2004－2013年洱海富營養化變化趨勢

2004—2013年洱海富營養化變化趨勢

李澤坤，楊萍萍，蘇社飛

(大理白族自治州環境監測站，云南 大理 671000)

摘要：通過整理近10年來(2004—2013年)洱海水質監測數據，計算得出富營養化指標：綜合營養狀態指數在38.30～42.05波動變化，洱海評分方法指數在54.81～58.62波動，分析得出近10年來洱海富營養化指標介于中營養—富營養之間，處于緩慢下降的趨勢。

關鍵詞：富營養化；指標；變化； 趨勢；洱海

收稿日期：2014-06-10

作者簡介：李澤坤 (1981-)，男，漢族,云南洱源人，學士，工程師，從事環境監測及洱海保護研究工作。

中圖分類號：X52文獻標識碼： A

收稿日期：2014-07-07

基金項目：國家水體污染控制與治理科技重大專項：不同類型入湖河流綜合整治效果評估與技術管理體系研究(2012ZX07102-002-04)。

1引言

洱海古稱“葉榆水”，也叫西洱河、洱河、葉榆河、葉榆澤、彌河、昆彌川、昆明池等，是由西洱河塌陷形成的高原湖泊，南北長，東西窄，外形如耳，故名洱海。北有彌苴河、羅時江、永安江注入，東南收波羅江水，西納蒼山18溪水，總徑流面積2565km2。當洱海水位1966m時(85高程),南北長42.0km，東西寬最大8.8km，最小3.05km，湖面面積252.91km2，蓄水量27.94億m3，最大水深21.50m，平均水深10.8m，是中國第七大淡水湖。

20世紀80年代以前，洱海受人類活動影響較小，營養水平為貧營養水平[1~3]；20世紀 80年代中后期，隨著洱海周邊經濟發展，加上不合理開發利用洱海，使洱海水質及生態受到嚴重破壞，營養水平快速上升到中營養水平[3~5]，特別是1996年、2003年，洱海暴發了大規模的藍藻水華，使洱海營養化水平一度達到富營養狀態[3,6]。

洱海作為云南第二大湖泊，其富營養化水平研究已成為保護治理洱海的關鍵，一直以來，相關科研單位也做過大量的工作，但近年洱海富營養現狀及趨勢少見報道。本文通過整理洱海近10年的監測數據，采用綜合營養狀態指數和洱海評分方法指數對洱海富營養現狀趨勢進行分析評價，以期為洱海的后期保護提供科學依據。

2富營養化評價

2.1數據采集

本次研究所需的水質監測數據來源于大理州環境監測站對洱海常規監測的數據。

監測時間為2004—2013年，監測頻率為每月1次，全湖12條垂線、24個監測點位， 采用透明度、TN、TP、高錳酸鹽指數、葉綠素a、五日生化需氧量、藻類優勢種及藻類細胞數量等監測指標。

2.2評價方法

富營養化評價方法較多[7]，一般采用國家環境監測總站推薦的綜合營養狀態指數法[8]進行評價。該方法采用水質監測指標中的透明度、TN、TP、高錳酸鹽指數、葉綠素a進行計算，得出綜合營養狀態指數[9~10]。

由于洱海為高原湖泊，考慮到光照強度、氣溫、水溫變化等因素影響，湖體藻類繁殖速度較快，細胞數量及優勢種群變化較大等原因，在洱海保護治理過程中一直采用“洱海富營養化評分方法”進行洱海營養化指數計算。該計算方法除了用上述5個指標以外，增加計權了五日生化需氧量、藻類優勢種及藻類細胞數量等指標[2~4]，所以評價方法更接近洱海實際營養化水平[3]。

本文對洱海的富營養化分析采取兩種方法進行。

2.2.1綜合營養狀態指數

計算公式如下：

(1)

式中：TLI(∑)—綜合營養狀態指數；Wj—第j種參數指數的相關權重；TLI(j)—第j種參數的營養狀態指數。

以chl-a作為基準參數，則第j種參數歸一化的相關權重計算公式為：

(2)

式中：rij—第j種參數與chl-a的相關系數；m—評價參數的個數。

采用0～100連續數值進行湖庫營養狀態分級，其營養狀態級別分為：貧營養、中營養、輕度富營養、中度富營養、重度富營養等五級，湖庫營養狀態水質類別與評分值對應的關系見表1。

2.2.2洱海營養化評分方法

洱海營養化評分采用對照標準，用內插法計算得出各計權參數的營養化分值，然后根據各參數分值求出計權平均分值，得出洱海營養化指數—洱海評分方法指數，評分標準見表2。

表1　湖庫營養狀態水質類別與評分值對應表

表2　洱海評分方法指數評分標準　(mg/L)

2.3評價結果

根據上述計算方法得出2004—2013年綜合營養狀態指數及洱海評分方法指數結果見表3。

表3　2004—2013年度營養狀態指數統計表

3富營養化變化趨勢分析

3.1分析方法

本次分析研究采用常用的Daniel的趨勢檢驗[11]，該方法使用了spearman秩相關系數法進行計算。首先列出時間周期Y1，Y2，……YN以及對應的指數X，將X值由小到大排列，根據下式計算：

(3)

di=Xi-Yi

(4)

式中：rs—秩相關系數；di—變量xi和變量yi的差值；xi—周期i-n濃度值由小到大排列的序號；yi—按時間排列的序號。

3.2綜合營養狀態指數變化趨勢

根據計算結果得出洱海綜合營養狀態指數變化趨勢見圖1。

近10年來，洱海綜合營養狀態指數在38.30～42.05波動，波動范圍不大，2004年為最大值，2011年為最小值，總體處于中營養水平，水質良好。

根據Daniel的趨勢檢驗，使用spearman秩相關系數法進行計算，得出相關系數為r綜合=-0.661，查秩相關系數統計表(顯著水平為0.05)中的臨界值wp0.05=0.564，r綜合的絕對值>wp0.05，且r綜合為負值，表明近年來，洱海綜合營養狀態指數呈下降趨勢，且有顯著意義。

3.3洱海評分方法指數變化趨勢

根據計算結果得出洱海評分方法指數變化見圖2。

近10年來，洱海評分方法指數在54.81~58.62波動，其中2006年出現最大值，2011年為最小值，總體處于中—富營養水平。

根據Daniel的趨勢檢驗，使用spearman秩相關系數法進行計算，得出相關系數為r洱海=-0.867，查秩相關系數統計表(顯著水平為0.01)中的臨界值為wp0.01=0.746，r洱海的絕對值>wp0.01，且r洱海為負值，表明近年來，洱海營養化評分方法指數呈下降趨勢，且有極顯著意義。

4分析結果

根據相關監測資料計算出洱海近10年(2004—2013年)的綜合營養狀態指數及洱海評分標準指數，利用計算結果進行趨勢分析，得出綜合營養狀態指數的秩相關系數為-0.661；洱海評分方法指數的秩相關系數為-0.867。由此看來，近10年洱海綜合營養狀態指數呈下降趨勢，且有顯著意義，洱海評分方法指數也呈下降趨勢，且有極顯著意義。

5結語

(1)2004—2013年，洱海水體綜合營養狀態指數在38.30～42.05波動，營養化水平均處于中營養水平；

(2)采用洱海營養化評分方法進行評價，其指數在54.81~58.62波動變化，營養化水平為中—富營養水平；

(3)洱海綜合營養狀態指數與洱海評分方法指數變化規律基本一致，均為下降趨勢，但其指數分值相差在15分左右，洱海營養化評分方法評價結果高于綜合指數，評價結果為中—富營養級；

(4)利用spearman秩相關系數法分析得知，近10年來洱海綜合營養狀態指數處于顯著下降趨勢，洱海評分方法指數處于極顯著下降趨勢，洱海水體富營養化水平有所降低，這是多年來各級政府部門重視洱海保護治理研究，投入大量人力、物力、財力進行洱海保護治理取得的成果，說明洱海保護治理工作初具成效。

參考文獻：

[1] 黎尚豪.云南高原湖泊調查[J].海洋與湖沼， 1963，5(2): 87-114.

[2]杜寶漢.大理州湖泊營養化及對策研究[J].環境科學，1987，8(5)：18-23.

[3]杜寶漢.大理州環境保護思考與對策 [M].北京：作家出版社，2006.

[4]杜寶漢.洱海富營養化變化趨勢研究[A].云南洱海科學論文集[C].昆明：云南民族出版社，1989：153-161.

[5]杜寶漢.洱海富營養研究[J].湖泊科學，1992，4(2)：86-92.

[6]宋岸，肖舉強.洱海流域富營養化成因及教訓[J].廣東化工，2010，8(37):133-134.

[7]金相燦，屠清瑛.湖泊富營養化調查規范(Ⅱ)[M].北京：中國環境科學出版社，1990：291-302.

[8]中國環境監測總站.(總站生字[2001]090號)湖泊(水庫)富營養化評價方法級分級技術規定[Z].2001.

[9]國家環保總局.中國湖泊富營養化及其防治研究[M].北京：中國環境科學出版社,2001.

[10]本書編委會.水和廢水監測分析方法(第四版)[M].北京:中國環境科學出版社，2002.

[11]孫山澤.概率與統計(第二版)[M].北京：科學出版社，2002.

Eutrophication Trend of Erhai Lake from 2004 to 2013

LI Ze-kun,YANG Ping-ping,SU She-fei

(Dali Environmental Monitoring Station,Dali Yunnan 671000 China)

Abstract：The eutrophication index of Erhai Lake was calculated using the water quality monitoring data in the recent decade(2004-2013).The comprehensive nutrition state index varied from 38.30 to 42.05 while the score index fluctuated between 54.81 and 58.62.The results indicated that the eutrophication index of Erhai Lake was between mesotrophic and eutrophic levels showing a trend of gradually decrease.

Key words： eutrophication index;trend;Erhai Lake