2022, Vol. 34 
(2: 中国科学院大学资源与环境学院, 北京 100049)
(2: College of Resources and Environment, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, P. R. China)
湖泊是生态系统的重要组成部分，为周围区域提供了多项生态系统服务功能，湖泊水质状况不仅影响区域生态环境健康，对区域的可持续发展也具有极为重要的意义[1-3]. 当前正面临着全球性气候变化，变化环境下水文循环与水资源脆弱性成为了世界研究热点之一，而气候变化带来的水文效应问题也受到各国学者的广泛关注. 降水是河流、湖泊非点源污染的主要驱动力之一[4]，极端降水事件的产流量和污染物携带量往往更大，导致水体中的污染物通量增大[5-7]，因此极端降水是影响水环境质量的重要气象因素之一[4, 8-9]. 随着气候变暖，极端降水事件的频率和量级呈显著上升的趋势，对生态系统产生的影响不断加大[10-12]. 在气候变化和人类活动共同作用下，湖泊水循环及湖水中的物理、化学、生物过程都发生了深刻改变，引起了一系列生态环境问题[13-14]. 水化学特征是湖泊水体的一个基本要素，表征其周围环境特点、水质现状及水体中的离子来源分布等[15]，而区域气候、水文地质条件、人类活动都会对地表水的水化学特征及离子来源产生深刻影响[16-19].
白洋淀位于海河流域，是华北平原仅存的为数不多的湖泊型湿地生态系统之一. 白洋淀生态系统的生物多样性丰富，构成复杂，不仅为人类生产生活提供多种资源，而且具有蓄水灌溉、调节局部地区气候、改善生态环境、补充地下水和保护生物多样性等多种生态功能[20]. 2017年国务院设立的雄安新区建设对于推进京津冀协同发展、优化城市空间结构和国家发展，具有重大意义. 白洋淀位于雄安新区的核心区域，占雄县、容城和安新县总面积的23.4 %，但白洋淀目前的水环境问题仍较为严重，大部分水域的水质依然为Ⅴ类甚至劣Ⅴ类[6]. 受强降雨影响，2021年7月京津冀降雨量较常年偏多1~2倍，局部降雨强度大、时段集中，中小河流涨势迅猛，汛情严重，海河流域滦河及漳卫河各出现1次编号洪水[21]. 白洋淀流域则出现了罕见的大暴雨及局部大暴雨的极端天气状况，此次降水达到了近5年最大降水，日最大降水量为59.9 mm，比2020年同月最大日降水量增加33.4 mm(图 1). 中国气象上规定，每小时降雨量16 mm以上、或连续12小时降雨量30 mm以上、24小时降水量为50 mm或以上的雨称为暴雨，按其降水强度大小又分为3个等级，即24小时降水量为50~99.9 mm称暴雨、100~249.9 mm之间为大暴雨、250 mm以上称特大暴雨(中国气象局, http://www.cma.gov.cn/). 根据等级划分，白洋淀本次降水属于暴雨等级.
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图 1 保定市近5年7月最大日降水量 Fig.1 Maximum daily precipitation of Baoding City in July in recent 5 years |
为探究这种极端降水条件是否会对白洋淀的水质产生影响，本研究采集了白洋淀暴雨过后的湖泊水样，分析主淀区湖水的水化学特征、氢氧稳定同位素特征和水质空间差异特征，从而揭示极端降水条件对白洋淀主淀区水化学和水质的影响，为白洋淀的生态修复治理和雄安新区的生态系统管理提供科学依据.
1 材料与方法 1.1 研究区概况白洋淀流域(38°10′~40°0′N, 113°40′~116°20′E)位于河北省中部，属于海河流域大清河水系，由143个淀泊和3700多条沟壕组成，以水体为主，水域间有苇田、台地、村庄，是华北平原最大的淡水湿地[15, 20, 22]，被誉为“华北明珠”(图 2). 该地区为北温带半湿润大陆性季风气候，冬季寒冷干燥，最低气温可达-26.7℃；夏季高温多雨，最高气温为40.7℃，年平均降水量为530 mm，且降水多集中在7-9月份. 自1970年以来，入淀河流和淀区水质逐渐恶化，1980年后入淀水源主要来自于周围城市的污水，之后很长一段时间内，白洋淀水质长期处于恶化的阶段[23-24]. 雄安新区成立以后，各级政府通过外源污染管控、内源污染治理、生态补水等措施治理白洋淀水体，污染治理力度加大，白洋淀的水质状况明显好转[23].
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图 2 白洋淀地理位置及采样点分布 Fig.2 Location and sampling sites distribution of Lake Baiyangdian |
进入白洋淀的大部分河流为山前带河流，研究区地表经过冲刷、溶蚀和物理风化等作用形成了复杂的岩溶地貌[25]. 研究区内的基岩以碳酸盐岩为主，硅和镁的含量高，且受大气降雨补给[16, 26]. 流域土地利用主要有林地、耕地、建设用地、草地和水域等类型，土地利用类型的变化受地形和人类活动的共同影响[16, 25, 27].
研究区在2021年受极端气候条件影响气候变化显著. 2021年7月11日至13日，河北省自西南向东北出现大到暴雨、局部大暴雨的极端天气状况，单日降水量达到近5年最大值(图 1)，受持续强降雨影响，大清河、永定河等河系部分河流的水位明显上升. 为应对极端气候，从7月11日开始，位于白洋淀上游的王快水库、安格庄水库以及白洋淀向下游河道泄水，最大泄水流量达到50 m3/s[28]. 强降雨和泄洪对白洋淀水体的水化学和水质必然造成一定的影响.
1.2 样品采集及水质理化指标测定强降雨过后，于2021年7月底选取了15个采样点对研究区进行了湖泊水样采集(图 2). 采样点1~3和11~15位于白洋淀的中部，水生植物分布相对较少，水面面积大，水深较深，且靠近景区；采样点4~6位于白洋淀的南部，水生植物分布较多；其余采样点位于北部，靠近岸边，水生植物分布相对集中. 每个采样点均分成表层、中层和底层分别进行采样.
采样过程中，现场共测定了8个水质参数，包括水温(WT)、pH值、溶解氧(DO)、电导率(EC)、总溶解性固体(TDS)、盐度(SAL)、叶绿素a(Chl.a)、藻蓝蛋白(PC). 其中，WT、pH、EC、SAL和DO利用多参数水质监测仪YSI Professional Plus (USA)测定，Chl.a和PC浓度则使用多参数水质监测仪YSI EXO2 (USA) 测定.
湖水样品被收集在聚乙烯瓶中，聚乙烯瓶在收集水样前用原水冲洗3次. 在实验室分析之前，水样保存在4℃的冰箱里. 利用孔径为0.45 μm的滤膜对水样进行过滤后用于测定阳离子、阴离子、氨氮和硝态氮浓度及氢、氧同位素值(δ2H和δ18O). 阳离子(K+、Ca2+、Na+和Mg2+)浓度采用电感耦合等离子体光发射光谱仪(Perkin Elmer, USA) 测定，阴离子(F-、Cl-、SO42-和NO3-)浓度采用离子色谱法(Dionex ICS-3000, USA) 测定；重碳酸根及碳酸根(HCO3-和CO32-)浓度则采用滴定法测定；NH3-N和NO3--N浓度采用连续流动分析仪(SEAL Analytical, UK)测定，NH3-N和NO3--N的检出限分别为0.025和0.02 mg/L；δ2H和δ18O采用液态水稳定同位素分析仪(Los Gatos Research, USA) 测定，δ2H的相对标准偏差 < 0.5 ‰，δ18O的相对标准偏差 < 0.1 ‰. 未过滤的水样用过硫酸钾氧化法处理后，在连续流动分析仪(Bran+Luebbe AutoAnalyzer3, German)上测定总氮(TN)浓度，未过滤的水样采用过硫酸钾消解法处理后，利用化学分析仪(Alliance Smart Chem200, France) 测定总磷(TP)浓度；TN和TP的检出限分别为0.05和0.01 mg/L. 水化学和同位素分析均在中国科学院地理科学与资源研究所理化中心进行.
1.3 数据处理及分析方法本研究采用单因素方差分析比较各变量的空间差异，显著性水平为P＜0.05或P＜0.01. 在分析前，采用S-W法进行数据正态分布检验和方差齐性检验. 对于不满足正态分布的水质变量进行对数转换，转换后仅pH和Chl.a的分布基本符合正态分布，其他不满足正态分布的水质变量则采用非参数秩和检验Kruskal-Wallis法进行方差分析. 利用KMO统计量检验判断原有变量是否适合因子分析，KMO值越接近于1，表明白洋淀水质变量间的相关性越强，越适合作因子分析. 采用因子分析法判断水质的空间特征，计算各采样点的综合因子得分，从而判断各采样点之间的水质差异[29].
采用Piper三线图及相关性分析判断白洋淀主淀区湖水水样的水化学类型并分析其水质特征. 同时，利用Gibbs图解法对其水化学成因进行定性分析，判断区域岩石风化、大气降水、蒸发结晶作用对湖泊水化学特征的影响，主要考虑的因子包括TDS、Na+/(Na++Ca2+) 比值和Cl-/(Cl-+HCO3-) 比值，其中TDS的分界点为80和300 mg/L，离子比值分界点为0.5[15-16, 30-31].
以上数据分析及制图过程分别利用软件Microsoft Excel、SPSS 25、Origin 2017及ArcMap 10.8完成，空间插值采用反距离权重法.
2 结果与分析 2.1 白洋淀主淀区水体理化指标空间变化特征对白洋淀主淀区各样点表层、中层和底层湖水水质分别进行分析，结果表明，白洋淀各样点湖水的理化指标、藻类指标和营养盐指标浓度存在空间差异(图 3). 单因素方差分析表明，pH和Chl.a在不同采样点间的空间差异显著(P < 0.05). 非参数检验结果表明，水温、TDS、EC、SAL、DO、PC、NO3-N、NH3-N和TN在各采样点间具有显著的空间差异(P < 0.05)，而DO和TP在各样点间的空间差异不显著(P>0.05).
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图 3 白洋淀主淀区水体物理化学指标监测值 Fig.3 Values of physicochemical parameters in the main area of Lake Baiyangdian |
白洋淀主淀区湖水的水温平均值为(27.3±0.9)℃，其中采样点2、9和12处的水温相对较低，分别为26.4、25.9和26.4℃. 湖水的pH值平均为7.4±0.2，所有采样点的水体均呈弱碱性，符合《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中关于pH的规定，整体pH表征良好；而位于淀区南部的采样点5和6以及位于淀区北部的采样点7、8和10的pH值相对较高，最高达到7.9. 水体中DO平均浓度为(3.4±1.7) mg/L，大部分点位的DO浓度属于水质标准中的Ⅳ类和Ⅴ类，位于淀区南部的采样点5和6的DO浓度相对较高，分别为5.5和4.8 mg/L. 水体中TDS、EC和SAL的平均值分别为(386±49) mg/L、(622±84) μS/cm和(0.28±0.04) ‰，位于淀区南部的采样点5、6和13以及位于淀区西北部的采样点10的TDS、EC和SAL都相对较高，最大值分别为436 mg/L、738 μS/cm和0.34 ‰.
Chl.a和PC的平均浓度分别为(57.5±33.3)和(9.8±13.0) μg/L. 位于淀区南部的采样点13、位于淀区中部的采样点1以及位于淀区西北部的采样点10的Chl.a浓度相对较高，最高可达165 μg/L. 位于淀区南部的采样点5和13以及位于淀区西北部的采样点10的PC浓度相对较高，最大值为75.4 μg/L. 白洋淀部分采样点的NO3--N和NH3-N浓度低于检测限，未检出. NO3--N和NH3-N平均浓度分别为(2.9±1.3)和(0.13±0.17) mg/L，其中淀区南部的采样点5、6和13, 淀区中部的采样点1以及淀区西北部的采样点10的NO3--N浓度相对较低，最小值为0.75 mg/L，而采样点10和13的NH3-N浓度相对较高，最高可达0.83 mg/L. 所有点位的NH3-N浓度均符合Ⅲ类水质标准，其中大部分点位的NH3-N浓度处于Ⅰ类和Ⅱ类地表水水质标准. TN和TP的平均浓度分别为(3.7±1.1)和(0.22±0.05) mg/L，其中采样点1和10的TN浓度相对较低，最小值为1.37 mg/L，采样点13的TP浓度(0.45 mg/L)显著高于其他点位. 大部分点位的TN浓度处于Ⅴ类和劣Ⅴ类的地表水水质标准，所有点位的TP浓度均处于Ⅴ类和劣Ⅴ类的地表水水质标准.
2.2 白洋淀主淀区水化学特征白洋淀主淀区湖水主要离子Piper三线图的结果表明(图 4)，其水化学类型主要为Ca-HCO3 ·SO4型. 水体中的主要阳离子Ca2+、Na+、Mg2+和K+的平均浓度分别为1.19、1.18、0.81和0.11 mmol/L，平均浓度大小的趋势为Ca2+>Na+> Mg2+> K+. 水体中主要阴离子HCO3-、Cl-、SO42-和NO3-的平均浓度分别为3.39、2.96、0.93和0.08 mmol/L，其平均浓度大小的趋势为HCO3-> Cl-> SO42-> NO3-.
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图 4 白洋淀主淀区湖水主要离子Piper三线图 Fig.4 Piper diagram showing major ion composition of the main area of Lake Baiyangdian |
在Gibbs图中(图 5)，若TDS浓度较高，且Na+/(Na++ Ca2+) 或Cl-/(Cl-+ HCO3-)>0.5时，水中的离子来源主要受蒸发结晶作用控制；若TDS浓度中等，且Na+/(Na++ Ca2+) 或Cl-/(Cl-+ HCO3-) < 0.5时，水中的离子来源主要受岩石风化控制；若TDS浓度较低，且Na+/(Na++ Ca2+) 或Cl-/(Cl-+ HCO3-)>0.5时，水中的离子来源主要受大气降水控制. 白洋淀主淀区水体的Gibbs图结果表明(图 5)，采样点的值基本都落在Gibbs分布模型内，湖水的TDS浓度为300~550 mg/L，浓度中等偏高. Na+/(Na++Ca2+)的变化范围为0.18~0.63，均值为0.40，Cl-/(Cl-+HCO3-) 的变化范围为0.08~0.70，均值为0.29. 当Na+/(Na++Ca2+)>0.5或Cl-/(Cl-+HCO3-)>0.5时，TDS的浓度大于300 mg/L但小于550 mg/L. 也就是说，在极端降水的条件下，白洋淀主淀区水中的离子来源主要受岩石风化作用控制，受到的蒸发结晶作用控制较弱，且基本不受人类活动作用影响.
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图 5 白洋淀主淀区湖水Gibbs图 Fig.5 Gibbs diagram of lake water in the main area of Lake Baiyangdian |
白洋淀主淀区湖水的δ2H范围为-60.86 ‰ ~-35.01 ‰，平均值为-54.91 ‰；δ18O范围为-8.84 ‰ ~-3.45 ‰，平均值为-7.61 ‰；氘盈余(D-excess)的变化范围为-7.76 ‰ ~10.11 ‰，平均值为5.96 ‰，其中仅采样点10的D-excess值为负值，其余采样点的D-excess值均大于3 ‰ (图 6). 反距离空间插值结果表明，白洋淀δ2H和δ18O都表现出西北部和南部富集，而西部和东北部有河流补给的地区则较为贫化，而D-excess低值则主要分布在西北部，东北部和东部有河流补给的地区其D-excess值较高，D-excess值的空间分布特征与δ2H和δ18O的空间分布特征基本相反.
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图 6 白洋淀主淀区水体氢、氧同位素及氘盈余空间分布 Fig.6 Spatial distributions of δ2H, δ18O and D-excess in lake water of the main area of Lake Baiyangdian |
根据测得的白洋淀氢、氧稳定同位素值，得到了白洋淀主淀区湖水氢、氧同位素关系线方程：δ2H=4.86δ18O-17.90 (R2=0.993, P < 0.01)(图 7). 将白洋淀水体同位素值与全球大气水线(GMWL: δ2H=8 δ18O+10) 进行对比，结果发现白洋淀主淀区湖水的同位素值大部分在全球大气水线的右下方，并且采样点9和12水体的同位素值基本在GMWL上，而采样点10的同位素值距离GMWL最远. 与白洋淀流域大气水线(LMWL: δ2H=7.19δ18O-0.74) 进行对比[32]，结果表明除了采样点10，其余采样点的同位素值都比较靠近当地大气降水线，并且采样点9和12的同位素值基本也在LMWL上. 此外，白洋淀湖水氢、氧同位素关系线的斜率和截距均小于GMWL和LMWL的斜率和截距. 回归分析表明，白洋淀主淀区湖水中的δ2H和δ18O均与水深呈显著负相关(P < 0.05)，水深每增加1 m，δ2H和δ18O值分别降低6.62 ‰和1.37 ‰ (图 8).
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图 7 白洋淀主淀区水体氢、氧稳定同位素关系 Fig.7 The relationship between δ2H and δ18O values in lake water of the main area of Lake Baiyangdian |
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图 8 白洋淀主淀区湖水氢、氧稳定同位素与水深之间的线性回归关系 (图中δ2H和δ18O分别为同一水深处的平均值) Fig.8 Linear regressions between stable isotope values of lake water δ2H and δ18O and water depth in the main area of Lake Baiyangdian (δ2H and δ18O were mean values at the same water depth) |
采用因子分析法对主淀区湖泊水质现状进行了综合评价. 共选择了16个指标进行分析，包括水温、DO、pH、EC、SAL、Chl.a、PC、NO3--N、NH3-N、TN、TP、TDS、DOC、Na+、Mg2+和K+. 大部分指标之间存在显著的相关性(表 1)，且KMO值为0.807，满足因子分析的要求，因此因子分析适用于判断白洋淀的水质状况. 根据特征值大于1的条件，共提取了3个共同因子F1、F2和F3，反映了水质数据80.3 % 的信息.
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表 1 旋转因子载荷矩阵* Tab. 1 Matrix of rotated factor loadings |
F1解释了总方差的53.3 %，F1中水温、EC、SAL、PC、NO3--N、NH3-N、TN、TDS、DOC、Na+、Mg2+和K+所占的因子载荷较大，其中NO3--N和TN与F1呈显著负相关，其余指标都与F1呈正相关. 大多数变量与F1呈显著相关，因此F1反映了白洋淀主淀区的整体化学特征. F2解释了总方差的16.5 %，其中Chl.a、PC和TP的因子载荷较高且均与F2呈显著正相关，Chl.a、PC和TP与水体的富营养化程度关系密切，因此F2表示主淀区湖水中的营养物质水平. F3解释了总方差的10.5 %，其中水温、DO和pH的因子载荷较高，且与F3呈显著正相关，因此F3表示主淀区水质变化的物理条件. 因子得分反映了采样点的水质状况，因子得分越高则水质越差[29]. 白洋淀主淀区水质因子得分反距离空间插值的结果表明(图 9)，淀区整体上水质良好，湖泊东北部的综合因子得分相对较低，代表了较好的水质状态，而位于淀区南部和西北部的因子得分较高，污染较为严重.
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图 9 白洋淀主淀区综合因子得分的空间分布 Fig.9 Spatial distribution of total factor scores of the main area of Lake Baiyangdian |
在极端降水条件下，白洋淀主淀区pH值平均为7.4，EC值范围为533~857 μS/cm，TDS < 500 mg/L. 而在以往年份的雨季，白洋淀的pH平均值均大于8，EC的平均值大于1100 μS/cm，TDS浓度的平均值大于600 mg/L[15, 33]. 对比结果表明(表 2)，极端降水过后的pH、EC和TDS值显著低于以往年份雨季的pH、EC和TDS值. 极端降水期间，白洋淀主要接受大气降水的补给，极端降水使得湖泊水体的补给量在短时间内迅速增加，由于稀释作用导致pH、EC和TDS值降低.
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表 2 以往年份雨季与本次极端降水后白洋淀主淀区物理化学指标对比 Tab. 2 Comparison on physicochemical parameters of lake water during rainy season in the past years and this extreme precipitation in the main area of Lake Baiyangdian |
极端降水对白洋淀水化学类型的影响较大. 极端降水后，白洋淀水化学类型主要为Ca-HCO3 ·SO4型，而以往雨季湖水的水化学类型为Na ·Ca-HCO3 · SO4 ·Cl型[16]. 极端降水后湖泊水体的主要阳离子、HCO3-和NO3-浓度显著低于以往雨季，而Cl-和SO42-则高于以往雨季. 此外，湖水主要阴离子和阳离子的浓度趋势也发生了变化，以往雨季白洋淀湖水的主要阳离子和阴离子浓度趋势分别为Na+> Ca2+> Mg2+> K+和HCO3-> Cl-> SO42-> NO3-[16]，此次极端降水后主要阳离子和阴离子的浓度趋势则分别变为Ca2+> Na+> Mg2+> K+和HCO3-> SO42-> Cl-> NO3-. 白洋淀湖水中的Ca2+和HCO3-主要来源于碳酸盐岩和硅酸盐岩的溶解[16]，极端降水可能会使碳酸盐岩和硅酸盐岩的溶解速率加快，使得水体中的离子浓度发生改变，进而白洋淀的水化学特征有所转变. 白洋淀流域地表水中的化学组成同时受到岩石风化作用和蒸发结晶作用控制，且受到人类活动等因素的影响[15-16, 25, 33]. 本研究的结果表明，在极端降水条件下，白洋淀湖水的水化学组成主要受岩石风化作用控制且基本不受人类活动等其他因素的影响. 因此认为，短期内极端降水减弱了蒸发结晶作用和人类活动等因素对白洋淀湖水水化学组成的影响.
3.2 极端降水对主淀区湖水氢、氧稳定同位素特征的影响极端降水使得白洋淀湖水的氢、氧稳定同位素发生贫化. 极端降水条件下湖水的δ2H和δ18O值的变化范围分别为-60.86 ‰ ~-35.01 ‰和-8.84 ‰ ~-3.45 ‰，而以往雨季湖水的δ2H和δ18O值的变化范围分别约为-49 ‰ ~-18 ‰和-5.8 ‰ ~-0.3 ‰ [34-35]. 白洋淀湖水中氢氧稳定同位素值与水深之间呈显著的负相关，且随着水深增加，氢、氧稳定同位素值显著降低(图 8)，这可能是由于极端降水事件导致白洋淀的水深突然增加，而使得湖水受到的蒸发分馏作用减弱引起的[36-37]. 在这种条件下，极端降水后湖水氢、氧同位素关系线的斜率明显小于以往雨季湖水氢、氧同位素关系线的斜率，而截距却大于以往年份雨季关系线的截距. 因此认为，在极端降水条件下降水本身的氢、氧同位素特征对湖水氢、氧同位素关系的影响更为强烈.
从空间上来看，白洋淀雨季河流入淀口和补水口氢、氧稳定同位素值最低，而西北部和南部的氢、氧稳定同位素值呈富集趋势[34]. 在极端降水条件下，白洋淀的氢、氧稳定同位素同样也表现出西北部和南部富集的趋势，故极端降水对白洋淀氢、氧同位素的空间分布影响不大.
3.3 极端降水对主淀区湖水水质的影响白洋淀水质因子分析的结果表明，Chl.a、PC和TP的因子载荷较高且都与F2呈显著正相关. 这表明极端气候条件下，主淀区水体中的营养物质浓度仍较高. 正常气候条件下，白洋淀NH3-N的汛前平均浓度小于0.1 mg/L，NO3--N和TP的汛前平均浓度分别为1和0.07 mg/L[33, 38]；而在极端降水条件下，NH3-N平均浓度则升高至0.13 mg/L，NO3--N和TP平均浓度分别升高至2.90和0.22 mg/L. 研究发现NH4+为北京地区大气降水中主要的阳离子(0.59 mg/L)[39]，白洋淀地区大气降水与北京地区相似，因此白洋淀大气降水中的NH3-N可能导致极端降水条件下主淀区湖水NH3-N浓度升高. 同时，白洋淀湖水中的氮、磷营养物受周边陆域面源污染影响较大[38]，汛期降水的冲淋作用会增加面源污染扩散的速度，从而促使淀内湖水NH3-N和TP等营养盐浓度的升高[38, 40-42]，极端降水则加剧了这种增加趋势. 此外，白洋淀沉积物中的内源氮、磷负荷较高[43]，降水量的增加会加快湖泊中沉积物的再悬浮作用，促进有机氮的转化作用、氨氮的硝化作用和磷的转化，并影响水体中的氮、磷浓度[44]. 另一方面，有研究表明pH值可以调节水中微生物对氮化合物的分解作用，影响水中的氮浓度，进而影响湖水富营养状况[45]. 数据表明极端降水促使白洋淀pH发生大幅度的变化，因此，这也可能间接导致了白洋淀湖水营养物质浓度的升高.
在空间上，极端气候条件下西南部和西北部的水质仍然比较差. 白洋淀在没有接受外来补水时，淀区水动力条件差，西南部和西北部的水体几乎不流动，容易形成死水区而导致水质较差[46]，且极端降水后的湖泊水动力情况依旧没有明显变化，因此极端降水没有大幅度改善湖泊的水动力条件. 湖泊东北部受上游水库防洪调蓄放水的影响，其水质较为良好. 《2020年河北省生态环境状况公报》显示，安格庄水库的水质达到了Ⅱ类水质标准且处于轻度营养或中营养状态[47]，水质状况显著好于白洋淀. 因此，安格庄水库的来水补给是白洋淀东北部保持水质良好的重要原因.
4 结论本研究分析了暴雨过后白洋淀的水化学特征、氢氧稳定同位素特征和水质空间差异特征，并揭示了极端气候条件对白洋淀水化学和水质的影响，主要结论如下：
1) 极端降水后白洋淀主淀区湖水水质呈弱碱性，水化学类型主要为Ca-HCO3 ·SO4型，其水化学组成主要受到岩石风化作用控制，受到的蒸发结晶作用影响较小且基本不受人类活动等其他因素的影响. 极端降水是导致白洋淀主淀区pH、EC和TDS发生大幅度变化的主要原因之一，并且减弱了蒸发结晶作用和人类活动等因素对白洋淀主淀区湖水水化学组成的影响.
2) 极端降水后白洋淀主淀区水体δ2H和δ18O的空间分布表现出西北部和南部富集，而西部和东北部较为贫化的特征. 极端降水是导致水体氢、氧稳定同位素贫化的一个重要原因，水体中氢、氧稳定同位素关系受降水本身氢、氧稳定同位素关系的影响更为强烈，而受蒸发分馏作用影响较弱. 极端降水对白洋淀主淀区氢、氧稳定同位素的空间分布影响不大.
3) 极端降水增加了面源污染扩散的速度，导致水体中营养物质NH3-N、NO3--N和TP浓度的升高，白洋淀大气降水中的NH3-N也可能导致极端降水条件下主淀区湖水NH3-N浓度升高，而上游水库为了应对强降雨事件进行的调蓄放水使得白洋淀东北部水质有所改善.
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