安徽省安慶市區(qū)湖泊水體富營養(yǎng)化綜合評(píng)價(jià)

路 楊 李法松 李長霞 黃文秀 王淑媛 姚靜波 張 浩

(1.安慶市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，安徽 安慶246000；2.安慶師范學(xué)院 資源環(huán)境學(xué)院，安徽 安慶246011)

城市湖泊一般融合了當(dāng)?shù)厝宋暮妥匀痪坝^，同時(shí)也是市區(qū)漁產(chǎn)養(yǎng)殖以及休閑的場(chǎng)所。近年來，盡管多數(shù)城市已嚴(yán)格控制向城市湖泊的點(diǎn)源污染排放，但是城市化造成的非點(diǎn)源污染入湖仍很嚴(yán)重。另外，城市湖泊多為靜止或緩流的淺水水體，具有水域面積和水環(huán)境容量小，水體自凈能力低的特點(diǎn)[1]。以上幾種因素導(dǎo)致了我國眾多的城市湖泊已達(dá)富營養(yǎng)化和重富營養(yǎng)化程度，如杭州西湖、武漢墨水湖、南京玄武湖和廣州流花湖等[2,3]。因此，對(duì)城市湖泊開展深入系統(tǒng)的研究工作顯得日益迫切。

安慶市位于長江中游，是重要的化工城市，市區(qū)內(nèi)有菱湖、蓮湖、東大湖、西小湖等眾多湖泊，屬于安慶沿江濕地的一部分，具有城市生活污水的容納功能。近年來，由于大規(guī)模城市建設(shè)和人口膨脹，入湖污染物猛增，致使湖泊水質(zhì)逐漸下降，湖內(nèi)植物基本上只剩下覆蓋度很低的荷葉與蓮葉，以往數(shù)以千計(jì)的水鳥類幾近消失，原始生物群落消失，城市景觀水體的生態(tài)調(diào)節(jié)功能日趨惡化[4]。本次研究主要針對(duì)的是安慶市城區(qū)內(nèi)大湖、菱湖、蓮湖、湖咀上、西小湖、水上公園七大湖泊，對(duì)這些水體中的總氮、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)的含量進(jìn)行了測(cè)定，并用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法進(jìn)行了定性定量的評(píng)價(jià)，以期對(duì)安慶市水系的水質(zhì)修復(fù)方案制定和水質(zhì)改善有所幫助，并探討一些生態(tài)修復(fù)相關(guān)的建議，為地區(qū)的節(jié)能減排工作提供參考和依據(jù)。

1 采樣過程

采樣時(shí)間：2013 年3 月5-7 日。

調(diào)查對(duì)象：安慶市區(qū)的湖泊作為重要人文景觀湖泊，且在處理生活污水方面的作用起著不可忽視的作用，挑選安慶市區(qū)具有代表性的東大湖、菱湖、蓮湖、西小湖、水上公園、神靈潭。

樣品采集：根據(jù)各個(gè)湖泊的實(shí)際情況，圍繞各大湖泊進(jìn)水區(qū)、岸邊區(qū)、淺水區(qū)、深水區(qū)及湖心區(qū)共設(shè)置19 個(gè)具有代表性的采樣點(diǎn)（如圖1）。每個(gè)采樣點(diǎn)用洗干凈的500ml 聚乙烯塑料瓶裝取各湖泊的水，立即帶回實(shí)驗(yàn)室。所有樣品需冷藏或冷凍。將樣品進(jìn)行預(yù)處理以后，分別取適量對(duì)各個(gè)湖泊的不同種類污染物進(jìn)行測(cè)定分析。

圖1 湖泊采樣點(diǎn)分布圖

2 樣品分析

本次分析的富營養(yǎng)化的指標(biāo)為總氮(TN)、總磷(TP)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)。分析結(jié)果見本實(shí)驗(yàn)室發(fā)表的相關(guān)論文[5]。

TN 和TP 的測(cè)定分別參照GB 11894-89 中規(guī)定的堿性過硫酸鉀紫外分光光度法和GB 11893-89 中規(guī)定的鉬酸銨分光光度法；las 采用亞甲藍(lán)分光光度法分析；COD 采用酸性高錳酸鉀法測(cè)定。

3 湖泊的富營養(yǎng)化評(píng)價(jià)

本文主要選取了與水體富營養(yǎng)化密切相關(guān)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目：CODMn、TP、TN。

目前我國湖泊富營養(yǎng)化評(píng)價(jià)的基本方法主要有營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法(卡爾森營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)(TSI)、修正的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)、綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)(TLI))、營養(yǎng)度指數(shù)法和評(píng)分法。以上幾種方法在實(shí)際工作中都被采用,其中營養(yǎng)度指數(shù)法計(jì)算步驟繁瑣、耗時(shí)長,不如綜合營養(yǎng)指數(shù)法簡便易行；評(píng)分法在實(shí)際應(yīng)用過程中，受人為因素的干擾較多，影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，本文選取綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法評(píng)價(jià)湖泊富營養(yǎng)化程度[6,7]。

評(píng)價(jià)項(xiàng)目選取了反映水體營養(yǎng)程度的主要指標(biāo)：TP、TN、CODMn3項(xiàng)。綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)為：

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）為第j 種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。

以Chla 作為基準(zhǔn)參數(shù)，則第j 種參數(shù)的歸一化的相關(guān)權(quán)重計(jì)算公式為：

式中：rij為第j 種參數(shù)與基準(zhǔn)參數(shù)Chla 的相關(guān)系數(shù) （見表1）；m為評(píng)價(jià)參數(shù)的個(gè)數(shù)。

表1 中國湖泊（水庫）的Chla 與其他參數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系

各項(xiàng)目營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計(jì)算公式為：

TLI(TP)=10(9.436+1.624lnTP)；

TLI(TN)=10(5.453+1.694lnTN)；

TLI(CODMn)=10(0.109+2.661lnCOD)。

其中各湖泊的lnTP、lnTN、 lnCOD 取的是平均值。計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 各湖泊TLI(TN)、TLI(CODMn)、TLI(TP)

TLI(∑)＜30 為貧營養(yǎng)（Ⅰ）；30≤TLI(∑)≤50 為中營養(yǎng)（Ⅱ）；TLI(∑)＞50 為富營養(yǎng),其中50＜TLI(∑)≤60 為輕度富營養(yǎng)（Ⅲ），60＜TLI(∑)≤70 為中度富營養(yǎng)（Ⅳ），TLI(∑)＞70 為重度富營養(yǎng)（Ⅴ）。

表3 安慶市湖泊富營養(yǎng)化評(píng)價(jià)結(jié)果

通過算出狀態(tài)指數(shù)，得出各湖泊富營養(yǎng)化評(píng)價(jià)結(jié)果見表3。由表中可知，大湖處于輕度富營養(yǎng)（Ⅲ），而西小湖、菱湖、蓮湖、神靈潭分別是中營養(yǎng)（Ⅱ），水上公園處于貧營養(yǎng)（Ⅰ）?？傮w來看，富營養(yǎng)化綜合污染污染指數(shù)較接近，大湖、菱湖總體污染較為嚴(yán)重。這兩個(gè)湖泊分屬于安慶市區(qū)重點(diǎn)景區(qū)菱湖公園和市民廣場(chǎng)的景觀湖泊，生態(tài)補(bǔ)水不足，建議對(duì)湖泊水體實(shí)施生態(tài)修復(fù)工程的同時(shí)，加大向這兩個(gè)湖泊供應(yīng)清潔水，保證其最小生態(tài)需水量[8]。

依據(jù)各個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)的湖泊營養(yǎng)類別評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[9]，對(duì)照表3 中的數(shù)據(jù)，大體上TN 和CODMn污染情況較為突出，TP 較輕。各景觀湖的TP和TN 濃度，不屬于最適宜于藻類增殖的N、P 濃度(最適宜濃度TN 為3.5mg/L、TP 為0.3mg/L ），且藻類的生產(chǎn)量主要取決于水體中磷的供應(yīng)量，由此也為進(jìn)一步控制景觀湖區(qū)的富營養(yǎng)化問題提出了解決思路之一。

其中，CODMn除水上公園處于中營養(yǎng)以外，其余均達(dá)到了富營養(yǎng)水平，大湖、菱湖甚至達(dá)到極富營養(yǎng)，這表明了安慶湖泊CODMn嚴(yán)重超標(biāo)； 各個(gè)湖泊的TN 濃度也較高，6 個(gè)湖泊中有4 個(gè)達(dá)到了富營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)。

安慶市湖泊污染防治的工作中，效果并不顯著，對(duì)于湖泊富營養(yǎng)化防治措施中出現(xiàn)單一性和盲目性。據(jù)市民反映，夏天，湖水散發(fā)惡臭且有大量死魚漂浮在湖面，影響周邊市民出行，污染居住環(huán)境，使景觀湖泊喪失美學(xué)價(jià)值。這說明對(duì)湖泊富營養(yǎng)化仍應(yīng)該提起高度重視。管理部門應(yīng)該清醒的認(rèn)識(shí)到湖泊富營養(yǎng)化的特殊性和復(fù)雜性，針對(duì)實(shí)際的污染情況計(jì)劃施行有效的分析方法，控制湖泊富營養(yǎng)化將是一項(xiàng)長期的系統(tǒng)工程。

［1］孔繁翔，高光，等.大型淺水富營養(yǎng)化湖泊中藍(lán)藻水華形成機(jī)理的思考[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2005，25（3）：589-595.

［2］韓偉明.底泥釋磷及其對(duì)杭州西湖富營養(yǎng)化的影響[J].湖泊科學(xué)，1993，5（1）：71-77.

［3］屠清瑛，顧丁錫，尹澄清，等.巢湖富營養(yǎng)化研究[M].合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，1990：33-55.

［4］魏巍.安慶市區(qū)主城區(qū)河湖水質(zhì)控制方法和改善措施分析研究[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2008.

［5］李法松，路楊，等.安徽省安慶市區(qū)湖泊主要污染分布、來源分析及水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)[J].安慶師范學(xué)院，2013，已接收.

［6］姜永軍，丁敏，丁磊.水體富營養(yǎng)化控制因子及其污染途徑研究[J].甘肅科技，2003，19（10）：91-92.

［7］F. Stuart Chapin Ⅲ，Pamela A. Matson, Harold A. Mooney[M].New York Berlin Heidelberg Springer-Verlag, 2002.

［8］朱廣偉，秦伯強(qiáng)，高光.風(fēng)浪擾動(dòng)引起大型淺水湖泊內(nèi)源磷爆發(fā)性釋放的直接證據(jù)[J].科學(xué)通報(bào)，2005，50（1）：66-71.

［9］Walter Rast, Marjorie Holland, Sven- O bf Ryding. Eutrophication Management Framework for the Policy-Maker [M]. Paris Unesco,1989.