李順章 李思昊 陳彥彤 余海翔 王昱璋

摘要：

為明確環(huán)太湖各水資源分區(qū)入出湖總氮負(fù)荷與濃度的時(shí)空變化規(guī)律，基于2012～2018年環(huán)太湖各水資源分區(qū)水質(zhì)水量監(jiān)測(cè)資料，計(jì)算分析了各水資源分區(qū)年、季（藍(lán)藻暴發(fā)期）尺度入出湖總氮負(fù)荷與濃度的年際變化及其負(fù)荷貢獻(xiàn)率時(shí)空變化規(guī)律。結(jié)果表明：環(huán)太湖入湖總氮多年平均濃度明顯高于出湖，各水資源分區(qū)年、季尺度入出湖總氮濃度的年際變化特征相似，總體而言，湖西區(qū)、浙西區(qū)、武澄錫虞區(qū)年、季尺度入湖總氮濃度明顯高于陽(yáng)澄淀柳區(qū)和杭嘉湖區(qū)，西太湖出湖高于東太湖出湖，入出湖水質(zhì)均未出現(xiàn)顯著改善。環(huán)太湖入湖總氮多年平均負(fù)荷遠(yuǎn)大于出湖，各水資源分區(qū)年、季尺度入出湖總氮負(fù)荷年際變化規(guī)律相似，湖西區(qū)、浙西區(qū)在環(huán)太湖入湖負(fù)荷中的貢獻(xiàn)排名前兩位，在出湖負(fù)荷中太浦河的貢獻(xiàn)最大，藍(lán)藻暴發(fā)期武澄錫虞區(qū)入湖總氮負(fù)荷對(duì)全年的貢獻(xiàn)最大，藍(lán)藻暴發(fā)期太浦河和望虞河出湖總氮負(fù)荷對(duì)全年的貢獻(xiàn)受豐枯年份變化影響較大。

關(guān)鍵詞：

水資源分區(qū)； 總氮； 水量加權(quán)平均法； 藍(lán)藻； 太湖

中圖法分類號(hào)：X524

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2023.04.019

文章編號(hào)：1006-0081（2023）04-0115-08

0 引 言

太湖位于中國(guó)長(zhǎng)三角地區(qū)，也是上海、蘇州、無(wú)錫等大中城市的重要水源地。太湖時(shí)常暴發(fā)不同強(qiáng)度的藍(lán)藻水華，嚴(yán)重威脅著供水安全，受到環(huán)太湖地區(qū)各級(jí)政府的高度重視和社會(huì)各界的廣泛關(guān)注［1］?，F(xiàn)階段太湖營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩的狀況還未得到根本扭轉(zhuǎn)，較高的氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽濃度導(dǎo)致藍(lán)藻水華頻發(fā)［2-3］。氮作為湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的重要控制因子之一，控制湖體總氮濃度一直都是治理太湖富營(yíng)養(yǎng)化的重點(diǎn)［4-5］。程聲通等［6］研究表明，太湖總氮污染物主要來(lái)自入湖河道輸入，入湖河道總氮污染物輸入量超過(guò)太湖總?cè)牒?fù)荷的80%，因此，嚴(yán)格控制入湖氮負(fù)荷與濃度是解決太湖水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題的關(guān)鍵［7］，為此，亟需從不同時(shí)空尺度探明入出太湖總氮負(fù)荷與濃度的變化規(guī)律。已有學(xué)者開展了相關(guān)研究：呂文等［8］研究了太湖入湖總氮負(fù)荷的空間變化特征，認(rèn)為西部、西北部湖區(qū)對(duì)應(yīng)的入湖河道污染物濃度較大，湖心、東部、東南部湖區(qū)濃度較低。馬倩等［9］探明了太湖入湖河道總氮濃度的年際變化特征，發(fā)現(xiàn)湖西區(qū)入湖河道總氮濃度與望虞河的總氮濃度之比為1.49～3.46，而望虞河入湖總氮濃度明顯小于湖西區(qū)水體總氮濃度，表明“引江濟(jì)太”工程調(diào)水引流的水質(zhì)明顯優(yōu)于太湖湖西區(qū)入湖河道水質(zhì)。呂文［8］、徐彬［10］等揭示了太湖入湖總氮負(fù)荷變化的影響因素，前者發(fā)現(xiàn)總氮入湖通量受水量影響，其低值和高值分別發(fā)生在2013年特枯年和2016年特豐年；后者的研究表明日均入湖水量與太湖氨氮自凈能力呈現(xiàn)出一定的正相關(guān)關(guān)系，長(zhǎng)期引調(diào)水可以提高太湖的氨氮自凈能力。然而，值得一提的是，已有的相關(guān)研究較少以水資源分區(qū)為單位研究入出湖總氮負(fù)荷與濃度的變化，而且在時(shí)間尺度上也鮮少關(guān)注季尺度。因此，本文基于2012～2018年環(huán)太湖入出湖水量、水質(zhì)資料，從年、季尺度深入解析了環(huán)太湖各水資源分區(qū)入出湖河流總氮負(fù)荷與濃度變化。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文中所采用的2012～2018年入出太湖水量資料依據(jù)江蘇省水文水資源勘測(cè)局提供的環(huán)太湖水文巡測(cè)數(shù)據(jù)。入出湖河流水量的計(jì)算參考李瓊芳等［11］的計(jì)算方法，規(guī)定入湖為正、出湖為負(fù)。本文中所采用的2012～2018年入出太湖主要河流的總氮資料分別由江蘇省水文水資源勘測(cè)局無(wú)錫分局、常州分局、蘇州分局提供，水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面布設(shè)見(jiàn)圖1。巡測(cè)段、站歸類見(jiàn)表1。

1.2 研究方法

參考文獻(xiàn)［11］，將環(huán)太湖區(qū)域劃分浙西區(qū)、湖西區(qū)、武澄錫虞區(qū)、陽(yáng)澄淀泖區(qū)、杭嘉湖區(qū)等5個(gè)水資源分區(qū)以及望虞河、太浦河兩條主要河流（圖1），并采用文獻(xiàn)中污染物負(fù)荷和濃度計(jì)算方法，計(jì)算不同年份環(huán)太湖和不同水資源分區(qū)的入出湖總氮負(fù)荷與濃度，分析其年際變化規(guī)律；計(jì)算不同年份各水資源分區(qū)入出湖負(fù)荷在總?cè)氤龊恼急?，解析不同水資源分區(qū)總氮貢獻(xiàn)的年際變化；計(jì)算不同年份各水資源分區(qū)藍(lán)藻暴發(fā)期（5～10月）入出湖總氮負(fù)荷與濃度以及其入出湖負(fù)荷在全年入出湖的占比，探明藍(lán)藻暴發(fā)期各水資源分區(qū)入出湖總氮負(fù)荷與濃度以及對(duì)全年貢獻(xiàn)的年際變化。

2 結(jié)果分析

2.1 年尺度

2.1.1 環(huán)太湖與不同水資源分區(qū)入出湖總氮負(fù)荷變化特征

環(huán)太湖和不同水資源分區(qū)入湖總氮負(fù)荷變化過(guò)程見(jiàn)圖2（a）。從圖2（a）可以看出，環(huán)太湖和不同分區(qū)入湖總氮年負(fù)荷雖均隨年份變化而變化，但其年際變化特征不盡相同。環(huán)太湖、湖西區(qū)、浙西區(qū)總氮負(fù)荷年際變化較其他水資源分區(qū)的

更加顯著，而且湖西區(qū)和浙西區(qū)的各年入湖總氮負(fù)荷要遠(yuǎn)高于其他分區(qū)，尤其是湖西區(qū)，更為突出。環(huán)太湖的入湖總氮負(fù)荷呈現(xiàn)出的年際變化規(guī)律與湖西區(qū)、浙西區(qū)相似，其年負(fù)荷第一大來(lái)源是湖西區(qū)，其次是浙西區(qū)。2012～2018年期間，環(huán)太湖、湖西區(qū)和浙西區(qū)的最大入湖年負(fù)荷值均出現(xiàn)在2016年，分別為53 278.10，34 983.30 t和14 729.20 t，2016年流域發(fā)生特大洪水，湖西區(qū)和浙西區(qū)的入湖水量顯著增加［12］，導(dǎo)致這兩區(qū)進(jìn)入太湖的總氮負(fù)荷也顯著增加；環(huán)太湖和湖西區(qū)的最小入湖年負(fù)荷值均出現(xiàn)在2013年，分別為33 600.16 t和22 752.05 t，而其他水資源分區(qū)卻并非如此，這進(jìn)一步表明環(huán)太湖負(fù)荷年際變化規(guī)律在很大程度上取決于湖西區(qū)的變化。對(duì)于具有引江濟(jì)太功能的望虞河，通過(guò)其流入太湖的總氮年負(fù)荷在各水資源分區(qū)中是明顯偏小的，表明各年由望虞河帶入的總氮負(fù)荷非常有限。

環(huán)太湖和不同水資源分區(qū)出湖總氮負(fù)荷變化過(guò)程見(jiàn)圖2（b）。從圖2（b）可以看出，環(huán)太湖和不同分區(qū)出湖總氮負(fù)荷呈現(xiàn)出不一致的變化規(guī)律。環(huán)太湖、太浦河流出太湖的總氮負(fù)荷年際變化明顯比其他水資源分區(qū)顯著，而且兩者的波動(dòng)規(guī)律具有高度一致性。從太浦河流出太湖的年總氮負(fù)荷除了在2013年低于浙西區(qū)、陽(yáng)澄淀泖區(qū)、杭嘉湖區(qū)，在其他年份均高于從其他分區(qū)流出太湖的年總氮負(fù)荷。2012～2018年期間，環(huán)太湖與太浦河的最大和最小出湖年負(fù)荷值（28 960.99 ，12 701.36 t和15 375.16 ，1 463.63 t）也分別出現(xiàn)在2016年和2013年，表明環(huán)太湖負(fù)荷年際變化規(guī)律在很大程度上取決于從太浦河流出的總氮變化。對(duì)于同時(shí)具有引排功能的望虞河，其年際波動(dòng)特征與太浦河相似，其最大值與最小值出現(xiàn)的年份與太浦河完全一致。在流域降水量較小的年份，其排出太湖的總氮負(fù)荷也比較小，但在大水年份，其排出太湖的總氮負(fù)荷明顯增加，如2016年，其出湖負(fù)荷僅低于太浦河。表明望虞河在大水年份通過(guò)排水有利于降低湖區(qū)總氮負(fù)荷。

環(huán)太湖、太浦河最大和最小出湖年負(fù)荷值出現(xiàn)的時(shí)間與環(huán)太湖、湖西區(qū)最大和最小入湖年負(fù)荷值出現(xiàn)的時(shí)間一致。根據(jù)林鵬等［12］研究，2012～2018年期間入出湖年水量最大和最小值分別發(fā)生在2016年和2013年，表明入出湖水量的大小對(duì)入出湖總氮負(fù)荷具有決定性的作用：對(duì)于入湖負(fù)荷，湖西區(qū)入湖水量具有決定性作用；對(duì)于出湖負(fù)荷，太浦河出湖水量具有決定性作用。對(duì)比環(huán)太湖入出湖總氮負(fù)荷，發(fā)現(xiàn)在2012～2018年間每年由入湖水流攜帶進(jìn)入太湖的總氮負(fù)荷始終高于出湖水流帶出的總氮負(fù)荷。

2.1.2 不同水資源分區(qū)入出湖總氮負(fù)荷對(duì)環(huán)太湖的貢獻(xiàn)變化

不同水資源分區(qū)入湖總氮負(fù)荷對(duì)環(huán)太湖的貢獻(xiàn)變化過(guò)程見(jiàn)圖3（a）。從圖3（a）可以看出，不同分區(qū)入湖總氮負(fù)荷對(duì)環(huán)太湖的貢獻(xiàn)率雖均隨年份變化而變化，但總體而言變化幅度不大。在所有年份中湖西區(qū)的貢獻(xiàn)最大，平均而言，為70%～80%；浙西區(qū)的貢獻(xiàn)位居第二，貢獻(xiàn)率的平均值為20%～30%；其他水資源分區(qū)各年的貢獻(xiàn)率明顯小于湖西區(qū)和浙西區(qū)，均低于10%。2012～2018年期間，雖然湖西區(qū)2016年的入湖總氮負(fù)荷最大，但該年湖西區(qū)對(duì)環(huán)太湖的貢獻(xiàn)率卻低于其他年份，表明2016年其他水資源分區(qū)的貢獻(xiàn)有所增加；浙西區(qū)最大年總氮負(fù)荷和貢獻(xiàn)率出現(xiàn)的時(shí)間一致，均為2016年。湖西區(qū)和浙西區(qū)兩區(qū)一共超過(guò)90%的貢獻(xiàn)率表明，削減這兩區(qū)的入湖總氮負(fù)荷是降低湖體氮負(fù)荷的關(guān)鍵。對(duì)于望虞河，通過(guò)其流入太湖的總氮年負(fù)荷對(duì)環(huán)太湖的貢獻(xiàn)明顯偏小，特別是2016年大水年，由望虞河帶入的總氮負(fù)荷的貢獻(xiàn)更是偏低。

不同水資源分區(qū)出湖總氮負(fù)荷對(duì)環(huán)太湖的貢獻(xiàn)變化過(guò)程見(jiàn)圖3（b）。從圖3（b）可以看出，與不同分區(qū)入湖總氮負(fù)荷對(duì)環(huán)太湖的貢獻(xiàn)率年際變化相比，不同分區(qū)出湖總氮負(fù)荷對(duì)環(huán)太湖的貢獻(xiàn)率年際變化明顯加劇，其中變化最劇烈的是太浦河，最大值（43.86%）出現(xiàn)在2016年，最小值（9.52%）在2013年；其次是浙西區(qū)，貢獻(xiàn)率在8%～33%之間變化；再者是杭嘉湖區(qū)，其貢獻(xiàn)率的變化范圍為10%～30%；排名第4的是望虞河，2016年貢獻(xiàn)率最大（19.01%），2013年最?。?.35%）；剩余的其他兩個(gè)水資源分區(qū)貢獻(xiàn)率變化相對(duì)平穩(wěn)得多，其中武澄錫虞區(qū)各年的貢獻(xiàn)率總體明顯偏小。2012～2018年期間，太浦河和望虞河的貢獻(xiàn)率最大值和最小值出現(xiàn)的年份一致，但浙西區(qū)和杭嘉湖區(qū)的貢獻(xiàn)率最大值和最小值出現(xiàn)的年份正好與太浦河和望虞河相反。表明太浦河和望虞河作為重要排水通道，在大水年2016年將水排出太湖的同時(shí)也增加了排出總氮負(fù)荷的貢獻(xiàn)率。在小水年份2013年，浙西區(qū)和杭嘉湖區(qū)的出湖水量增加，也導(dǎo)致兩區(qū)隨水流排出的總氮負(fù)荷貢獻(xiàn)率最大。由此可見(jiàn)，不同水資源分區(qū)年出湖總氮負(fù)荷貢獻(xiàn)率的變化與來(lái)水情況緊密相關(guān)。

2.1.3 環(huán)太湖和不同水資源分區(qū)入出湖總氮濃度變化特征

不同水資源分區(qū)河流入出湖總氮平均濃度變化如圖4所示。不同水資源分區(qū)河流入湖總氮平均濃度變化如圖4（a）所示。從圖4（a）可以看出，所有水資源分區(qū)各年入湖水質(zhì)均較差，屬于Ⅴ類或劣Ⅴ類，其中武澄錫虞區(qū)的入湖水質(zhì)總體而言最差，杭嘉湖區(qū)的最好。從年際變化來(lái)看，除了杭嘉湖區(qū)的入湖水質(zhì)未呈現(xiàn)明顯改善外，其他水資源分區(qū)和環(huán)太湖均呈現(xiàn)出朝水質(zhì)改善的方面發(fā)展，但改善效果仍有待大力提升。特別是入湖水量最大和次大的湖西區(qū)和浙西區(qū)，其總氮濃度一直維持在劣Ⅴ類，水質(zhì)改善工作任重道遠(yuǎn)。湖西區(qū)和浙西區(qū)入湖水量大，再疊加其水質(zhì)差，導(dǎo)致環(huán)太湖的平均總氮濃度也一致保持在劣Ⅴ類。從變化幅度來(lái)說(shuō)，武澄錫虞區(qū)和陽(yáng)澄淀泖區(qū)明顯比環(huán)太湖和其他水資源分區(qū)顯著。這兩區(qū)在2014年出現(xiàn)特高值，這是因?yàn)椋?014年武澄錫虞區(qū)7～8月入湖水量大，而其他月份入湖水量為零，再加上主要入湖河道武進(jìn)港7月總氮濃度出現(xiàn)特高值（6.66 mg/L），導(dǎo)致水量加權(quán)法計(jì)算得到的總氮平均濃度大；陽(yáng)澄淀泖區(qū)由于其主要入湖河流滸光運(yùn)河4月總氮濃度出現(xiàn)特高值，同時(shí)該月降水較常年同期多45%，入湖水量驟增，最終導(dǎo)致水量加權(quán)平均的年入湖總氮濃度較高。在空間分布上，不同分區(qū)2012～2018年入湖總氮多年平均濃度由高至低排序依次為湖西區(qū)（3.79 mg/L）>浙西區(qū)（3.62 mg/L）>武澄錫虞區(qū)（3.59 mg/L）>陽(yáng)澄淀泖區(qū)（2.57 mg/L）>望虞河（2.41 mg/L）>杭嘉湖區(qū)（2.30 mg/L）。從入湖河道總氮濃度的空間分布差異來(lái)看，湖西區(qū)、浙西區(qū)以及武澄錫虞區(qū)對(duì)應(yīng)的太湖西部的總氮濃度高于太湖東部水資源分區(qū)，與文獻(xiàn)［8］的分析結(jié)果一致。

不同水資源分區(qū)河流出湖總氮平均濃度變化如圖4（b）所示。從圖4（b）可以看出，與入湖水質(zhì)相比，總體而言出湖水質(zhì)明顯偏好。除了浙西區(qū)各年出湖水質(zhì)屬于劣Ⅴ類，其他水資源分區(qū)各年出湖水質(zhì)在Ⅲ～Ⅴ類之間變化。其中武澄錫虞區(qū)的出湖水質(zhì)最好，陽(yáng)澄淀泖區(qū)僅次于武澄錫虞區(qū)。從年際變化來(lái)看，除了陽(yáng)澄淀泖區(qū)的出湖水質(zhì)有所變差外，其他水資源分區(qū)和環(huán)太湖的出湖濃度變化都比較穩(wěn)定。從變化幅度來(lái)說(shuō)，武澄錫虞區(qū)和陽(yáng)澄淀泖區(qū)明顯比環(huán)太湖和其他水資源分區(qū)的顯著。在空間分布上，不同分區(qū)2012～2018年出湖總氮多年平均濃度由高至低排序依次為浙西區(qū)（3.21 mg/L）>杭嘉湖區(qū)（2.00 mg/L）>太浦河（1.92 mg/L）>望虞河（1.68 mg/L）>陽(yáng)澄淀泖區(qū)（1.23 mg/L）>武澄錫虞區(qū)（0.92 mg/L）。

2.2 季尺度

2.2.1 不同水資源分區(qū)藍(lán)藻暴發(fā)期入出湖總氮負(fù)荷變化特征

不同水資源分區(qū)藍(lán)藻暴發(fā)期（5～10月）入出湖總氮負(fù)荷變化過(guò)程見(jiàn)圖5。不同水資源分區(qū)藍(lán)藻暴發(fā)期（5～10月）入湖總氮負(fù)荷變化過(guò)程見(jiàn)圖5（a）。從圖5（a）可以看出，湖西區(qū)和浙西區(qū)藍(lán)藻暴發(fā)期總氮負(fù)荷年際變化呈現(xiàn)出了與其年尺度的相似特征：年際變化遠(yuǎn)較其他分區(qū)顯著，且其值遠(yuǎn)高于其他分區(qū)，湖西區(qū)尤其突出；2012～2018年期間最大值和最小值出現(xiàn)的時(shí)間也與年尺度的一致。表明這兩個(gè)區(qū)的年尺度總氮負(fù)荷在很大程度上取決于其藍(lán)藻暴發(fā)期的總氮負(fù)荷。對(duì)于望虞河，除了2013年小水年份在藍(lán)藻暴發(fā)期通過(guò)加大從長(zhǎng)江向太湖引水導(dǎo)致其總氮負(fù)荷有所增加外，其他年份的總氮負(fù)荷都很小。

不同水資源分區(qū)藍(lán)藻暴發(fā)期（5～10月）出湖總氮負(fù)荷變化過(guò)程見(jiàn)圖5（b）。從圖5（b）可以看出，藍(lán)藻暴發(fā)期內(nèi)不同水資源分區(qū)出湖總氮負(fù)荷同樣呈現(xiàn)出不一致的變化規(guī)律。太浦河的年際變化最為顯著，其次是望虞河，再者是陽(yáng)澄淀泖區(qū)，而浙西區(qū)、杭嘉湖區(qū)和武澄錫虞區(qū)的年際變化相對(duì)穩(wěn)定。太浦河和望虞河藍(lán)藻暴發(fā)期總氮負(fù)荷呈現(xiàn)出與年尺度相似的年際變化規(guī)律：太浦河和望虞河藍(lán)藻暴發(fā)期總氮負(fù)荷的年際波動(dòng)一致。2012～2014年期間太浦河藍(lán)藻暴發(fā)期出湖的總氮負(fù)荷低于浙西區(qū)和杭嘉湖區(qū)，但在其他年份均高于其余分區(qū)出湖。太浦河和望虞河作為主要排水通道，2013年小水年排出太湖的總氮負(fù)荷最?。ǚ謩e為1 126.68 t和332.10 t），但在2016年大水年，兩者排出太湖的總氮負(fù)荷最大（分別為7 248.17 t和3 917.38 t），且該年望虞河僅次于太浦河。太浦河和望虞河的年際變化特征表明，其出湖總氮負(fù)荷的大小與不同來(lái)水量緊密相關(guān)。此外，望虞河藍(lán)藻暴發(fā)期出湖的總氮負(fù)荷在一般年份通常比浙西區(qū)、杭嘉湖區(qū)和陽(yáng)澄淀泖區(qū)小。對(duì)比藍(lán)藻暴發(fā)期入出湖總氮負(fù)荷可以看出，在2012～2018年間每年由入湖水流攜帶進(jìn)入太湖的總氮負(fù)荷始終高于出湖水流帶出的總氮負(fù)荷。

2.2.2 不同水資源分區(qū)藍(lán)藻暴發(fā)期入出湖總氮負(fù)荷對(duì)年負(fù)荷的貢獻(xiàn)變化

不同水資源分區(qū)藍(lán)藻暴發(fā)期入出湖總氮負(fù)荷對(duì)年負(fù)荷的貢獻(xiàn)變化過(guò)程見(jiàn)圖6。不同水資源分區(qū)藍(lán)藻暴發(fā)期入湖總氮負(fù)荷對(duì)年負(fù)荷的貢獻(xiàn)變化過(guò)程見(jiàn)圖6（a）。從圖6（a）可以看出，不同分區(qū)藍(lán)藻暴發(fā)期入湖總氮負(fù)荷對(duì)年負(fù)荷貢獻(xiàn)率的年際變化存在明顯差異：望虞河最顯著，浙西區(qū)、杭嘉湖區(qū)和陽(yáng)澄淀泖區(qū)的年際變化顯著程度相似，武澄錫虞區(qū)和湖西區(qū)相對(duì)穩(wěn)定，武澄錫虞區(qū)各年的貢獻(xiàn)率均高于其他分區(qū)。藍(lán)藻暴發(fā)期入湖總氮負(fù)荷最大的湖西區(qū)對(duì)全年負(fù)荷的貢獻(xiàn)率維持在50%左右，表明非藍(lán)藻暴發(fā)期入湖總氮負(fù)荷對(duì)全年負(fù)荷的貢獻(xiàn)與藍(lán)藻暴發(fā)期的同等重要。杭嘉湖區(qū)、陽(yáng)澄淀泖區(qū)、浙西區(qū)和望虞河藍(lán)藻暴發(fā)期入湖總氮負(fù)荷對(duì)年負(fù)荷貢獻(xiàn)率最大值均發(fā)生在2013年枯水年，說(shuō)明2013年這些分區(qū)其他月份入湖負(fù)荷量有所減少。常規(guī)年份武澄錫虞區(qū)在非藍(lán)藻暴發(fā)期閘門通常是關(guān)閉的，幾乎沒(méi)有總氮負(fù)荷流入太湖，僅在2016年大水年少量總氮負(fù)荷流入太湖。在2016年大水年，杭嘉湖區(qū)、陽(yáng)澄淀泖區(qū)、浙西區(qū)、湖西區(qū)的貢獻(xiàn)率為42%～73%，但望虞河小于30%，表明大水年藍(lán)藻暴發(fā)期望虞河的貢獻(xiàn)率明顯低于枯水年份。2014年和2015年望虞河藍(lán)藻暴發(fā)期從長(zhǎng)江向太湖引水非常有限，其貢獻(xiàn)率基本為零。

不同水資源分區(qū)藍(lán)藻暴發(fā)期（5～10月）出湖總氮負(fù)荷對(duì)年負(fù)荷貢獻(xiàn)的變化過(guò)程見(jiàn)圖6（b）。從圖6（b）可以看出，兩個(gè)主要排水通道太浦河和望虞河的貢獻(xiàn)率年際變化最顯著，其次是武澄錫虞區(qū)，剩余3個(gè)水資源分區(qū)的年際變化比較平穩(wěn)。在常規(guī)年份，太浦河藍(lán)藻暴發(fā)期出湖總氮負(fù)荷對(duì)全年負(fù)荷的貢獻(xiàn)率通常都小于50%，表明非藍(lán)藻暴發(fā)期的出湖負(fù)荷貢獻(xiàn)占主導(dǎo)作用；在2013年枯水年，其在藍(lán)藻暴發(fā)期的貢獻(xiàn)率達(dá)到最大（76.98%），表明非藍(lán)藻暴發(fā)期的出湖負(fù)荷貢獻(xiàn)隨出湖水量的減少明顯降低；在2016年大水年，其在藍(lán)藻暴發(fā)期的貢獻(xiàn)率接近60%，表明藍(lán)藻暴發(fā)期的出湖負(fù)荷貢獻(xiàn)隨出湖水量的增加有所增加。與太浦河相反，望虞河藍(lán)藻暴發(fā)期出湖總氮負(fù)荷對(duì)全年負(fù)荷的貢獻(xiàn)率除了2013年在50%左右外，其他年份都明顯高于50%，表明在非小水年份望虞河在藍(lán)藻暴發(fā)期具有重要的排水功能，其在藍(lán)藻暴發(fā)期排水量的增加導(dǎo)致其出湖總氮負(fù)荷對(duì)年出湖負(fù)荷的貢獻(xiàn)率也提高。武澄錫虞區(qū)在藍(lán)藻暴發(fā)期的貢獻(xiàn)率在2016年最高，表明其在2016年大水年通過(guò)增加藍(lán)藻暴發(fā)期排水量從而提高了貢獻(xiàn)率。剩余3個(gè)水資源分區(qū)各年的貢獻(xiàn)率在50%左右變化，表明不同來(lái)水年對(duì)其貢獻(xiàn)率影響不大，藍(lán)藻暴發(fā)期和非藍(lán)藻暴發(fā)期對(duì)全年出湖負(fù)荷的影響比較均衡。

2.2.3 不同水資源分區(qū)藍(lán)藻暴發(fā)期入出湖總氮濃度的變化

不同水資源分區(qū)藍(lán)藻暴發(fā)期入出湖總氮平均濃度變化如圖7所示。不同水資源分區(qū)藍(lán)藻暴發(fā)期入湖總氮平均濃度變化如圖7（a）所示。從圖7（a）可以看出，所有水資源分區(qū)各年藍(lán)藻暴發(fā)期入湖水質(zhì)均較差，屬于Ⅳ類至劣Ⅴ類，其中武澄錫虞區(qū)的水質(zhì)總體而言最差，望虞河最好。從年際變化來(lái)看，武澄錫虞區(qū)和陽(yáng)澄淀泖區(qū)的波動(dòng)最大，其他水資源分區(qū)的變化相對(duì)穩(wěn)定。值得一提的是，總氮負(fù)荷最大的湖西區(qū)和浙西區(qū)的濃度呈現(xiàn)穩(wěn)中有降的趨勢(shì)，但仍在劣Ⅴ類范圍，水質(zhì)提升仍然面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。自2015年，陽(yáng)澄淀泖區(qū)的水質(zhì)有所改善，但由于其對(duì)全湖的負(fù)荷貢獻(xiàn)偏小，對(duì)降低入湖總氮負(fù)荷貢獻(xiàn)有限。與其他水資源分區(qū)的水質(zhì)相比，望虞河和杭嘉湖區(qū)的水質(zhì)雖然偏優(yōu)，但仍有提升空間。由于望虞河2015年藍(lán)藻暴發(fā)期內(nèi)沒(méi)有入湖水量，圖7（a）中望虞河的總氮濃度實(shí)際上是實(shí)測(cè)的總氮濃度的算術(shù)平均值（1.75 mg/L）。就不同水資源分區(qū)2012～2018年入湖總氮多年平均濃度而言，由高至低依次排序?yàn)槲涑五a虞區(qū)（3.62 mg/L）>浙西區(qū)（3.37 mg/L）>湖西區(qū)（3.18 mg/L）>陽(yáng)澄淀泖區(qū)（2.26 mg/L）>杭嘉湖區(qū)（2.17 mg/L）>望虞河（2.06 mg/L）。

不同水資源分區(qū)藍(lán)藻暴發(fā)期出湖總氮平均濃度變化如圖7（b）所示。從圖7（b）可以看出，與入湖水質(zhì)相比，總體而言藍(lán)藻暴發(fā)期出湖水質(zhì)明顯偏好。除了浙西區(qū)和杭嘉湖區(qū)各年藍(lán)藻暴發(fā)期出湖水質(zhì)屬于劣Ⅴ類，其他水資源分區(qū)的出湖水質(zhì)在Ⅲ類至Ⅴ類之間變化，其中武澄錫虞區(qū)最好。在年際變化方面，除了浙西區(qū)的波動(dòng)稍大一些，其他各區(qū)的變化相對(duì)穩(wěn)定，但都沒(méi)有改善的趨勢(shì)。望虞河藍(lán)藻暴發(fā)期出湖總氮濃度基本維持在Ⅴ類水質(zhì)。太浦河的出湖總氮濃度總體上要低于望虞河但高于陽(yáng)澄淀泖區(qū)。藍(lán)藻暴發(fā)期不同分區(qū)的2012～2018年出湖總氮多年平均濃度由高至低依次排序?yàn)檎阄鲄^(qū)（2.96 mg/L）>杭嘉湖區(qū)（1.99 mg/L）>望虞河（1.56 mg/L）>太浦河（1.49 mg/L）>陽(yáng)澄淀泖區(qū)（1.27 mg/L）>武澄錫虞區(qū)（0.82 mg/L）。

3 結(jié) 論

本文研究了2012～2018年環(huán)太湖各水資源分區(qū)入出湖總氮負(fù)荷與濃度變化，得到主要結(jié)論如下：

（1） 2012～2018年間環(huán)太湖入湖總氮多年平均濃度（3.62 mg/L）明顯高于出湖的總氮多年平均濃度（1.78 mg/L）；湖西區(qū)、浙西區(qū)以及武澄錫虞區(qū)入湖總氮濃度明顯高于太湖東南部的陽(yáng)澄淀泖區(qū)和杭嘉湖區(qū)，西太湖出湖總氮濃度高于東太湖；與環(huán)太湖入湖總氮多年平均濃度相比，望虞河入湖總氮多年平均濃度（2.41 mg/L）明顯偏低。

（2） 入湖總氮多年平均負(fù)荷（42 021.66 t）遠(yuǎn)大于出湖總氮多年平均負(fù)荷值（19 488.19 t），且各年環(huán)太湖入湖總氮負(fù)荷始終大于出湖；各年湖西區(qū)入湖總氮負(fù)荷對(duì)環(huán)太湖總?cè)牒?fù)荷的貢獻(xiàn)最大，占比高達(dá)70%以上，其次是浙西區(qū)，占比在13%～28%之間變化；在出湖總氮負(fù)荷中，平均而言太浦河的貢獻(xiàn)最大，占比達(dá)到32.10%；望虞河出入湖總氮負(fù)荷在豐枯年份差異較大，在2013年枯水年，其入湖的總氮負(fù)荷比其他年份的略高，而在2016年豐水年，其出湖的總氮負(fù)荷則明顯高于其他年份。

（3） 藍(lán)藻暴發(fā)期入湖總氮負(fù)荷所呈現(xiàn)出的特征與年尺度相似，其中湖西區(qū)與浙西區(qū)排名前兩位，但藍(lán)藻暴發(fā)期湖西區(qū)入湖負(fù)荷對(duì)全年的貢獻(xiàn)并不突出，而武澄錫虞區(qū)對(duì)全年的貢獻(xiàn)率最大。藍(lán)藻暴發(fā)期太浦河和望虞河出湖總氮負(fù)荷對(duì)全年的貢獻(xiàn)率年際變化較大，主要受年際水量變化的影響。

（4） 藍(lán)藻暴發(fā)期入出湖總氮平均濃度變化特征與年尺度相似，其中湖西區(qū)和浙西區(qū)入湖水質(zhì)有所改善，但依然較差，其余水資源分區(qū)入湖水質(zhì)改善不明顯；所有出湖水質(zhì)雖隨年份波動(dòng)，但沒(méi)有明顯改善勢(shì)頭。

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（編輯：江 文）

Variation of inflow and outflow TN loads and concentrations of different water resources zones around Taihu Lake

LI Shunzhang，LI Sihao，CHEN Yantong，YU Haixiang ，WANG Yuzhang

（Dayu College，Hohai University，Nanjing 210098，China）Abstract：

To clarify the spacial-temporal variations of the total nitrogen（TN） loads and concentrations of Taihu Lake，based on the observed water quality and quantity data from 2012 to 2018，the TN loads and flow-weighted mean concentrations into and out of Taihu Lake were calculated，the annual and seasonal （cyanobacteria outbreak period） scale TN loads and concentrations of inflows and outflows and their contribution rates were calculated by water resources zones，then the paper analyzed the spacial-temporal variations of the TN loads and concentrations.The results showed that the average annual TN concentrations of the inflow rivers were significantly higher than those of the outflow rivers，and the inter-annual variation of TN concentrations of the inflow and outflow rivers were similar in all water resource zones.The inter-annual average TN load of the inflow rivers was much larger than those out of the lake，and the interannual variation patterns of annual and seasonal loads of TN into and out of the lake were similar in all water resource zones，the annual and seasonal TN concentrations of inflow rivers from Huxi，Zhexi and Wuchengxiyu zone were significantly higher than those from Yangchengdianmao zone and Hangjiahu zone，and the TN concentrations of flows out of west lake was higher than those from east lake，and the water quality of river around the lake was not significantly improved；The annual average loads of TN flowing into the lake was much greater than that flowing out of the lake，and the annual and seasonal variation patterns of TN loads of inflow and outflow rivers were similar in each water resources zone.The proportion of TN loads of inflow rivers from Huxi and Zhexi zone was first two among all zones，and the proportion of TN load from Taipu River was the largest.During the cyanobacteria outbreak period，The contribution of TN load of inflows during the cyanobacteria outbreak period to the whole annual TN load from Wuchengxiyu zone was the largest.The contribution of TN load from Taipu and Wangyu river during the cyanobacteria outbreak period to the whole annual TN load were greatly influenced by the variation of abundant and dry years.

Key words：

water resources zone； total nitrogen； weighted average method of water quantity； cyanophyta； Taihu Lake

收稿日期：

2022-05-01

基金項(xiàng)目：

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（51879069）；大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練基金項(xiàng)目（202110294045）；江蘇省水利科技項(xiàng)目（2018001）

作者簡(jiǎn)介：

李順章，男，研究方向?yàn)樗呐c水資源工程。E-mail：2824119941@qq.com