松花湖水質富營養化現狀研究

鄒繼穎，劉 輝，鄭建偉，楊 陽，于 珊

(吉林化工學院資源與環境工程學院，吉林吉林132022)

松花湖坐落于吉林市轄區內，跨樺甸、蛟河、豐滿三個縣(市、區)．松花湖是1942年修建豐滿電廠大壩后形成的山谷型人工湖泊，位于吉林市松花江上游25 km［1］．松花湖具有發電、農灌、防洪、漁業、旅游、航運等多種功能，同時又是生產與生活的水源地，在經濟建設和改善生態環境方面有重要作用．由于水土流失嚴重以及工業和旅游業的發展等為湖區的生態環境帶來了一定的破壞和污染，有些區域已呈輕度富營養化［2］．文章通過實地調查，對松花湖春季水質因子進行了解，研究松花湖枯水期的水質因子與環境狀況，以期為松花湖富營養化預防及控制提供理論依據．

1 材料與方法

1．1 樣品采集與處理

于2013年4月和5月采樣，位置見圖1．設了3個采樣點:豐滿斷面、沙石滸斷面、樺樹林斷面分別表示為1#、2#、3#．水樣采集后現場用 0．45 μm 的Millipre濾膜進行過濾，并加H2SO4酸化保存，運回實驗室后立刻進行化學分析．測定指標有葉綠素、總氮、總磷、高錳酸鹽指數、透明度、pH、溶解氧，按規范進行測定［3-4］．

圖1 采樣位點圖

1．2 評價方法及評價標準

選擇湖泊富營養化最主要的5項指標即葉綠素 a(CHl-a)、總磷(TP)、總氮(TN)、透明度(SD)、高錳酸鹽指數(CODMn)作為評價因子［5-6］．綜合營養狀態指數計算公式為:

式中:TLI(∑)-綜合營養狀態指數;Wj-第j種參數的營養狀態指數的相關權重;TLI(j)-代表第j種參數的營養狀態指數;以CHl-a作為基準參數，則第j種參數的歸一化的相關權重計算公式為:

式中:rij-第j種參數與基準參數chl-a的相關系數;m-評價參數的個數．(相關系數rij及rij2值表略)

2 結果與討論

2．1 水質狀況分析

透明度(SD)均值為207 cm，超過國家Ⅱ類水體標準;高錳酸鹽指數(CODMn)均值為3．165 mg/L，達到國家Ⅱ類標準;總磷(TP)均值為0．030 mg/L，超過國家Ⅱ類水體標準;總氮(TN):采樣均值為1．565 mg/L，超過了國家Ⅲ類水體標準;溶解氧(DO)均值為10．115 mg/L，達到國家Ⅰ類水體標準;葉綠素 a(CHL-a)均值為 3．57μg/L，達到國家Ⅱ類水體標準．具體數據見表1．

表1 松花湖枯水期4月、5月采樣數據

運用水體綜合營養狀態指數(TLI)結果見表2．采樣點均值以總氮(TN)的分營養度最高，其均值水平已處于中度富營養化狀態．其次為葉綠素a(Chl-a)的分營養狀態整體上處于中營養水平．高錳酸鹽指數(CODMn)的分營養狀態指數的均值也已進入了中營養化的下限水平，呈現出由上游至下游水體中CODMn的營養度逐漸增高的趨勢．透明度(SD)分營養狀態整體上處于中營養水平．總磷(TP)分營養度也已進入中營養化水平．

表2 分營養狀態指數(TLI)計算結果

按1．2評價方法及相關系數計算的各斷面和平均綜合營養狀態指數見表3．

表3 綜合營養狀態指數TLI(∑)結果

松花湖整體上尚處在中營養狀態，上游水體已接近有輕度富營養化的趨勢．

2．2 討 論

CODMn總體上越往上游越高．有些研究文獻［7］所得CODMn一般都超過了國家Ⅱ類水體標準．枯水期所得數據可能與上年該地區的干旱程度及周邊地區廠礦企業排污濃度多少有關．

松花湖的TN/TP為52．33，遠遠超過磷限制的界限值．因此，總磷是松花湖富營養化的主要限制營養鹽并且是松花湖水體富營養化的第一限制因子．

松花湖水體中，溶解的無機氮占總氮的65%，有機氮含量占總氮的35%．雖然有報道說，藻類也可利用有機氮，但對于像松花湖這樣以磷為第一限制因子的湖泊來說，由于相對與磷來說，氮的含量是充分的，即藻類可直接吸收的氮也是充分的，所以藻類以利用溶解的無機氮為主，即松花湖水體中的可被藻類利用的無機氮占總氮的65%［8］．TN過高是由于入湖支流帶進大量污水、降水沖刷湖周坡耕地、旅游設施和人群排入湖中的污染物等原因所造成．

松花湖屬于深水湖泊，太陽輻射氣溫上升，大氣中的熱量傳遞給水體表面，再向水體的縱深傳遞［9］．溫度大于4℃時，水的密度隨著溫度的升高反而降低，因此當熱量傳遞到一定深度，溫度隨著深度的增加而下降，形成了明顯的溫度不連續的水層，就出現了變溫層．水體上下層間有較大的溫度差，這也就導致上下水層的溶解氧不一樣．

由所得葉綠素a的數據進行比較可知，在水深小于9 m時，隨著水深的增加，葉綠素a的值降低，但是在深度達到19 m以后，葉綠素a的值逐漸增加．

相關研究［7，10］認為松花湖富營養化發生的閾值為:總磷含量0．065 mg/L、總氮含量0．843 mg/L和葉綠素a濃度11．90μg/L．調查結果顯示總磷含量與葉綠素a含量沒有達到發生富營養化的閾值標準，總氮達到標準．其它指標都在控制范圍之內．對調查數據分析可知:松花湖水體尚處在中營養狀態，但上游部分水體有輕度富營養化的趨勢，這可能與上游水質污染相對較重有直接關系．

3 結 論

研究發現，松花湖水體已處于中營養階段，有可能出現富營養化現象．但近幾十年來對松花湖的實際監測結果顯示松花湖未出現富營養化現象，分析原因如下:經過近十幾年對松花湖流域污染的治理，入湖污染得以初步控制;松花湖地處吉林省，屬于長白山余脈，自然環境［11］決定其環境溫度只有在6、7、8月在20℃以上，而11月至第2年3月氣溫在0℃以下，所以松花湖的環境溫度和水體的溫度不適合暴發富營養化．

［1］ 施云芬，劉月華，李英贊．2001～2005年松花湖水質評價［J］．水生態學雜志，2009，2(1):11-15．

［2］ 孫義利，孫瑤．有關松花湖富營養化的探討［J］．三峽環境與生態，2013，3(4):44-47．

［3］ 國家環保局．水和廢水檢測分析方法［M］．3版，北京:中國環境科學出版社，1989．

［4］ 鄒繼穎，劉輝，李萬海．長白山圓池夏季浮游植物種群的初步研究［J］．吉林化工學院學報，2010，27(1):40-42．

［5］ 國家環保局．水和廢水監測分析方法［M］．4版．北京:中國環境科學出版社，2002．

［6］ 中國環境監測總站．湖泊(水庫)富營養化評價方法及分級技術規定［M］．北京:國家環保總局，2001．

［7］ 王霞，呂憲國，白淑英，等．松花湖富營養化發生的閾值判定和概率分析［J］．生態學報，2006，26(12):3989-3997．

［8］ 王霞，呂憲國，閆伯茹，等．基于富營養化闕值的松花湖水環境容量分析［J］．湖泊科學，2006，18(5):503-508．

［9］ 王寧．朱顏明，李順．松花湖水體營養物質動態變化及成因分析［J］．環境科學研究，1999，12(5):27-30．

［10］鄒繼穎，劉輝．松花湖水質及浮游動物群落結構的研究［J］．黑龍江大學工程學報，2014，5(1):1-5．

［11］鄒繼穎，劉輝，李東，等．長白山圓池濕地生態系統自然環境分析［J］．吉林化工學院學報，2014，31(1):40-42．