福建沙縣城區飲用水環境質量統計分析研究

摘 要：以福建沙縣城區三大生活飲用水地表水源水體為研究對象，通過對2011-2013年水質監測指標的統計學分析，同時應用層次分析法和富營養化狀態指數（TSI）進行富營養評價并結合往年監測數據對三個水庫營養化程度進行趨勢分析，最后提出防治對策。研究結果表明：近年來馬巖水庫和洞天巖水庫的富營養化程度有所下降，三個水庫富營養化水平隨季節變化仍有較大的波動，指標中葉綠素指標隨著季節變化亦十分明顯。從統計數據上看，運用三個指標（葉綠素、透明度和總磷）得到的TSI值大部分低于運用五個指標（葉綠素、透明度、總磷、總氮、氨氮和COD）得到的TSI值；三指標的富營養化評價結果普遍偏低，但基本可以反映水體的富營養化狀況。在未來飲用水源水庫保護中應關注保護水庫周邊的植被，做好流域生態規劃，加強面污染源管理，減緩其富營養化速率。

關鍵詞：生活飲用水地表水源 富營養化 評價 TSI指數

中圖分類號：X5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（a）-0084-02

隨著水庫老齡化，營養物質不斷在庫區積累，其營養狀態有不斷上升的趨勢[1-3]。本研究擬通過對沙縣城區三大生活飲用水水源近3年的水質數據統計分析，研究其富營養狀態，從數據統計信息角度闡明其環境學意義，進而提出合理化管理措施，保障水質安全。

1 研究區域與研究方法

1.1 研究區域概況

目前沙縣城區3個飲用水源保護區水庫基本特征如下：

（1）洞天巖水庫位于縣城西北6 kg的鳳崗街道辦事處龍坑村附近的黃坑溪上，壩址以上集雨面積3.43 km2，另外引鄰近畔溪流域10 km2徑流補充庫內，水庫總庫容258萬 m3。

（2）下村洋水庫位于虬江街道辦事處村尾村，源于墩頭溪，壩址以上流域面積16.5 km2。正常庫容25.76萬 m3，死庫容1.49萬 m3，總庫容27.25萬 m3。

（3）馬巖水庫位于畔溪中游，壩址以上集雨面積24.6 km2，總庫容55.12萬 m3。

1.2 研究方法

1.2.1 采樣和分析方法

自2011年1月4日-2013年11月4日在三個水庫取水口對水體的總磷（TP）、總氮（TN）、葉綠素a（Chla）、透明度（SD）、化學需氧量（COD）等32個參數進行監測，共監測18次。其中應用TP、TN、Chla、SD、COD五個指標用于對水庫富營養化的評估，評估運用富營養化狀態指數（TSI），其中三指標法采用TP、Chla、SD；五指標法采用TP、TN、Chla、SD、COD。在現場樣點處用塞氏圓盤法測得SD，連續測3次后取其平均值。其余指標按照《水和廢水監測分析方法（第四版）》進行分析。

1.2.2 評價方法

（1）營養狀態指數法。利用Aizaki修正的營養狀態指數TSIM法評價水庫水質營養狀況，Aizaki修正的各單項營養狀態指數TSIM法計算公式見參考文獻[4]。評價標準：<30貧營養；30～50中營養；50～70富營養；>70超富營養。

（2）層次分析法。該方法主要用于確定三指標法和五指標法的各單項指標的權重值[4]。對于TSIM法涉及的葉綠素a、透明度、總磷三指標法，其判斷矩陣為：

相應權向量為W=（0.5396 0.2970 0.1634），其中λmax=3.0092，CI=0.0046，RI=0.52，CR=0.0088，具有滿意的一致性。

對于TSIM法涉及的葉綠素a、透明度、總磷、總氮、COD五指標法，其判斷矩陣為：

相應權向量為W=（0.4709 0.2528 0.1471 0.0800 0.0492），其中λmax=5.0296，CI=0.0074，RI=1.11，CR=0.0067，具有滿意的一致性。

（3）統計學參數。主要包括平均值，標準差和變異系數。

2 結果與討論

2.1 參評參數的統計分析

從近三年的數據來看，五個參評指標其年內變化和年際變化均較大，其相關統計參數具體見下表。各水庫參數中葉綠素的變異系數最大，其他參數的變異也較大，均大于20%，說明水庫受到外界影響（氣候或人為干擾）大，其水質波動在三個水庫均有出現。

2.2 TSI值的統計分析

各參評指標TSI值的變異與參評參數變異絕對值相比均較小，其相關統計參數具體見表2。各水庫參數中TSI（Chla）的變異系數最大，其他參數的變異相對較小，均小于15%，說明經過TSI公式變換后，得到的各參數營養狀態指數變異均有所下降。

根據各水庫三年的富營養狀態綜合TSI數據，得到三指標和五指標TSI值的相關統計參數，具體見表3。各水庫參數中TSI3較TSI5的變異系數為小，TSI3的平均值也較TSI5為小。說明選用5個參數進行富營養狀態綜合TSI計算后，得到水體的富營養化程度一般更大。而五參數的引進，使得結果更為穩定，其變異變得更小。

2.3 三個水庫富營養化評價及趨勢

三個水庫TSI5值大部分時間在50至70之間，處于富營養初級階段；同時其值近年有所減少。發現近3年來TSI（SD）均大于TSI（Chla），說明近期水體中非藻類SS含量較高。

從三個水庫的富營養水平來看，近年來三個水庫的富營養化水平有趨同的趨勢。與前幾年相比，下村洋水庫近年來富營養化水平基本保持不變；馬巖和洞天巖水庫與原來平均值55的富營養化水平相比較[6]，tsi平均值為52左右，說明兩個水庫近年來水質有所改善。

3 結語

（1）2011-2013年間得到葉綠素等五個參評指標其年內變化和年際變化均較大。參數中葉綠素變異系數最大，說明其隨時間變化率最大。其他參數的變異也較大，均大于20%。

（2）統計得到各參評指標TSI值的變異與參評參數變異絕對值相比均較小，說明經過TSI公式變換后，得到的各參數營養狀態指數變異均有所下降。

（3）2011-2013年間統計得到各水庫參數中TSI3較TSI5的變異系數為小，TSI3的平均值也較TSI5為小。TSI5法其變異變得更小，因此建議選用五參數評估法。

（4）2011-2013年期間，三個水庫水質受非藻類SS含量影響較大。因此，需要對三個水庫所在流域進行細致的流域生態調查，編制可行的流域生態保護規劃[5-6]，注意保護水庫周邊的植被，同時加強面污染源管理，積極開展生態水利工程（如前置庫技術，生態養魚捕撈或是沿岸帶人工濕地構建）來降低水中的氮磷負荷[6]，減少或從根本上防止藻類的爆發，最終達到有效控制外源性營養物質的輸入，切實落實“以防為主，綜合治理”的方針[6]。

參考文獻

[1] 彭近新，陳慧君.水質富營養化與防治[M].中國環境科學出版社，1988.

[2] Wetcel，R.G.Limnology[M].2nd ed.Philadephia；Saunders College Publ Co.1983.

[3] 劉健康，謝平.揭開武漢東湖藍藻水華消失之謎[J].長江流域資源與環境，1999，8（3）：312-318.

[4] 蔡慶華.湖泊富營養化綜合評價方法[J].湖泊科學，1997，9（3）：89-94.

[5] 魏玉珍，潘文斌，蔡曉薇.山仔水庫富營養化動態研究[J].安全與環境工程， 2006，13（2）：16-20.

[6] 黃健.福建沙縣城區三大生活飲用水地表水源富營養化評價研究[J].科技創新導報，2012（9）：13-14.endprint

摘 要：以福建沙縣城區三大生活飲用水地表水源水體為研究對象，通過對2011-2013年水質監測指標的統計學分析，同時應用層次分析法和富營養化狀態指數（TSI）進行富營養評價并結合往年監測數據對三個水庫營養化程度進行趨勢分析，最后提出防治對策。研究結果表明：近年來馬巖水庫和洞天巖水庫的富營養化程度有所下降，三個水庫富營養化水平隨季節變化仍有較大的波動，指標中葉綠素指標隨著季節變化亦十分明顯。從統計數據上看，運用三個指標（葉綠素、透明度和總磷）得到的TSI值大部分低于運用五個指標（葉綠素、透明度、總磷、總氮、氨氮和COD）得到的TSI值；三指標的富營養化評價結果普遍偏低，但基本可以反映水體的富營養化狀況。在未來飲用水源水庫保護中應關注保護水庫周邊的植被，做好流域生態規劃，加強面污染源管理，減緩其富營養化速率。

關鍵詞：生活飲用水地表水源 富營養化 評價 TSI指數

中圖分類號：X5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（a）-0084-02

隨著水庫老齡化，營養物質不斷在庫區積累，其營養狀態有不斷上升的趨勢[1-3]。本研究擬通過對沙縣城區三大生活飲用水水源近3年的水質數據統計分析，研究其富營養狀態，從數據統計信息角度闡明其環境學意義，進而提出合理化管理措施，保障水質安全。

1 研究區域與研究方法

1.1 研究區域概況

目前沙縣城區3個飲用水源保護區水庫基本特征如下：

（1）洞天巖水庫位于縣城西北6 kg的鳳崗街道辦事處龍坑村附近的黃坑溪上，壩址以上集雨面積3.43 km2，另外引鄰近畔溪流域10 km2徑流補充庫內，水庫總庫容258萬 m3。

（2）下村洋水庫位于虬江街道辦事處村尾村，源于墩頭溪，壩址以上流域面積16.5 km2。正常庫容25.76萬 m3，死庫容1.49萬 m3，總庫容27.25萬 m3。

（3）馬巖水庫位于畔溪中游，壩址以上集雨面積24.6 km2，總庫容55.12萬 m3。

1.2 研究方法

1.2.1 采樣和分析方法

自2011年1月4日-2013年11月4日在三個水庫取水口對水體的總磷（TP）、總氮（TN）、葉綠素a（Chla）、透明度（SD）、化學需氧量（COD）等32個參數進行監測，共監測18次。其中應用TP、TN、Chla、SD、COD五個指標用于對水庫富營養化的評估，評估運用富營養化狀態指數（TSI），其中三指標法采用TP、Chla、SD；五指標法采用TP、TN、Chla、SD、COD。在現場樣點處用塞氏圓盤法測得SD，連續測3次后取其平均值。其余指標按照《水和廢水監測分析方法（第四版）》進行分析。

1.2.2 評價方法

（1）營養狀態指數法。利用Aizaki修正的營養狀態指數TSIM法評價水庫水質營養狀況，Aizaki修正的各單項營養狀態指數TSIM法計算公式見參考文獻[4]。評價標準：<30貧營養；30～50中營養；50～70富營養；>70超富營養。

（2）層次分析法。該方法主要用于確定三指標法和五指標法的各單項指標的權重值[4]。對于TSIM法涉及的葉綠素a、透明度、總磷三指標法，其判斷矩陣為：

相應權向量為W=（0.5396 0.2970 0.1634），其中λmax=3.0092，CI=0.0046，RI=0.52，CR=0.0088，具有滿意的一致性。

對于TSIM法涉及的葉綠素a、透明度、總磷、總氮、COD五指標法，其判斷矩陣為：

相應權向量為W=（0.4709 0.2528 0.1471 0.0800 0.0492），其中λmax=5.0296，CI=0.0074，RI=1.11，CR=0.0067，具有滿意的一致性。

（3）統計學參數。主要包括平均值，標準差和變異系數。

2 結果與討論

2.1 參評參數的統計分析

從近三年的數據來看，五個參評指標其年內變化和年際變化均較大，其相關統計參數具體見下表。各水庫參數中葉綠素的變異系數最大，其他參數的變異也較大，均大于20%，說明水庫受到外界影響（氣候或人為干擾）大，其水質波動在三個水庫均有出現。

2.2 TSI值的統計分析

各參評指標TSI值的變異與參評參數變異絕對值相比均較小，其相關統計參數具體見表2。各水庫參數中TSI（Chla）的變異系數最大，其他參數的變異相對較小，均小于15%，說明經過TSI公式變換后，得到的各參數營養狀態指數變異均有所下降。

根據各水庫三年的富營養狀態綜合TSI數據，得到三指標和五指標TSI值的相關統計參數，具體見表3。各水庫參數中TSI3較TSI5的變異系數為小，TSI3的平均值也較TSI5為小。說明選用5個參數進行富營養狀態綜合TSI計算后，得到水體的富營養化程度一般更大。而五參數的引進，使得結果更為穩定，其變異變得更小。

2.3 三個水庫富營養化評價及趨勢

三個水庫TSI5值大部分時間在50至70之間，處于富營養初級階段；同時其值近年有所減少。發現近3年來TSI（SD）均大于TSI（Chla），說明近期水體中非藻類SS含量較高。

從三個水庫的富營養水平來看，近年來三個水庫的富營養化水平有趨同的趨勢。與前幾年相比，下村洋水庫近年來富營養化水平基本保持不變；馬巖和洞天巖水庫與原來平均值55的富營養化水平相比較[6]，tsi平均值為52左右，說明兩個水庫近年來水質有所改善。

3 結語

（1）2011-2013年間得到葉綠素等五個參評指標其年內變化和年際變化均較大。參數中葉綠素變異系數最大，說明其隨時間變化率最大。其他參數的變異也較大，均大于20%。

（2）統計得到各參評指標TSI值的變異與參評參數變異絕對值相比均較小，說明經過TSI公式變換后，得到的各參數營養狀態指數變異均有所下降。

（3）2011-2013年間統計得到各水庫參數中TSI3較TSI5的變異系數為小，TSI3的平均值也較TSI5為小。TSI5法其變異變得更小，因此建議選用五參數評估法。

（4）2011-2013年期間，三個水庫水質受非藻類SS含量影響較大。因此，需要對三個水庫所在流域進行細致的流域生態調查，編制可行的流域生態保護規劃[5-6]，注意保護水庫周邊的植被，同時加強面污染源管理，積極開展生態水利工程（如前置庫技術，生態養魚捕撈或是沿岸帶人工濕地構建）來降低水中的氮磷負荷[6]，減少或從根本上防止藻類的爆發，最終達到有效控制外源性營養物質的輸入，切實落實“以防為主，綜合治理”的方針[6]。

參考文獻

[1] 彭近新，陳慧君.水質富營養化與防治[M].中國環境科學出版社，1988.

[2] Wetcel，R.G.Limnology[M].2nd ed.Philadephia；Saunders College Publ Co.1983.

[3] 劉健康，謝平.揭開武漢東湖藍藻水華消失之謎[J].長江流域資源與環境，1999，8（3）：312-318.

[4] 蔡慶華.湖泊富營養化綜合評價方法[J].湖泊科學，1997，9（3）：89-94.

[5] 魏玉珍，潘文斌，蔡曉薇.山仔水庫富營養化動態研究[J].安全與環境工程， 2006，13（2）：16-20.

[6] 黃健.福建沙縣城區三大生活飲用水地表水源富營養化評價研究[J].科技創新導報，2012（9）：13-14.endprint

摘 要：以福建沙縣城區三大生活飲用水地表水源水體為研究對象，通過對2011-2013年水質監測指標的統計學分析，同時應用層次分析法和富營養化狀態指數（TSI）進行富營養評價并結合往年監測數據對三個水庫營養化程度進行趨勢分析，最后提出防治對策。研究結果表明：近年來馬巖水庫和洞天巖水庫的富營養化程度有所下降，三個水庫富營養化水平隨季節變化仍有較大的波動，指標中葉綠素指標隨著季節變化亦十分明顯。從統計數據上看，運用三個指標（葉綠素、透明度和總磷）得到的TSI值大部分低于運用五個指標（葉綠素、透明度、總磷、總氮、氨氮和COD）得到的TSI值；三指標的富營養化評價結果普遍偏低，但基本可以反映水體的富營養化狀況。在未來飲用水源水庫保護中應關注保護水庫周邊的植被，做好流域生態規劃，加強面污染源管理，減緩其富營養化速率。

關鍵詞：生活飲用水地表水源 富營養化 評價 TSI指數

中圖分類號：X5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（a）-0084-02

隨著水庫老齡化，營養物質不斷在庫區積累，其營養狀態有不斷上升的趨勢[1-3]。本研究擬通過對沙縣城區三大生活飲用水水源近3年的水質數據統計分析，研究其富營養狀態，從數據統計信息角度闡明其環境學意義，進而提出合理化管理措施，保障水質安全。

1 研究區域與研究方法

1.1 研究區域概況

目前沙縣城區3個飲用水源保護區水庫基本特征如下：

（1）洞天巖水庫位于縣城西北6 kg的鳳崗街道辦事處龍坑村附近的黃坑溪上，壩址以上集雨面積3.43 km2，另外引鄰近畔溪流域10 km2徑流補充庫內，水庫總庫容258萬 m3。

（2）下村洋水庫位于虬江街道辦事處村尾村，源于墩頭溪，壩址以上流域面積16.5 km2。正常庫容25.76萬 m3，死庫容1.49萬 m3，總庫容27.25萬 m3。

（3）馬巖水庫位于畔溪中游，壩址以上集雨面積24.6 km2，總庫容55.12萬 m3。

1.2 研究方法

1.2.1 采樣和分析方法

自2011年1月4日-2013年11月4日在三個水庫取水口對水體的總磷（TP）、總氮（TN）、葉綠素a（Chla）、透明度（SD）、化學需氧量（COD）等32個參數進行監測，共監測18次。其中應用TP、TN、Chla、SD、COD五個指標用于對水庫富營養化的評估，評估運用富營養化狀態指數（TSI），其中三指標法采用TP、Chla、SD；五指標法采用TP、TN、Chla、SD、COD。在現場樣點處用塞氏圓盤法測得SD，連續測3次后取其平均值。其余指標按照《水和廢水監測分析方法（第四版）》進行分析。

1.2.2 評價方法

（1）營養狀態指數法。利用Aizaki修正的營養狀態指數TSIM法評價水庫水質營養狀況，Aizaki修正的各單項營養狀態指數TSIM法計算公式見參考文獻[4]。評價標準：<30貧營養；30～50中營養；50～70富營養；>70超富營養。

（2）層次分析法。該方法主要用于確定三指標法和五指標法的各單項指標的權重值[4]。對于TSIM法涉及的葉綠素a、透明度、總磷三指標法，其判斷矩陣為：

相應權向量為W=（0.5396 0.2970 0.1634），其中λmax=3.0092，CI=0.0046，RI=0.52，CR=0.0088，具有滿意的一致性。

對于TSIM法涉及的葉綠素a、透明度、總磷、總氮、COD五指標法，其判斷矩陣為：

相應權向量為W=（0.4709 0.2528 0.1471 0.0800 0.0492），其中λmax=5.0296，CI=0.0074，RI=1.11，CR=0.0067，具有滿意的一致性。

（3）統計學參數。主要包括平均值，標準差和變異系數。

2 結果與討論

2.1 參評參數的統計分析

從近三年的數據來看，五個參評指標其年內變化和年際變化均較大，其相關統計參數具體見下表。各水庫參數中葉綠素的變異系數最大，其他參數的變異也較大，均大于20%，說明水庫受到外界影響（氣候或人為干擾）大，其水質波動在三個水庫均有出現。

2.2 TSI值的統計分析

各參評指標TSI值的變異與參評參數變異絕對值相比均較小，其相關統計參數具體見表2。各水庫參數中TSI（Chla）的變異系數最大，其他參數的變異相對較小，均小于15%，說明經過TSI公式變換后，得到的各參數營養狀態指數變異均有所下降。

根據各水庫三年的富營養狀態綜合TSI數據，得到三指標和五指標TSI值的相關統計參數，具體見表3。各水庫參數中TSI3較TSI5的變異系數為小，TSI3的平均值也較TSI5為小。說明選用5個參數進行富營養狀態綜合TSI計算后，得到水體的富營養化程度一般更大。而五參數的引進，使得結果更為穩定，其變異變得更小。

2.3 三個水庫富營養化評價及趨勢

三個水庫TSI5值大部分時間在50至70之間，處于富營養初級階段；同時其值近年有所減少。發現近3年來TSI（SD）均大于TSI（Chla），說明近期水體中非藻類SS含量較高。

從三個水庫的富營養水平來看，近年來三個水庫的富營養化水平有趨同的趨勢。與前幾年相比，下村洋水庫近年來富營養化水平基本保持不變；馬巖和洞天巖水庫與原來平均值55的富營養化水平相比較[6]，tsi平均值為52左右，說明兩個水庫近年來水質有所改善。

3 結語

（1）2011-2013年間得到葉綠素等五個參評指標其年內變化和年際變化均較大。參數中葉綠素變異系數最大，說明其隨時間變化率最大。其他參數的變異也較大，均大于20%。

（2）統計得到各參評指標TSI值的變異與參評參數變異絕對值相比均較小，說明經過TSI公式變換后，得到的各參數營養狀態指數變異均有所下降。

（3）2011-2013年間統計得到各水庫參數中TSI3較TSI5的變異系數為小，TSI3的平均值也較TSI5為小。TSI5法其變異變得更小，因此建議選用五參數評估法。

（4）2011-2013年期間，三個水庫水質受非藻類SS含量影響較大。因此，需要對三個水庫所在流域進行細致的流域生態調查，編制可行的流域生態保護規劃[5-6]，注意保護水庫周邊的植被，同時加強面污染源管理，積極開展生態水利工程（如前置庫技術，生態養魚捕撈或是沿岸帶人工濕地構建）來降低水中的氮磷負荷[6]，減少或從根本上防止藻類的爆發，最終達到有效控制外源性營養物質的輸入，切實落實“以防為主，綜合治理”的方針[6]。

參考文獻

[1] 彭近新，陳慧君.水質富營養化與防治[M].中國環境科學出版社，1988.

[2] Wetcel，R.G.Limnology[M].2nd ed.Philadephia；Saunders College Publ Co.1983.

[3] 劉健康，謝平.揭開武漢東湖藍藻水華消失之謎[J].長江流域資源與環境，1999，8（3）：312-318.

[4] 蔡慶華.湖泊富營養化綜合評價方法[J].湖泊科學，1997，9（3）：89-94.

[5] 魏玉珍，潘文斌，蔡曉薇.山仔水庫富營養化動態研究[J].安全與環境工程， 2006，13（2）：16-20.

[6] 黃健.福建沙縣城區三大生活飲用水地表水源富營養化評價研究[J].科技創新導報，2012（9）：13-14.endprint