洞庭湖湖泊面积2 625 km²，平均入湖年径流量2 759亿m³，在维护长江中下游生态平衡和流域江湖关系上起着不可或缺的作用，被誉为“长江之肾”。洞庭湖生态环境保护目前面临诸多问题和困难，尤其是总磷(TP)污染问题仍然突出。TP是湖库营养状态评价的关键指标之一，已成为长江经济带地表水的首要污染物^[1-2]。磷污染会导致藻类和其他微生物迅速繁殖，对环境和生态系统产生不良影响^[3]，引发蓝藻水华等问题^[4-5]，进而影响人类健康和长江经济带高质量发展。

根据过去几十年洞庭湖水环境质量的总体监测与评价结果分析，TP一直是洞庭湖水质类别和营养状态的主要影响因子^[6]。生态环境部发布的最新数据显示，TP作为首要超标因子的超标断面占比仍远高于化学需氧量和氨氮，仍是制约长江流域水质改善的主要因素。早期关于长江流域水污染防治的研究中，围绕洞庭湖流域^[7-8]及其内湖^[9]、江苏太湖流域^[10]、王港河流域^[11]等TP污染所开展的调查研究较多，大部分都是基于既有浓度数据所进行的统计分析，同时结合例行监测和加密监测所开展的TP污染调查^[12-13]也常见报道，但至今很少有针对洞庭湖TP分布和通量的调查研究。洞庭湖作为长江流域重要的调蓄湖泊，其入湖河流TP浓度和通量对湖体水质波动起着关键性的作用，其出湖水质与通量对长江干流的水质也有重要的影响。随着流域治理和长江大保护的持续推进，洞庭湖水质改善取得了显著成效，但近年来TP质量浓度下降幅度趋缓甚至出现反弹波动，TP治理已然进入“瓶颈期”，削减难度不断加大。因此，对洞庭湖流域TP分布状况及出入湖通量开展全面调查研究，寻找更佳的流域治理突破口迫在眉睫。

通量分析有助于了解水系的污染负荷贡献，进而为污染治理提供支撑依据。以往洞庭湖通量分析主要是针对长江三口和湘资沅澧四水^[14-15]，入湖河流对洞庭湖的污染贡献及洞庭湖输出对长江的贡献尚需进一步研究。有文献报道，基于湖区的水文-水质综合站网在全湖24个代表性断面开展过水文水质同步监测，但其站点有限，不能全面反映洞庭湖区及长江湖南段的TP分布与污染负荷贡献^[16]。本研究基于洞庭湖水位呈“高水湖相、低水河相”^[17]，不同水期污染物分布^[18]与影响因素^[19-20]均存在差异的特点，于2021年8月选择在更具有代表性的丰水期^[21]，针对所有入湖河流及出湖口、湖体核心区和长江湖南段，全面摸清了丰水期东洞庭湖及长江湖南段TP分布与通量变化情况，分析了入湖河流通量对洞庭湖的污染负荷贡献及洞庭湖输出对长江的影响。研究结果为洞庭湖TP削减攻坚工作指明了方向，为深入打好污染防治攻坚战提供了技术支撑和重要参考，也为洞庭湖流域水环境监控与预警工作奠定了基础。

1 研究方法 1.1 调查点位(断面)布设

此次专项调查共设置监测点位(断面)40个。其中包括9个入湖点位(断面)和1个出湖口点位(断面)，23个东洞庭湖湖体核心区域空间分布监测点位(断面)，7个长江干流空间分布点位(断面)。同时，将环东洞庭湖10个出入湖点位(断面)和长江干流湖南段上游荆江口与下游城陵矶点位(断面)等12个点位(断面)设置为通量调查监测点位(断面)。丰水期东洞庭湖及长江湖南段总磷调查断面分布示意见图 1。

1.2 监测方法

结合洞庭湖水量、水位变化等情况，按照《地表水和污水监测技术规范》(HJ/T 91—2002)^[22]要求开展TP采样监测，连续监测3 d，同步走航监测入湖和出湖口流量。TP分析采用水质自动监测仪器[LFS-2002(TP)，力合科技(湖南)股份有限公司]，流量监测采用S5/M9流量走航仪器(美国SonTek公司)，并按质控措施要求开展质控实验，保证数据真实、准确、可靠。

1.3 统计与评价方法

按照每天的实测浓度取ρ(TP)平均值，利用Excel 2007和Origin软件对数据进行统计分析与绘图；评价方法参照《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)执行^[23]。

污染物通量是指水体中的各污染物在单位时间内通过某一点位(断面)的总质量，是水环境的水文、地质、化学及生物等综合作用的结果^[24]，TP通量计算公式如下：

$ F_{\mathrm{TP}}=C_{\mathrm{TP}} \times Q $

(1)

式中：F_TP——总磷通量，g/s；C_TP——点位(断面)TP质量浓度，mg/L；Q——M9流量走航仪器同步监测到的点位(断面)流量，m³/s。

2 结果与分析 2.1 环东洞庭湖进出口ρ(TP)及通量空间分布 2.1.1 ρ(TP)分布特征

环东洞庭湖进出口ρ(TP)和TP通量对比见图 2。由图 2可见，9个入湖口点位(断面)ρ(TP)平均值为0.060 mg/L，各入湖河流ρ(TP)范围为0.052~0.069 mg/L，均达到河流Ⅱ类水质标准，与平时监测数据基本一致。其中，有4个入湖口ρ (TP)＞0.060 mg/L，分别为汨罗江(0.069 mg/L)、蒿竹河(0.064 mg/L)、草尾河(0.062 mg/L) 和华容河(0.061 mg/L)。洞庭湖出口ρ(TP)为0.046 mg/L，达到湖库Ⅲ类水质标准。洞庭湖各入湖河流ρ(TP)相差不大，说明单从浓度方面寻求流域治理突破口难以达到精准治污、科学治污的效果，需进一步通过通量分析研究各入湖河流的污染贡献。

2.1.2 TP通量分布

环东洞庭湖进出口ρ(TP)和TP通量空间分布示意见图 3。由图 3可见，南洞庭湖益阳与岳阳行政交界处TP通量为306.4 g/s，明显高于其他河流，调查结论与以往的调查结论基本一致。入湖河流中草尾河、蒿竹河、藕池河、湘江的总磷入湖通量相对较高，分别为104.1，59.7，59.5，45.8 g/s，汨罗江、黄花滩河入湖通量相对较小，华容河、新墙河输入通量因湖水倒灌导致无法计算。调查结果表明，此前未受重点关注的草尾河和蒿竹河2条入湖河流的ρ(TP)和通量均高于湘江，对东洞庭湖TP污染的贡献量不容小觑，亟需重点分析其污染来源并对其采取控源截污等精准治理措施。而ρ(TP)最高的汨罗江的通量贡献却不大。洞庭湖出口TP通量为412.9 g/s，低于入湖河流TP通量总和(594.9 g/s)，说明洞庭湖湖体作为重要的生态湖泊，对入湖总磷具有一定的自净能力。

2.2 东洞庭湖湖体核心区域总磷空间分布

东洞庭湖湖体核心区域ρ(TP)平均值为0.049 mg/L，低于入湖口ρ(TP)平均值(0.060 mg/L)，略高于洞庭湖出口ρ(TP)平均值(0.046 mg/L)。根据东洞庭湖湖体核心区域监测点ρ(TP)作渲染图(图 4)。由图 4可见，藕池河、黄花滩河和新墙河3条入湖河流汇聚的湖心区域浓度比周边浓度稍高。该区域属湖体核心调蓄区域，水流速度相对缓慢，水流主要呈水平流动，从湖岸流向湖心，再从湖心流回湖岸，与上下游的河流型水流有一定区别，因此，当入湖河流均在此汇入时，会导致TP污染负荷瞬时增加。但随着水体逐渐混合均匀及水体自净消纳作用的影响，再加上上游来水水流的不断流动，当湖体水流在东洞庭湖断面流向洞庭湖出口时，ρ(TP)下降基本趋于稳定。

2.3 长江干流湖南段总磷空间分布

为进一步了解长江干流湖南段ρ(TP)的空间分布情况，本次调查对7个长江干流点位(断面)分别布设了水平和垂直方向的监测点位，长江干流湖南段各断面水平和垂直方向ρ(TP)分布情况见表 1。由表 1可见，各断面左、中、右方向ρ(TP)分布无明显波动，其中左岸ρ(TP)平均值(0.058 mg/L)与中间(0.057 mg/L) 基本一致，右岸ρ(TP)(0.054 mg/L)略低但也无显著差异；ρ(TP)垂直空间总体分布状态为：上层ρ(TP) 平均值(0.055 mg/L)与中层(0.054 mg/L) 及下层(0.055 mg/L)基本接近，各断面上、中、下3层的ρ(TP)平均值无明显差异。

总体上看，本次调查的长江干流湖南段7个点位(断面)中，除上游来水荆江口断面的ρ(TP)平均值(0.064 mg/L)相对较高外，其他6个断面ρ(TP)基本无明显差异，说明长江干流在洞庭湖水流汇入后TP分布仍比较均匀，具体见图 5。

3 讨论与对策建议 3.1 入湖河流对洞庭湖TP的影响

本次调查结果表明，虽然各入湖河流水质类别均达到河流Ⅱ类水质标准，但其丰水期ρ(TP)和通量分析结果均证实其对洞庭湖水质定类因子TP的污染贡献较大，尤其是除长江“四水三口”(长江流域中与洞庭湖相关的水系和河口)外的其他小型水系(如草尾河、蒿竹河等)对TP污染的贡献要引起重视。各河流汇入湖体的TP通量之和与出湖通量比较的结果也说明湖体核心区域总体上对入湖的TP有一定的消纳能力。

3.2 洞庭湖TP对长江的影响

洞庭湖TP对长江的影响示意见图 6(a)(b)。由图 6可见，此次调查期间，洞庭湖出口ρ(TP)为0.046 mg/L，长江干流上游荆江口ρ(TP)为0.064 mg/L，当洞庭湖湖水汇入后，下游城陵矶ρ(TP)下降至0.056 mg/L。该时段洞庭湖汇入长江的水体ρ(TP)低于长江干流上游来水的ρ(TP)，长江干流ρ(TP)在洞庭湖水汇入后先出现明显下降，充分混合后略上升至稳定趋势。说明洞庭湖在该时段对长江干流水质ρ(TP)有一定的稀释作用，有利于长江干流水质类别改善，但是其对长江的TP污染负荷总量的影响也是不可忽视的。

长江干流上游荆江口TP通量为1 521.3 g/s，下游城陵矶TP通量为1 924.3 g/s，通量增加了403 g/s，基本接近于洞庭湖出湖TP通量(412.9 g/s)，长江干流荆江口至下游城陵矶断面区间其他入河排口对长江干流TP输入贡献较小。由此可见，近年来对长江沿线所开展的一系列整治行动取得了显著的成效。同时也反映出本次所采用的调查方式合理可行，监测数据准确可靠，同步走航监测ρ(TP)与流量的方法在未来水污染防治与水质预报预警调查工作中具有较强的实用性。

3.3 洞庭湖区域总磷污染原因分析

洞庭湖区作为湖南省乃至全国的“米袋子”“菜篮子”，TP污染负荷依旧较大。第二次污染源普查数据显示，湖南省农业源(主要是种植业、畜牧养殖业、水产养殖业)和农村生活源水污染物排放量不容忽视，TP这项主要水污染物排放占全省排放总量的80.27%；湖区三市一区占15%的区域面积，却排放了全省近40%的总磷污染负荷。本次调查结果可以看出，入湖ρ(TP)和通量均较高的区域主要集中在湖区西南片区(图 3)，这与人类生产生活及农业面源污染息息相关。全国地表水环境质量状况调查分析表明，随着水污染治理的持续推进，农业面源污染已经成为制约下一步水环境质量持续改善的主要矛盾和主要短板之一。究其原因，一是该研究区域上游湖区畜禽养殖大县多，养殖强度高。生猪养殖规模庞大，年出栏量较高，尤其是部分规模以下养殖场畜禽粪污处理及资源化利用环节存在诸多问题，个别养殖场仍存在粪污直排现象，对环境造成潜在威胁。二是水产养殖尾水处理难度大。该区域养殖面积广阔，以精养池塘为主，但由于高密度养殖以及过度投肥投饵等因素，导致水产养殖尾水总磷(TP)污染问题较为突出，尾水处理难度较大。三是化肥流失严重。该区域耕地面积较大，水田占比较高，且复种指数较高，化肥施用量大但利用率较低，流失量较高，进一步加重了农业面源污染负荷。四是农村环保基础设施运行困难。乡镇污水处理设施管网不配套、收集覆盖面不够、运行不正常的情况普遍存在。此外，受三峡工程及人类活动影响，部分区域湿地景观碎片化、洲滩草甸化，植被群落单一化，生态服务功能降低，水土流失较重，叠加芦苇大面积弃收腐烂造成新的生态问题等因素，湖区的整体生态自净能力不够乐观。

3.4 洞庭湖段的总磷防治对策建议

(1) 加快实施《洞庭湖总磷污染控制与削减攻坚行动计划(2022—2025年)》。强化区域统筹，以工程项目推进总磷攻坚行动，重点推动湖区总磷污染通量较大的西南片区各项政策措施落实、落地，狠抓农业面源污染治理，切实削减洞庭湖总磷污染负荷，深入推进实现长江大保护。

(2) 加强面源污染源头监控与治理。充分利用全球卫星定位系统、遥感技术、地理信息系统(GIS)和自动化控制技术等^[25]科学实现农业面源污染环境预警与风险防控，从源头对面源污染进行防控。推动排口小微站和水质、水量、水生态动态监测预警信息平台建设，加快开展蒿竹河、草尾河和华容河等入湖河流水质、水量监控与预警，精准溯源控源。加强对监控结果的运用，重点关注区域内农村生活污水治理、重点内湖治理、入河排污口分类整治、农村改厕、集中连片养殖池塘水产养殖尾水治理、农业面源污染综合治理。尤其要重点防治汛期等丰水期陆域污染对水体的影响。

(3) 加大科技攻关力度，依托科技创新力量助力推进长江大保护。一是把握攻坚重点，加快推动畜禽粪污处理及资源化利用，水产养殖尾水处理，化肥减量化等农业面源污染重点、难点问题实现突破。二是加大先进技术推广力度，可借助智能技术进行水系区间污染通量削减预测^[26]，采取科学有效的方法逐步改善水生态退化、水土流失等问题。三是组织专业技术团队为科技攻关项目提供技术保障。

4 结论

(1) 入东洞庭湖的来水ρ(TP)整体高于湖体核心区域平均浓度，其中汨罗江、蒿竹河、草尾河和华容河4条入湖河流ρ(TP)高于平均值；南洞庭湖益阳与岳阳行政交界上游来水、草尾河、蒿竹河、藕池河及湘江所汇入的TP通量对东洞庭湖的TP增量的贡献相对较大。

(2) 洞庭湖汇入长江的水体中ρ(TP)低于长江干流上游来水ρ(TP)，洞庭湖对长江干流ρ(TP)有一定稀释作用；TP通量分析结果表明，除洞庭湖出水对长江TP污染负荷总量有一定贡献外，长江干流湖南段(荆江口至下游城陵矶断面区间)其他排口对长江干流TP输入贡献相对较小。

(3) 本研究所采用的调查方式合理可行，监测数据准确可靠，同步走航监测浓度与流量的方法在未来水污染防治与水质预报预警调查工作中具有较强的实用性。

(4) 调查结果和原因分析情况表明，随着污染防治攻坚战的不断深入，湖区污染类型也由工业企业污染主导型逐步转向农业面源污染主导型，农业面源污染已经成为制约下一步水环境质量持续改善的主要矛盾和短板之一。亟需有目标性地“控源截污”，精准施策、系统治理。

(5) 建议找准长江流域水污染防治重点攻坚方向，持续攻坚克难，有的放矢，参照本次所提出的洞庭湖段的TP防治对策建议，针对性解决问题。加强内湖内河污染治理、农业面源污染治理，形成TP污染削减整体效应，有效提升洞庭湖水质，进一步促进长江流域生态环境质量改善，推动实现长江大保护，以高水平生态环境保护推动社会经济高质量发展。