摘要
根据生态环境部设在太湖的17个国家地表水考核断面周年监测，2024年太湖水体总磷浓度年均值低于0.05 mg/L，是自2007年太湖大规模治理以来首次达到地表水Ⅲ类标准。为揭示太湖总磷浓度下降的生态环境背景与机制，基于太湖湖泊生态系统研究站2005—2024年的长期监测数据，分析了太湖水体总磷浓度与藻情、气象水文条件及其他营养盐之间的协同变化特征。分析发现，2024年太湖总磷浓度低值的出现与2022年以来蓝藻水华强度下降、外源氮磷入湖负荷降低密切关联，特别是2023年蓝藻水华强度明显偏低，惯性延续导致2024年上半年藻情极轻，对全年水体磷浓度低值的出现具有重要贡献；2024年下半年太湖藻情反弹，8月水体蓝藻生物量明显增高，与2024年度降雨量大、外源氮磷负荷增高有关。此外，2024年10—12月蓝藻水华面积也大幅增加，但同期水体藻类生物量、叶绿素a浓度的反弹幅度却较小，与秋冬季气温偏暖、入湖水量大引起的微囊藻团颗粒表层聚积条件较好等蓝藻水华表观强度放大作用有关。研究表明，外源氮磷负荷下降对太湖蓝藻水华强度已经产生了明显遏制作用，但气温、降雨、风浪等气候因子仍对蓝藻水华表观强度具有强烈影响。在蓝藻水华控制策略方面，应进一步加强外源氮、磷入湖负荷削减，持续推进局部湖区草型生态系统恢复工程，调控湖体食物链，以促进太湖水环境的进一步改善。
Abstract
According to the year-round total phosphorus (TP) monitoring data from 17 national water quality monitoring sites in Lake Taihu, the Class Ⅲ level (China's surface water quality standards) of TP, defined as a TP concentration lower than 0.05 mg/L, has been achieved since 2007. In order to elucidate the concurrent environmental and ecological variation with the decrease of TP, the long-term variation of the monitoring data was analyzed using the ecological monitoring data of the Taihu Laboratory for Lake Ecosystem Research (TLLER) from 2005 to 2024. The findings of this analysis indicated that the low external loads of TP and total nitrogen (TN), coupled with the low intensity of the Microcystis bloom from 2022 to 2023, established a significant foundation for the low TP observed in 2024. The inertia of the low bloom intensity in 2023 resulted in an extremely low bloom intensity in the first half of 2024, which further caused a relatively low annual average of TP in 2024. Conversely, the increase in bloom intensity in the second half of 2024 was due to the increase in external loading of TP and TN, as well as the extremely high autumn precipitation and air temperature. Furthermore, the abnormally large bloom area during November and December in 2024 was inconsistent with the indicators of chlorophyll-a concentration and cyanobacterial biomass. In contrast, the escalation in bloom intensity during the latter half of 2024 can be attributed to the augmentation of external loading of TP and TN, compounded by the occurrence of extreme rainfall and elevated air temperature during the autumn months. Furthermore, the substantial expansion of the bloom area during November and December of 2024 exhibited an inconsistency with chlorophyll-a concentration and cyanobacterial biomass indicators, thereby indicating that the heightened rainfall and augmented air temperature served to amplify the apparent bloom intensity. The findings of this study indicated that a reduction in external TP and TN loading had significantly suppress the bloom intensity in Lake Taihu. However, it is important to note that climatic conditions, such as temperature, rainfall, and wind wave, continue to exert a substantial influence on bloom intensity. To ensure the maintenance of optimal water quality, it is imperative to consider further reductions in external loading of TN and TP. Furthermore, ecological restoration of macrophytes in specific lake zones and optical food chain are necessary to promote the further improvement of the water environment of Lake Taihu.
太湖是中国第三大淡水湖，面积为2338.1 km2，平均水量为51.4×108 m3，2008—2023年的年均河道入湖水量为116×108 m3，平均换水周期为162天。太湖是无锡、苏州的主要供水水源，也是湖州、嘉兴、上海的水源地之一，在区域水安全方面发挥着极其重要的作用，成为中国水环境治理成效的标志性水体之一。太湖水环境面临的主要挑战是氮、磷等营养盐偏高引发的蓝藻水华问题。该问题在20世纪80年代初就受到关注[1]，据鲍建平等1980年9月—1981年9月的调查，西太湖“水面宽广，泥沙含量较大，绝大部分湖区夏季出现很浓的蓝藻‘水花’”“持续时间达5个月之久（5—9月）”[1]。1991年7月6—29日，蓝藻水华导致无锡梅园水厂大幅减产、116家企业停产，市区居民供水受到严重影响，引起了国家环保部门的高度关注[2]。2007年5月29日—6月3日，蓝藻水华暴发又导致无锡贡湖沙渚水源地停产[3]，推动了全流域的水环境治理与生态修复。此后，太湖蓝藻水华情势并未稳定好转，反而在2017年达到了有记录以来的年均最大面积[4]。2020年以来，太湖的藻情开始明显变轻，2023年达到近20年来最轻状况[5]。
根据生态环境部门布设在太湖的17个国控断面的周年监测，2024年太湖水质达到全湖Ⅲ类（GB 3838—2002），是2007年太湖大规模治理以来取得的巨大成果。全湖Ⅲ类这一水质评价结论，主要是依据湖库关键水质指标氨氮（NH3-N）、高锰酸盐指数（CODMn）及总磷（TP）得出的，其中核心指标是TP，因为太湖、巢湖等湖泊中NH3-N、CODMn两项指标已经达到Ⅲ类，TP是主要超标因子。此外，全湖水质Ⅲ类的结论是通过全湖17个国家地表水考核断面年均数据得到的，并非意味着每个站点、每个月份水质都要达到Ⅲ类。
为进一步分析太湖水体TP浓度下降的成因与背景，本研究利用中国科学院南京地理与湖泊研究所太湖湖泊生态系统研究站（简称“太湖站”）2005—2024年的水环境、水生态及相关气象水文背景监测数据，分析了太湖水体TP变化过程及其与太湖蓝藻水华强度、营养盐条件、气候变化之间的关系，探讨太湖的保护与治理策略，为太湖水质的持续改善提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 监测布点与样品采集方法
太湖站自1992年12月开始，按照CERN的观测技术规范开展北太湖水环境与水生态定位观测[6]，2005年以来太湖站的水质与生态监测方案见文献[7]。需要强调的是，太湖站的观测指标与生态环境部的监测结果在绝对值上并不一致[8]。其主要不同在于：（1）太湖站在北太湖重污染区的布点相对密集，使得水质指标绝对值较国控断面评价结果偏高。（2）太湖站采样时为水体上、中、下3层混合，即样品为表层0.2 m、深度一半、泥上0.2 m 3层的混合样，这虽然避免了表层蓝藻水华的影响，但可能增加了底层相对浑浊水体的影响。（3）太湖站在测定总氮（TN）、TP、CODMn时，采用将水样完全混匀分取的方法，未进行沉降，这增加了TN、TP中颗粒物部分的影响。但是，太湖站同时对水样进行GF/C玻璃纤维滤膜（Whatman公司，平均孔径为1.2 μm）过滤，然后测定滤后样品中的TN、TP，即溶解态总氮（DTN）、溶解态总磷（DTP），以及NH3-N、硝态氮（NO-3-N）、亚硝态氮（NO-2-N）等。通过TN、DTN、TP、DTP等多指标的对比，能更好地反映水体氮、磷特征。（4）太湖站测定叶绿素a（Chl.a）采用GF/C滤膜、热乙醇提取分光光度法[9]。太湖站数据与国控断面结果不一致的情况对于一个面积巨大、风浪扰动强烈、蓝藻水华情势能明显干扰湖体磷浓度的大型湖泊而言是正常的[10-11]，但这不影响在同一套数据下对水质变化成因进行分析。浮游植物采用显微镜镜检计数，然后采用细胞体积估算法估算藻类生物量。
1.2 蓝藻水华面积的遥感反演
蓝藻水华面积的遥感反演方法如文献[4]。遥感影像均来自美国国家宇航局（NASA）的MODIS影像数据。其中，2003—2023共获得有效影像2332景[5]，2024年则获得有效影像102景，其中1—3月29景，4—6月12景（4月仅1景有效影像），7—9月31景，10—12月30景。蓝藻水华的关键危害是大量堆积引发藻源性“湖泛”，而2009—2018年连续10年的巡查表明，太湖湖泛都发生在5—9月，其他月份基本没出现成规模的湖泛[12]。因此，将5—9月定义为太湖的“水华季”。
2 结果
2.1 太湖蓝藻水华状况变化特征
2024年是近20年来水华季蓝藻水华面积最小的一年，上半年蓝藻水华程度很轻，水华季面积均值为90 km2（图1）。但2024年蓝藻水华面积年均值（109 km2）却超过了2023年（78 km2），首次出现水华季面积小于年均面积的现象。出现年均值高于水华季均值的主要原因是在10月29日-12月17日这个非水华季期间出现高值，最大蓝藻水华面积达到592 km2（出现在12月2日），11月和12月月均蓝藻水华面积分别为225和244 km2，而水华季最高均值仅为149 km2（出现在8月）。
图1太湖2003年以来年均蓝藻水华面积、水华季蓝藻水华面积以及2024年蓝藻水华面积
Fig.1Long-term cyanobacterial bloom areas of annual average and bloom season from 2003 and the daily cyanobacterial bloom area of 2024
然而，2024年太湖藻类总生物量、微囊藻生物量和Chl.a等相关藻情指标与10月以后蓝藻水华面积大幅增高的现象均不一致。从图2可以看出，2024年北太湖藻类总生物量、微囊藻生物量及Chl.a均呈现8—9月高、10月以后明显下降的趋势，并未像蓝藻水华面积一样出现明显的年底翘尾现象。2023年藻类总生物量的年均值为1.035 mg/L，明显低于2021—2023年的年均值（6.864 mg/L），而2024年年均值为1.807 mg/L，高于2023年；藻类总生物量出现了3—5月和8月两个峰值，其中2024年8月以后的峰值明显高于2023年。
2023年1—3月太湖未见微囊藻，2024年1—4月未见微囊藻，2024年春季微囊藻的出现较2023年晚。2023年微囊藻生物量年均值为0.062 mg/L，2024年为0.550 mg/L，而2021—2023年的均值为4.791 mg/L。2024年微囊藻生物量较2023年明显升高，主要是因为2024年8月的峰值很高。这表明，从2024年8月开始，太湖的微囊藻生物量相对于2023年出现了反弹。
图22024年北太湖藻类总生物量、微囊藻生物量及Chl.a浓度月变化及其与前3年的比较
Fig.2Monthly changes of phytoplankton biomass, Microcystis biomass and Chl.a concentration in north Lake Taihu region in 2024 and their comparison with the previous three years
2024年北太湖Chl.a月均值介于6.901~65.204 μg/L之间，最大值出现在9月，其次是8月，9月全湖均值最高。需要说明的是，全湖均值高低不但与局部藻类高强度聚积有关，还与高强度藻类聚积区的面积扩张有关。相应地，10—12月Chl.a月均值则介于8.655~18.818 μg/L之间，明显低于前两个月，这与蓝藻水华面积变化不一致。总体来说，从水体藻情指标来看，10月以后出现的蓝藻水华面积大幅增加的现象，应该是水中蓝藻生物体更大比例聚积到表层所致，与暴雨引发的浑浊水体入湖带来的蓝藻细胞团空间扩展、温度持续偏高导致的藻类表层聚积等特殊水文、气象条件变化有关，并非完全由微囊藻大幅增殖所致。现场调查时发现的现象与此推断一致。11、12月太湖蓝藻水华现场调查发现，大部分湖区蓝藻水华都是极薄的一层细胞团，其中西山岛以西至大浦口一带，稀薄的表层水华中还伴随着大量的水葫芦残体漂浮，说明发生了明显的河道入流推移。
2024年属于过去20年中的“低藻年”。尽管2024年下半年太湖藻类生物量出现反弹，但长期来看2024年藻类生物量仍处于近20年来的低值期，明显低于2005—2022年的均值（图3）。2005—2024年藻类总生物量的均值为11.171 mg/L，其中2005—2022年的最小值为3.257 mg/L，出现在2005年；而2023年太湖藻类总生物量值仅为0.898 mg/L；2024年为1.544 mg/L，较2023年有所反弹，但仍是20年中的第二低值。微囊藻生物量的变化趋势与藻类总生物量一致。2005—2024年微囊藻生物量的均值为7.110 mg/L，其中2005—2022年的最小值为1.185 mg/L，出现在2007年；而2023年太湖微囊藻生物量仅为0.063 mg/L；2024年有所反弹，为0.359 mg/L，但仍明显低于2005—2022年的最低值。Chl.a的变化趋势与藻类总生物量、微囊藻生物量基本一致，2023年和2024年是2013年以来的低值年（图3），但与2015—2020年相比，Chl.a浓度在2005—2012年的峰值更低（图3），尽管这种双峰变化趋势与面积变化是一致的（图1）。近20年Chl.a均值为34.2 μg/L，2013—2022年均值为40.2 μg/L，而2023年和2024年的均值分别为27.4和27.9 μg/L，是2013年以来的最低值。
2.2 太湖氮、磷浓度变化特征
依据北太湖与全太湖营养盐浓度的比值关系来折算全太湖2005—2024年的逐月TN、DTN、TP及DTP浓度及其年均值，结果见图4。尽管太湖站监测数据与生态环境部门数据略有不同，即太湖站监测数据反映出20年来TP均值的最低值出现在2023年，但2024年仍是20年来太湖TP浓度的低值年份。就年均值而言，2024年太湖TP均值为0.077 mg/L，DTP均值为0.024 mg/L。与2005年以来的年均值相比，2024年太湖TP处于第二低值；最低值出现在2023年，为0.074 mg/L；而第三低值出现在2022年，为0.080 mg/L；其余年份TP年均值均高于0.093 mg/L，而2005—2021年的多年均值为0.111 mg/L。2005—2024年DTP年均值介于0.020~0.042 mg/L之间，多年均值为0.031 mg/L；而2024年出现20年中第四低值；DTP最低值为0.020 mg/L（2022年），第二低值为0.022 mg/L（2023年），第三低值为0.023 mg/L（2021年），即近4年太湖水体DTP持续处于低值。
图32005—2024年太湖藻类总生物量、微囊藻生物量及和Chl.a的年变化
Fig.3Yearly average of phytoplankton biomass, Microcystis biomass and Chl.a concentration in Lake Taihu from 2005 to 2024
2024年太湖水体氮浓度虽然较2023年略有升高，也处于近20年来的低值。从图4可以看出，自2006年太湖TN达到峰值（TN均值为3.80 mg/L，DTN均值为2.50 mg/L）以来，太湖水体氮浓度呈现逐步下降的趋势。TN的最低值出现在2023年（1.31 mg/L），DTN的最低值出现在2022年（0.76 mg/L），2024年虽然略有反弹，但仍处于多年来的低值，TN均值为1.44 mg/L，为20年中的第三低值（第二低值出现在2022年，为1.39 mg/L）；DTN为0.94 mg/L，为20年中的第四低值（第二低值出现在2023年，为0.83 mg/L；第三低值出现在2021年，为0.91 mg/L）。这种近4年来氮浓度都较低的情况与TP类似，说明2024年水质出现较好状况并非偶然，与前几年的好转关系密切。
图42005—2024年太湖全湖氮、磷浓度变化
Fig.4Variations of TN, DTN, TP and DTP concentrations in the whole Lake Taihu from 2005 to 2024
北太湖的TP浓度下降幅度大于全太湖平均值。从图5可以看出，2024年北太湖各月TP浓度都明显低于2023年，这与2023年全湖TP均值低于2024年不一致，表明北太湖磷的改善相对更为明显。这种情况也与现场调查发现的藻情变化一致，即北太湖藻情改善更为明显，幅度要明显大于全太湖。2024年蓝藻水华相对严重的区域主要分布在西太湖及西南太湖，秋季以后北太湖的藻情很轻。从图5可以看出，2024年北太湖TP均值为0.096 mg/L，而2023年为0.152 mg/L，北太湖TP浓度下降明显。2024年北太湖磷浓度高值出现在8—9月，其中8月高值可能与期间藻情相对严重以及藻类生长引发底泥磷释放“泵吸作用”有关，而9月TP的增高可能还受到外源入湖影响。9月流域多暴雨，来水量大幅度增加，西部湖区水体水质状况受到河流入湖物质输移影响。2023年和2024年北太湖DTP浓度分别为0.028和0.031 mg/L，二者差别不大。
2024年北太湖下半年水体TN浓度明显高于2023年（图5），特别是10—12月的DTN浓度也明显高于2023年，这与下半年的强降雨密切相关，表明外源输入对太湖水体氮浓度的巨大影响。从图5可以看出，北太湖2024年TN均值为1.75 mg/L，高于2023年（1.63 mg/L），其中7—12月TN均值也为1.75 mg/L（一般年份秋季为太湖水体氮浓度最低的时期），较2023年同期均值（1.39 mg/L）增高26%。2024年北太湖DTN均值为1.16 mg/L，也较2023年（1.06 mg/L）高。特别是10—12月，2024年快速反弹，DTN均值达到1.33 mg/L，较2023年同期（0.89 mg/L）高出49%，反映出流域河道氮浓度与湖体氮浓度之间的密切联系。
图52023—2024年北太湖氮、磷浓度月变化对比
Fig.5Comparison of TN, DTN, TP and DTP concentrations from 2023 to 2024 in northern Lake Taihu region
2.3 太湖2024年气象水文条件状况
高温、高光照、低风速有利于浅水湖泊的微囊藻生长和表层水华形成。与近20年的年均值相比，2024年的水文气象条件有利于蓝藻水华暴发。从图6可以看出，2024年平均风速为1.85 m/s，处于近20年来的低值，尽管较2023年（1.76 m/s）有所升高，但仍为20年来的第二低值。较2005年的年均值（2.83 m/s）下降35%。低风速有利于太湖中以微囊藻为主的蓝藻水华发展[12]。太湖水温年均值的最高值出现在2022年（20.4℃），其次为2021年和2023年（20.3℃），第三高值出现在2007年和2024年（20.2℃），其余年份的年均值都低于20℃。2024年的高温有利于太湖蓝藻水华的发展[13]。
高光强、强降雨、高水位等都有利于太湖蓝藻水华的发生。从图6可以看出，太湖站气象观测场观测的2024年光合有效辐射（PAR）年均值为26.99 μmol/（m2·s），是20年来的第四高值，低于2022年、2023年和2009年。2024年的累积降雨量为1595.2 mm，为20年来的第二高值，超过了2020年的降雨量，仅次于2016年。2024年的年均水位为3.25 m，高于20年来的均值（3.22 m）。
2.4 太湖2024年入湖河道氮、磷浓度及负荷
2024年入湖河道磷浓度保持低值，但氮浓度有所反弹。图7为2016年以来基于陈东港、大浦河、殷村港、沙塘港、漕桥河、太滆运河、雅浦港等主要河道入湖口河段的月监测数据计算的太湖湖西区水体氮、磷浓度，及其与基于苕溪长兜港、大钱港、长兴港、长兴合溪港入湖口河段的月监测数据计算的浙西区水体氮、磷浓度的比较。此外，出湖区水体氮、磷浓度则是基于太浦河、瓜泾、胥江、望虞河等主要出湖河道近湖河段的月监测数据平均而得。从图7可知，2024年湖西区河道TP年均值为0.158 mg/L，是2016年以来的最低值，较2023年（0.159 mg/L）略低；而2021年以前湖西区TP年均值均超过0.2 mg/L，2016—2024年的均值为0.201 mg/L。DTP与TP类似，2016—2024年的平均值为0.087 mg/L，而2024年均值为0.069 mg/L，为2016年以来的最低值。
图62005—2024年太湖主要气象水文因子 （风速、水温、光合有效辐射、降雨量和水位）年均值
Fig.6Yearly average of wind speed, water temperature, photosynthetically active radiation, rainfall and water level from 2005 to 2024
浙西区河道TP均值则较过去4年有所抬升。2016—2024年浙西区河道TP均值为0.135 mg/L，总体较湖西区低33%。但是2024年浙西区TP浓度为0.135 mg/L，高于2020—2023年。浙西区DTP则达到2016年以来的最高值，2024年均值为0.043 mg/L，较2016—2023年均值（0.038 mg/L）增高13%。
2024年出湖区河道TP浓度达到2016年以来的最低值，为0.074 mg/L，而2016—2024年均值为0.096 mg/L。出湖河道TP主要反映了湖体的TP水平。这与太湖水体磷浓度达到2007年以来低水平的情况是一致的。2024年出湖区的DTP也处于中等偏低水平，为0.034 mg/L，而2016—2024年的均值为0.041 mg/L。
湖西区、浙西区等入湖河道2024年的氮浓度虽然处于2016年以来的低值，但相比2023年而言均出现了反弹。其中，湖西区2016—2024年入湖河道TN和DTN均值分别为3.78和3.20 mg/L，而2024年均值则分别为3.16和2.64 mg/L，虽然较多年均值下降了16%和21%，但是2024年TN、DTN均高于2022年和2023年（TN为2.94 mg/L，DTN为2.41 mg/L）。
此外，值得关注的是，近3年浙西区的TN、DTN浓度反而高于湖西区。浙西区由于流域多山，一直以来是太湖相对较好的水源补给区，如2016—2024年浙西区TN和DTN均值分别为3.27和2.56 mg/L，也均低于同期湖西区均值。但是2022—2024年浙西区的TN和DTN均值分别为3.25和2.54 mg/L，高于同期的湖西区（3.03和2.49 mg/L）。2024年浙西区TN和DTN反弹更为明显，分别为3.50和2.67 mg/L，也都高于相应的湖西区。这说明近年来湖西区与浙西区氮污染状况开始发生反转。
太湖出湖区的TN、DTN浓度均明显低于湖西区和浙西区，体现出巨大的氮净化能力。其中2016—2024年TN和DTN均值分别为2.12和1.72 mg/L，较湖西区均值下降44%和46%，这些下降部分大部分是湖泊通过反硝化脱氮等生物地球化学循环过程净化所致。2024年出湖区河道氮浓度是2016年以来的最低值，TN和DTN年均值为1.67和1.34 mg/L，分别较湖西区入湖河流年均值下降47%和49%。
图72016—2024年太湖主要出入湖片区河道氮、磷浓度年均值
Fig.7Yearly average concentrations of nitrogen and phosphorus in rivers locates at different regions of Lake Taihu from 2016 to 2024
通过构建降雨量与入湖水量的关系，利用湖西区、浙西区入湖河道营养盐浓度观测值，可以估算太湖入湖氮、磷负荷[14]。利用该方法估算出2016年以来太湖西部入湖氮、磷的年负荷，结果见图8。从图8可知，尽管2024年太湖入湖河道氮、磷浓度仍处于低值期，但是由于降雨量较高，估算的氮、磷入湖负荷出现了明显的增加。2016—2024年多年平均入湖磷负荷为1970 t/a，其中湖西区为1551 t/a，浙西区为419 t/a；入湖负荷高值主要受降雨量影响，如最高值为2016年的2811 t/a，第二高值为2020年的2550 t/a，两个年份均为洪水年。2024年入湖磷负荷为2171 t/a，为第三高值，明显高于2022年（1278 t/a）和2023年（1162 t/a）。
图8太湖2016—2024年河流入湖氮、磷负荷
Fig.8Inflow loading of nitrogen and phosphorus of Lake Taihu from 2016 to 2024
同样，2024年入湖氮负荷也出现了明显的反弹。2016—2024年平均河道入湖氮通量为37711 t/a，其中湖西区为27288 t/a，浙西区为10423 t/a。2024年入湖氮负荷估算为43327 t/a，明显高于2021—2023年（3年通量分别为31664、25807和22390 t/a）。虽然2024年入湖氮、磷负荷的反弹并未在2024年上半年的藻情与水质上表现出来，但对下半年太湖的藻情和水质产生了影响，并有可能会持续影响到下一年。
3 讨论
3.1 外源负荷的持续下降为2024年水质达Ⅲ类奠定了重要基础
2020年以来，太湖蓝藻水华面积不断下降（图1），特别是2023年、2024年连续两年蓝藻水华处于较轻状态，与太湖外源负荷下降基本同步，表明近两年的外源负荷下降已经对太湖藻情产生了明显的影响（图8）。尽管2024年的外源负荷明显反弹，但是2024年上半年水体藻情极轻，营养盐浓度维持在较低水平（图5），加上2023年微囊藻生物量的急剧下降，使得2024年上半年蓝藻生长同时受到种源基础水平低和氮、磷浓度低的双重限制。因此，虽然2024年太湖的光、温条件有利于蓝藻生长，但是上半年微囊藻水华基本没有形成。较低的蓝藻生物量使得过去上半年水华引发的内源磷“泵吸作用”释放量很少，湖体磷浓度能维持在低水平，最终拉低了全年磷浓度的平均值，促成全年水质良好、磷浓度均值达到Ⅲ类水标准的治理效果。
2024年太湖磷浓度达地表水Ⅲ类标准表明外源氮、磷负荷控制在蓝藻水华防控中的重要作用。外源负荷下降到一定水平是浅水湖泊蓝藻水华能够被稳定控制的前提。2022—2023年持续低负荷的外源氮、磷浓度对蓝藻水华产生了明显的遏制效果，反过来能对湖体磷浓度产生明显影响。但是2024年下半年强降雨背景下太湖入湖氮、磷负荷大幅反弹，明显高于前3年均值（图8），表明目前太湖外源负荷控制的稳定性还不够。
2022—2024年太湖湖体藻情和水质对外源氮、磷负荷下降的响应能为太湖氮、磷外源负荷控制目标提供借鉴。根据北美317个湿地的磷净化能力评估，湿地对外源磷的稳定净化能力上限约为1 g/（m2·a）[15]。据此分析，即便是太湖整湖都成为高效净水湿地，其年净化磷的能力也不会超过2238 t/a，何况太湖大部分湖区并无水生植被，湖泊底泥的淤泥固磷能力并不强。因此，维持太湖水质良好时的外源磷负荷必须明显低于2238 t/a才行。中欧第一大浅水湖泊巴拉顿湖（面积为596 km2，平均水深为3.2 m）直到当外源磷负荷降至约60 t/a，即0.1 g/（m2·a）时，其蓝藻水华问题才得到基本控制[16]，但这一负荷目标在太湖是几乎不可能实现的。丹麦大型浅水湖泊Arresø湖磷负荷降到0.68 g/（m2·a）时，蓝藻水华强度也能得到逐步控制[17]，与太湖的情况具有可比性。太湖在2022年和2023年外源负荷平均下降至1220 t/a，也即单位面积外源负荷为0.52 g/（m2·a），相应湖体磷浓度、蓝藻水华强度均明显下降，可以作为后期太湖外源磷负荷的控制目标。
氮的协同控制也在太湖藻情控制中发挥着关键的作用，可能是太湖能够不同于巴拉顿湖，在磷负荷为0.6 g/（m2·a）时蓝藻水华情势依然明显响应的重要前提。由于氮在流域水体中主要以溶解态存在，湖泊氮更容易受到外源氮浓度的影响。近年来，随着太湖外源氮浓度、入湖氮负荷的下降，太湖夏季湖体平均氮浓度明显下降，已经低于据多元统计法推导的氮限制浓度。邹伟等采用分位回归分析发现，太湖藻类生长能够受到营养盐限制的TP浓度为0.052 mg/L，TN浓度为0.69 mg/L[18]。而太湖2024年6—11月的夏秋季全湖TN均值为1.28 mg/L，DTN均值为0.68 mg/L；考虑到太湖湖体营养盐浓度较大的空间差异性，这意味着在局部湖区、局部时段TN浓度已经能够低于0.69 mg/L的阈值。根据2024年7月的现场观测，太湖梅梁湾、贡湖湾、竺山湾的蓝藻水华均呈淡黄色，基本未见到生长良好的绿色水华，表明当时太湖水体微囊藻出现了明显的缺氮症状。相应地，2022年和2023年同期DTN均值分别为0.48和0.57 mg/L（图4），均出现了大面积的黄色水华现象[19]，说明氮限制对太湖夏季藻情控制作用明显。根据丹麦Arresø湖的治理经验，氮负荷控制到11 g/（m2·a）后，蓝藻水华可以得到控制。据此估算，太湖外源氮负荷应控制在25700 t/a。2022年和2023年太湖氮的外源负荷分别为25807和22390 t/a（图8），接近或低于25700 t/a。这说明该值也可以作为太湖外源氮负荷控制目标的参考。
3.2 太湖水质达Ⅲ类成果的稳定维持仍需加强湖体生态恢复
2024年太湖水质达Ⅲ类的成果是在多年营养盐持续控制、干旱导致的2022—2023年入湖水量与氮、磷负荷大幅下降以及2020年以来退渔禁捕的背景下发生的。从2024年下半年的负荷增加和蓝藻水华面积增高的现象看，这种达Ⅲ类的成果还不稳定。除了外源负荷的控制之外，湖体生态系统结构也还没有达到稳定良好的状态。而湖体健康的生态系统结构应包括一定面积的沉水植物、合理的鱼类群落结构、丰富的底栖生物等，这是进一步巩固水质改善成果的重要保障。
浅水湖泊由于营养盐内源缓冲大、藻型生态系统持续惯性大等特点，生态系统转型相对困难。2022年以来，太湖连续3年呈现低藻状态，水体磷浓度在上半年持续维持低值，这为沉水植被恢复等生态系统的健康转型提供了契机。东太湖、胥口湾、渔洋湾、光福湾、贡湖湾及南太湖是历史上出现过沉水植被的水域。但目前这些水域的沉水植被恢复还不理想，与历史时期相比还有较大差距。
沉水植物生长的关键条件是水下光场达到一定水平，如真光层深度在关键季节能够超过水深。强烈的风浪扰动、鱼类扰动、水深过大、藻类生物量过高等都对水下光强产生影响，进而限制沉水植物的恢复。与21世纪初太湖沉水植物面积较大时相比，目前太湖退渔导致湖面渔业设施拆除，从而失去了消浪作用，加上水位提高、换水周期缩短，沉水植物局部发育的条件变差。此外，近年来禁渔会导致水体鱼类生物量增多，鱼类对底泥的扰动增加。这些变化还会导致蓝藻水华的空间漂移和局部大规模聚集机会增多，不利于沿岸带和一些湖湾的沉水植物恢复。
建议充分利用太湖水质改善的契机加大沉水植物恢复的工程引导。加强对湖体物理环境的调控，如进一步降低春季水草萌芽期的水位、加强浅水湖湾的控鱼和消浪、及时收割过量的浮叶植物、通过物理隔断等阻挡局部蓝藻水华的快速入侵等，加快湖体沉水植被恢复，促进生态系统健康发展，提高太湖水质改善成果的稳定性，为太湖水质的进一步提升创造条件。
致谢：太湖站钱荣树、黄建明、韦金权、沈睿杰、闵屾、钟春妮等水质、气象、水文监测工作者为保质保量完成监测付出了巨大的努力，中国科学院南京地理与湖泊研究所硕士研究生胡佩瑶、蒋涛涛、骆夏杨协助完成了蓝藻水华面积的遥感影像解译，在此一并表示感谢。
