水量；基于２０１１年人湖水量 和污染负荷测算结果，计算得到各湖区单位体积承纳的污染负荷 和水体交换时间ｔ （表２）．按文献［２２］ 推荐的 取值１０／Ｈ（Ｈ为平均水深），则可采用公式（１）反演各湖区的ＴＰ浓度（表２）． 湖区ＴＰ浓度的差异取决于单位水体负荷量和水体年交换次数的差异．从表２可见，各湖区水体年交换 次数的差异大于单位水体负荷量的差异，因此，水体年交换次数差异是主要影响因子．中游湖区因承受大量 外来引水，尽管单位体积负荷量最大，但其水体年交换次数亦最大，单位水量负荷量（ ’， ／Ｑ）最低，故 年均ＴＰ浓度亦最低；外湖区因水体容积最大，单位体积负荷量最小，但因水体年交换次数最小，单位水量负 荷量最大，故年均ＴＰ浓度最高．此外，经综合整治后，各湖区年平均ＴＰ浓度均已达到地表水Ⅲ类标准，但外 湖区在８—１０月高峰期ＴＰ浓度可达０．０５—０．１０ ｍｇ／Ｌ，叶绿素ａ浓度接近１００ ｇ／Ｌ，仍存在时段性的藻类 暴发的威胁，故外湖区将是未来一段时期内西湖治理的重点区域．根据公式（１），为降低下游湖区ＴＰ浓度， 理论上一方面可通过削减人湖负荷进一步降低单位体积的污染负荷，另一方面可通过扩大引水规模以增加 年换水次数．具体治理措施还需要从技术、经济和处理等可行性方面作进一步详细论证 表２西湖各湖区特征参数 Ｆｉｇ．２ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｇｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｗｅｓｔ Ｌａｋｅ ４结语 １）西湖综合保护工程实施以来，外湖、西里湖ＴＰ浓度累计下降５８％和７８％，ＴＮ浓度累计下降１６．７％ 和７．７％，透明度提高了１００％一２００％，富营养状态得到极大缓解，治理成效显著．相关研究提出西湖是一个 典型的磷型富营养化湖泊 ，本文从控磷带来西湖水质和富营养化改善的情况，也证实了这一点．因 此，今后西湖富营养化的治理，需要以进一步控制外源和内源输入的 ｒＰ负荷为主． ２）目前西湖进、排水口过于集中，因此水质空间差异极大．大量优质引水仅小南湖一个主进水口和圣塘 闸一个主出水口，各湖区ＴＰ、ＴＮ在时间和空间上变化均存在差异，且主要的影响因子及其对各湖区的影响 程度也不同．苏堤上游湖区经流域综合治理和大规模集中引水后，全年 ｒＰ维持在０．０５ ｍｇ／Ｌ以下，但在８— １０月高温期，外湖区因内源污染释放累积ＴＰ浓度可达０．０８—０．１０ ｍｇ／Ｌ，仍存在营养盐的“高浓度区”，依 旧面临“水华”暴发的风险．因此，外湖区将是未来一段时期西湖治理的重点水域． ３）ＴＰ模型定量分析表明，水体年交换次数低、高温期因底泥释放单位水量污染负荷大是外湖区ＴＰ浓 度较高的主要原因．应进一步开展全湖引排水格局优化、湖区底泥污染治理、流域污染源控制与管理及扩大 引水规模等方面的研究工作，以进一步提高全湖ＴＰ浓度均匀度、减少外湖ＴＰ高浓度值出现的历时和范围． ５参考文献 ［１］ 郑瑾．西湖治理史研究．杭州：浙江大学出版社，２０１０． 荔等．综合保护工程对杭州西湖生态环境的影响．水资源与水工程学报，２００７，１８（６）：５２－５５ ［２］ 张建庭．碧波盈盈：杭州西湖水域的综合保护与整治．杭州：杭州出版社，２００３． ［３］林丰妹，叶旭红，焦［４］毛成责，余雪芳，邵晓阳．杭州西湖总氮、总磷周年变化与水体富营养化研究．水生态学杂志，２０１０，３（４）：ｌ ． 尤爱菊等：引水等综合整治后杭州西湖氮、磷营养盐时空变化（１９８５—２０１３年） ３７７ １ｉ杨 引 １；俊，吴芝瑛，徐州 … １Ｊ １Ｊ 骏等．西湖不同湖区营养盐特征及富营养化现状研究．环境科学导报，２０１４，３３（３）：８－１２． 张志兵，施心路，刘桂杰等．杭州西湖浮游藻类变化规律与水质的关系．生态学报，２００９，２９（６）：２９８０－２９８８． Ｙｕ ＺＭ，Ｙａｎ ＬＪ．Ｗｕ Ｊ．Ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ Ｗｅｓｔ ｌａｋｅ’Ｓ ｚｏｏｂｅｎｔｈｉｃ ｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ ａｆｔｅｒ Ｑｉａｎｔａｎｇ Ｒｉｖｅｒ ｗａｔｅｒ ｗａｓ ｐｕｍｐｅｄ ｉｎｔｏ ｉｔ．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＺｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００２，３（１）：１１８—１２４． Ｗｅｉ ＹＸ，Ｌｉ Ｊ，Ｙｕ ＺＭ．Ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｄｙｎａｍｉｃｓ ｉｎ ｗｅｓｔ ｌａｋｅ ａｆｔｅｒ ｄｒａｗｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｆｒｏｍ ｔｈｅ Ｑｉａｎｔａｎｇ Ｒｉｖｅｒ．Ｃｈｉ－ ｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＯｃｅａｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｌｉｍｎｏｌｏｇｙ，２００４，２２（２）：１７６－１８５． 朱军政，韩曾萃．西湖总磷浓度对引水配置布局的响应．水文，２０１３，（５）：３４＿３８． 李琳琳，汤样明，高ｌ８８—１９８． 光等．沉水植物生态修复对西湖细菌多样性及群落结构的影响．湖泊科学，２０１３，１５（２）： 骏等．杭州西湖轮虫的群落结构及与水体环境因子的关系．湖泊科学，２０１３，２４（６）：１３８—１４６． 饶利华，吴芝瑛，徐Ｃａｉ ＬＬ，Ｚｈｏｕ ＱＨ，Ｈｅ Ｆ ｅｔ ａ１．Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗｉｔｈ ｃｕｌｔｕｒｅ—ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ａｎｄ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ＰＣＲ—ＤＧＧＥ ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ ｗｅｓｔｅｒｎ ｗｅｓｔ ｌａｋｅ ｏｆ Ｈａｎｇ￣ｈｏｕ，Ｃｈｉｎａ．Ｆｒｅｓｅｎｉｕｓ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ，２０１２，２１（６）： １３５７一ｌ３６４． ｎ Ｆ，Ｇｕｏ ＬＸ，Ｍｉａｏ ＭＬ ｅｔ ａＬ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｂｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａ ｃｅｐａｃｉａ ｃｏｍｐｌｅｘ ｉｎ ｔｈｅ ｗ￣ｔｔｅＦ ｂｏｄｉｅｓ ｏｆ ｗｅｓｔ ｌａｋｅ， ［１３］ ＹｕａＨａｎｇｚｈｏｕ，Ｃｈｉｎａ．Ｔｈｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，２０１１，４９（２）：３０９－３１４。 Ｓ，Ｚｈｕ Ｊ ｅｔ ａ１．Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｒｉｐａｒｉｎ ｗｅｔａｌａｎｄ ｉｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ ｔｈｅ ［１４］ Ｗａｎｇ ＺＤ，Ｌｉｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｅｇｉｍｅｓ．Ｃｈｅｍｏｓｐｈｅｒｅ，２０１３，９０（８）：２２８８￣２９６． 金相灿．湖泊富营养化控制和管理技术．北京：化学工业出版社，２００１． 秦伯强．富营养化湖泊治理的理论与实践．北京：高等教育出版社，２０１１． 唐孟成，俞秋红，王寿祥．雨后人湖溪流磷污染对西湖的影响及其对策．环境污染与防治，２００３，２５（１）：１２．１５． 焦ｌ９ 锋，秦惠平，秦伯强等．北里湖总氮、总磷主要输入外源辨识．河海大学学报：自然科学版，２０１２，４０（２）： １４８．１５５． 韩伟明．底泥释磷及其对杭州西湖富营养化的影响．湖泊科学，１９９３，５（１）：７１－７７． 吴根福，吴雪昌，金承涛等．杭州西湖底泥释磷的初步研究．环境科学研究，１９９８，１８（２）：１０７．１１０． ２Ｏ ２１ ２２ ２３ 王京文，孙吉林，张奇春等．西湖名胜区溪流富营养化现状评价．浙江农业科学，２０１３，（２）：２０２－２０４． 韩曾萃，朱军政，江韩曾萃，朱军政，江影等．杭州西湖 ｒＰ模型及其治理应用（Ｉ）．环境污染与防治，２００５，２７（２）：１３９．１４１． 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