张 迪,王 华,庄 巍，袁伟皓，曾一川，田莹莹

(1.河海大学环境学院，南京 210098；2.河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室，南京 210098；3. 生态环境部南京环境科学研究所，南京 210042)

引 言

1 研究区域与数据来源

鄱阳湖(E115°49′～116°46′，N28°11′～29°51′)位于江西省北部长江中下游南岸(图1)，是我国第一大淡水湖，也是国际重要湿地。流域涉及南昌、新建、进贤等30个县市区，上游承接赣江、抚河、信河、饶河、修河五条主要河流来水，经湖区调蓄后由湖口注入长江，是一个典型的通江湖泊，对调节长江径流以及在维系区域水量平衡与生态安全方面发挥着重要作用[15～18]。湖区以松门山为界可分为南北两部分，北面为入江水道，湖体窄而深，长40km，宽3～5km，最窄处约为2.8km，构成北部湖区；南部构成主湖体，湖泊宽而浅，长133km，最宽处达74km，且水面面积与库容随季节变幅较大。根据近50年观测资料，鄱阳湖水位高程为9m时(湖口水文站，吴淞基面)，湖区面积为204.5km2；水位高程为14m时，面积为2 692km2；水位高程为18m时，面积为3 155km2，历年最高水位22.59m时(1998年7月31日)，湖区水面面积4 500km2，容积3.4×1010m3。历年最低水位5.9m时(1963年2月6日)，面积仅为146km2[19～21]。

图1 研究区域地理位置及主要监测控制点分布图Fig.1 Geographical location of the study area and distribution map of the main station

2 研究方法

2.1 R/S分析法

表1 Hurst指数判别标准Tab.1 The discriminant standard of Hurst

2.2 相关性分析

运用R3.6.1计算鄱阳湖各监测点之间的Pearson系数并进行相关性检验，设置0.01和0.05两种显著性水平，p<0.05表示具有统计学意义相关，p<0.01则表示显著相关。Pearson系数计算的具体公式如下[26-27]：

式中，r为两点位相关系数，xi、yi分别为研究点位营养盐含量年均值序列，n为年数，取n=30，lxx、lyy分别为变量x、y的离均差平方和，lxy为变量x、y的离均差积和。相关系数的绝对值越大，相关性越强，相关系数越接近于1或-1，相关度越强，相关系数越接近于0，相关度越弱。根据经验可将相关程度分为以下几种情况：当 0.8≤│r│<1 时，视为极强相关；0.6≤│r│<0.8 时，视为强相关；0.4≤│r│<0.6 时，视为中等程度相关；│r│<0.4 时，说明变量之间的相关程度极弱，或视为不相关。

3 结果与讨论

3.1 鄱阳湖营养盐演变趋势分析

图2 鄱阳湖近30年主要监测点位氨氮年均浓度演变趋势分析Fig.2 Analysis of the evolution trend of concentration at major monitoring points in Poyang lake in the past 30 years

图3 鄱阳湖近30年主要监测点位总磷年均浓度演变趋势分析Fig.3 Analysis of the evolution trend of TP concentration at major monitoring points in Poyang lake in the past 30 years

TP年均浓度存在两个峰值点，在1988～1993年间整体处于较高水平，在1993年达到峰值，平均浓度为0.071mg/L，为Ⅳ类水浓度水平；1993～2000年期间，浓度整体呈现下降趋势，于2000年降至一个相对较低的浓度水平，该年9个站点的平均值为0.027mg/L，除信江东支外，基本处于Ⅱ类水标准；之后又处于上升趋势，在2014年达到第二次最大值，峰值范围为0.105 mg/L，整体处于Ⅴ类水标准。各站点中浓度最高的为鄱阳，近30年均值为0.101mg/L，峰值为0.260 mg/L，出现在2014年，谷值为0.015 mg/L，出现在1998年。浓度最低的是修河口，近30年均值为0.041mg/L，峰值为0.065mg/L，出现在2018年，谷值为0.011 mg/L，出现在1998年。此外，信江东支浓度也处于较高水平，可能与排入信江的污染物浓度有关。

鄱阳的氨氮、总磷浓度常年居高，是因为受到饶河支流乐安河的工业污水排放影响，而修河口处于鄱阳湖主湖区的北部出口，且根据实测数据显示，修河对鄱阳湖的氮磷排放也处于一个相对较低的水平，鄱阳站的营养盐浓度经湖区调蓄后有了显著的减小，至修河口处水质有所好转。

鄱阳湖不同点位营养盐浓度实测结果变化过程线直观上反映了近30年来营养盐的波动特征。为进一步揭示营养盐时间序列的分形特征，现采用R/S分析法计算序列的Hurst指数(部分拟合结果见图4)。分析可知，各监测断面营养盐序列的Hurst指数均大于0.5，说明各监测点营养盐序列呈现出较强的持续性，鄱阳湖各项营养盐指标自2014年至今均呈现小幅度的波动趋势，即表示一段时间内各项营养盐将持续当前的小幅度波动演变趋势。

图4 鄱阳湖部分监测点营养盐浓度与Log10n相关性Fig.4 The correlation between and log10n in each monitoring sectionof the Poyang Lake

3.2 鄱阳湖营养盐空间分异特征

并进一步定量分析鄱阳湖各点位营养盐浓度的相关特征，运用R3.6.1计算Pearson系数并进行相关性检验，结果如图5、图6所示。

图5 鄱阳湖主要监测点浓度相关性Fig.5 Correlation of concentration in main monitoring

图6 鄱阳湖主要监测点TP浓度相关性Fig.6 Correlation of TP concentration in main monitoring points of the Poyang Lake

分析可知：(1)各点位间氨氮较总磷总体呈现出较好的相关性特征；(2)位于北部湖区的蛤蟆石和星子氨氮和总磷均表现出极强的相关性，相关系数分别为0.8(p<0.01)、0.46(p<0.01)，原因是北部湖区湖体狭长，宽度较窄，流速较快，两站点之间的水质呈现了较好的传递性。(3)位于中部湖区的鄱阳、棠荫、都昌、蚌湖的氨氮呈现出较强的相关性，从湖泊水体的流向来看，4个站点位于主湖体的中泓线，站点之间传递了鄱阳的湖流条件，呈现了相似的水质变化趋势，但是水质因子浓度经过湖区水体的调蓄后有了明显的减小，说明湖区水量增多起到了稀释的作用；(4)赣江主支、信江东支、修河口与之间表现出相较弱的相关性，原因可能是分别来自赣江、信江、修河的河流在不同位置汇入鄱阳湖，相互之间水流交换较弱。(5)修河口和鄱阳的相关性极低，原因是站点之间位置较远，鄱阳站点水质经湖区调蓄后流至修河口已不具有鄱阳站点的水质特性。

4 结论与建议

本文研究结果表明：鄱阳湖营养盐浓度自2006年左右开始呈现显著上升趋势，在2014年左右达到峰值，全湖水质处于Ⅳ～Ⅴ水浓度水平，2015～2018年有一定幅度的下降，并预测了一段时间内的上升趋势；且全湖不同湖区不同监测断面也表现出一定的差异性，北部湖区水质优于南部湖区，鄱阳常年处于较高浓度水平，修河口则处于较低浓度水平。鄱阳和信江东支可能是由于距离饶河流域入湖口较近，乐安河是饶河的主要支流，近年来乐安河流域工业排放大量氮磷超标的污水。修河口处于鄱阳湖主湖区出口，湖区污染物在流经整个湖区后经湖泊调蓄到北部湖区后水质有所好转，且作为通江湖泊的鄱阳湖，在年内汛期7～9月份、枯季11～12月份会发生长江水倒灌的现象，对鄱阳湖水质交换也起到一定作用。

鄱阳湖近30年的水质演变趋势与江西省的经济发展和工业化进程密切相关，为保证鄱阳湖经济带的可持续发展，建议严格流域污染源控制和加快转变经济发展模式，对位于绕河入湖处的鄱阳、信江东支断面常年处于较高浓度水平的情况，建议进一步针对饶河流域做污染源调查和污染源强分析；建议下一步研究可对长江与鄱阳湖的江水交换水量和水质做相关性分析，以期制定灵活的弹性污染限制排放政策。