張輝 楊雄

摘 要：為研究巢湖水體富營養(yǎng)化現(xiàn)狀，該研究選擇葉綠素 a（Chl-a）、TP、TN、CODMn、透明度（SD）5個監(jiān)測指標(biāo)作為研究對象，運(yùn)用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法對巢湖水體富營養(yǎng)化程度進(jìn)行評價。結(jié)果表明：巢湖各監(jiān)測點(diǎn)的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)在 50～70，屬于輕中度富營養(yǎng)級別，輕中度污染水質(zhì)；巢湖西半湖比東半湖的富營養(yǎng)化程度更高；影響巢湖水質(zhì)的主要因子是 SD、 TN 和 TP；巢湖水體富營養(yǎng)化隨季節(jié)變化明顯，總體上富營養(yǎng)化程度在夏季最高，秋冬季次之。

關(guān)鍵詞：巢湖；綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法；富營養(yǎng)化

中圖分類號 X52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）09-0084-04

Application of Comprehensive Eutrophication State Index Method in Evaluation of Chaohu Lake Reservoir Eutrophication

Zhang Hui1 et al.

（1Chaohu Bureau Environmental Monitoring Station，Chaohu 238000，China）

Abstract：In order to study the status of eutrophication in Chaohu Lake，five monitoring indicators of Chl-a，TP，TN，CODMn and transparency （SD） were selected as research objects.Comprehensive eutrophication status index method was used to evaluate the level of eutrophication in Chaohu Lake.Results showed that the comprehensive eutrophication status index of Chaohu Lake was between 50 and 70，which was light and moderate eutrophication level，light and moderate polluted water quality.The western hemial lake of Chaohu Lake was more eutrophic than the eastern hemial lake.The water quality of Chaohu Lake was affected by the main factors which are SD，TN，and TP.The eutrophication of Chaohu Lake varies significantly with seasons，and the level of eutrophication is highest in summer，followed by autumn and winter.

Key words：Chaohu lake；Comprehensive eutrophication status index method；Eutrophication

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)社會的高速發(fā)展，大量富含營養(yǎng)物質(zhì)的城市廢水被排放到自然環(huán)境中，使得環(huán)境中的營養(yǎng)物質(zhì)大幅增加，大大超過了自然環(huán)境的承載力，由此引發(fā)的環(huán)境污染問題日益嚴(yán)峻，其中，水環(huán)境污染問題尤為突出[1]。在眾多的水環(huán)境污染問題中，人們對水體的富營養(yǎng)化問題尤為關(guān)注[2-4]。水體富營養(yǎng)化的發(fā)生，主要由水體中氮、磷等營養(yǎng)元素的增多引起的，與水體中藻類的多寡密切相關(guān)。在藻類繁殖所需要的各種成分中，成為限制因素的氮和磷主要來自農(nóng)業(yè)面源污染、農(nóng)田徑流以及固體廢棄物的淋溶污染等[5]。水體富營養(yǎng)化使藻類異常繁殖和生長，進(jìn)而堵塞水道，占據(jù)水生生物生存空間，降低水體透明度，引發(fā)水臭，更會破壞水體中生態(tài)系統(tǒng)的原有平衡[6-7]，使水體功能大大減弱[8]。

巢湖是長江水系下游湖泊，位于安徽省中部，由合肥、巢湖、肥東、肥西、廬江二市三縣環(huán)抱，東西長54.5km，南北平均寬15.1km2，湖岸線長達(dá)181km。最大水域面積約825km2，最大容積48.10億m3，最大深度0.98～7.98m，是我國五大淡水湖之一。巢湖在提供水源，補(bǔ)充地下水，削峰補(bǔ)枯，調(diào)節(jié)小氣候，為鳥類植物提供重要的棲息地，提供航運(yùn)，承載漁業(yè)等方面發(fā)揮了重要作用，對于保護(hù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)具有重要意義。目前，過度開發(fā)與不當(dāng)利用湖泊資源，已導(dǎo)致巢湖水資源短缺、富營養(yǎng)化等嚴(yán)重問題，嚴(yán)重威脅到當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和附近居民的生活飲用水安全[9]。為此，本研究根據(jù)2017年巢湖湖區(qū)地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)，選擇葉綠素a（Chl-a）、TP、TN、CODMn和透明度（SD）5項(xiàng)指標(biāo)，并結(jié)合綜合污染指數(shù)法分析評價巢湖水體富營養(yǎng)化特征，研究巢湖水體富營養(yǎng)化的季節(jié)變化規(guī)律，分析影響水體富營養(yǎng)化的主要因子，為巢湖水體富營養(yǎng)化污染的進(jìn)一步治理及管理提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 監(jiān)測點(diǎn)位的分布 在巢湖湖區(qū)設(shè)置14個監(jiān)測點(diǎn)位，包括東半湖7個點(diǎn)：巢湖壩口、巢湖船廠、中垾鄉(xiāng)、東半湖湖心、黃麓、忠廟和兆河入湖區(qū)；西半湖7個點(diǎn)：南淝河入湖區(qū)、十五里河入湖區(qū)、塘西河入湖區(qū)、派河入湖區(qū)、新河入湖區(qū)、西半湖湖心和湖濱。2017年全年，上述點(diǎn)位每月監(jiān)測一次，監(jiān)測指標(biāo)包括葉綠素a（Chl-a）、TP、TN、CODMn和透明度（SD）。具體監(jiān)測點(diǎn)位坐標(biāo)見表1。

1.2 營養(yǎng)狀態(tài)評價方法 根據(jù)中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部，2004年的湖泊（水庫）富營養(yǎng)化評價方法及分級技術(shù)規(guī)定的湖泊（水庫）富營養(yǎng)化狀況評價方法：綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法進(jìn)行評價。選擇有代表性、能夠反映水庫藻類數(shù)量多寡的綜合指標(biāo)——葉綠素a作為主導(dǎo)地位的評價參數(shù)，選擇與葉綠素（Chl-a）有顯著相關(guān)關(guān)系的TN、TP、CODMn、透明度（SD）等4個指標(biāo)，作為巢湖水體富營養(yǎng)化評價的基本因子。采用的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)公式如下：

[TLI（∑）=j=1mWj?TLI（j）]

式中：TLI（[∑]）為綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；Wj為第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的相關(guān)權(quán)重；TLI（j）代表第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。

以Chl-a作為基準(zhǔn)參數(shù)，則第j種參數(shù)的歸一化的Wj計(jì)算式為：

[Wj=r2ijj=1mr2ij]

式中：rij為第j種參數(shù)與基準(zhǔn)參數(shù)Chl-a的相關(guān)系數(shù)；m為評價參數(shù)的個數(shù)。

2 巢湖水體富營養(yǎng)程度評價結(jié)果

2.1 巢湖水體富營養(yǎng)化評價 表4為巢湖全湖共計(jì)14個點(diǎn)位的富營養(yǎng)化指標(biāo)的監(jiān)測結(jié)果和評價結(jié)果。由表4可知，2017年全年巢湖水體的TLI（[∑]）值在50～70，說明巢湖水體已經(jīng)處于輕中度富營養(yǎng)化狀態(tài)，水質(zhì)受到了輕中度的污染。其中，東半湖各點(diǎn)位的富營養(yǎng)化程度依次是巢湖壩口<巢湖船廠<中垾鄉(xiāng)<兆河入湖區(qū)<黃麓<東半湖湖心<忠廟，各點(diǎn)的TLI（[∑]）值51.47～57.17，平均值是53.43，東半湖屬于輕度富營養(yǎng)化；西半湖各點(diǎn)位的富營養(yǎng)化程度依次是新河入湖區(qū)<湖濱<派河入湖區(qū)<塘西河入湖區(qū)<西半湖湖心<南淝河入湖區(qū)<十五里河入湖區(qū)，各點(diǎn)的TLI（[∑]）值57.60～63.24，平均值是61.33，西半湖屬于中度富營養(yǎng)化。另外通過對比發(fā)現(xiàn)，雖然東西半湖水質(zhì)均屬于富營養(yǎng)化，受到了不同程度的污染，但是東半湖的水質(zhì)是要優(yōu)于西半湖的水質(zhì)的，這是因?yàn)槌埠髅媾徍戏?，入湖區(qū)水質(zhì)受到城市廢水的污染，其中南淝河是合肥市的唯一水運(yùn)通道，其在合肥的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中扮演著重要角色，這也在南淝河入湖區(qū)水質(zhì)處于中度富營養(yǎng)化，達(dá)到中度污染級別上有所反映。

2.2 巢湖水體各指標(biāo)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)對比 圖1（a）顯示的是巢湖東半湖7個采樣點(diǎn)5項(xiàng)指標(biāo)的TLI值，各點(diǎn)的TLI值依次是CODMn

2.3 巢湖水體水質(zhì)評價 根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）地表水水域環(huán)境功能的劃分，執(zhí)行III類水質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)，評估巢湖水體主要監(jiān)測指標(biāo)CODMn、TN和TP的超標(biāo)情況。圖2（a）顯示，東半湖各采樣點(diǎn)CODMn的實(shí)測濃度與標(biāo)準(zhǔn)值基本持平，而TN和TP的實(shí)測濃度均超出標(biāo)準(zhǔn)值。其中，忠廟TN、TP濃度最高，分別達(dá)到了1.69mg·L-1、0.12mg·L-1，達(dá)到了V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其余采樣點(diǎn)TN濃度均在1～1.5mg·L-1，TP濃度均在0.05～0.1mg·L-1，屬于IV類水質(zhì)。圖2（b）表示，西半湖各采樣點(diǎn)CODMn實(shí)測濃度在4～6，處于III類標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，而TN和TP濃度都超過III類評價標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值；新河入湖區(qū)TN與TP濃度分別為1.45mg·L-1與0.104mg·L-1，處在IV類水質(zhì)邊緣，其余采樣點(diǎn)TN濃度均遠(yuǎn)大于2mg·L-1，TP濃度在0.15～0.2mg·L-1，已經(jīng)達(dá)到甚至超過了V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，表明西半湖水體以 TN和TP為主要影響因子的富營養(yǎng)化狀況嚴(yán)重。

2.4 巢湖各采樣點(diǎn)富營養(yǎng)化的季節(jié)變化 圖3（a）（b）表示2017年度巢湖各采樣點(diǎn)綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的季節(jié)變化，反映巢湖水體的營養(yǎng)狀態(tài)變化規(guī)律。由圖3（a）可知，東半湖各點(diǎn)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)不盡相同，集中在夏秋季出現(xiàn)峰值，TLI（[∑]）均大于50，忠廟的TLI（[∑]）更是達(dá)到了57.17，冬季次之，處于輕度富營養(yǎng)化。由圖3（b）得知，西半湖各點(diǎn)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)在夏季出現(xiàn)峰值，秋冬季次之，除新河入湖區(qū)TLI（[∑]）為57.6外，其余采樣點(diǎn)的TLI（[∑]）都大于60，處于中度富營養(yǎng)化。就巢湖整體來看，富營養(yǎng)化波動受季節(jié)變化顯著，屬于富營養(yǎng)化階段。選擇東半湖湖心和西半湖湖心的TLI（[∑]）值做隨月份變化的曲線，來反映東西半湖營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的月變化規(guī)律，如圖3（c）所示。從圖3（c）可以看到，東、西半湖湖心的TLI（[∑]）值具有基本一致的變化趨勢，但是西半湖湖心的TLI（[∑]）值更高，代表西半湖富營養(yǎng)化程度更高，其中，4—5月、12月份是營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的低谷期，均低于平均水平；在1—2月、7—8月份達(dá)到峰值，基本與TLI（[∑]）季節(jié)變化值一致。

3 結(jié)論

（1）巢湖各采樣點(diǎn)的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)在50～70，反映巢湖水體屬于輕中度富營養(yǎng)級別，輕中度污染水質(zhì)；

（2）巢湖西半湖的TLI（[∑]）值比東半湖的TLI（[∑]）值更大，說明西半湖富營養(yǎng)化程度更高；

（3）影響巢湖水質(zhì)的主要因子是SD、TN和TP，TN和TP是造成水體富營養(yǎng)化的限制因子；

（4）巢湖水體富營養(yǎng)化隨季節(jié)變化明顯，總體上富營養(yǎng)化程度在夏季最高，秋冬季次之。

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（責(zé)編：張宏民）