綜合營養狀態指數法在巢湖水體富營養化評價中的應用

張輝 楊雄

摘 要：為研究巢湖水體富營養化現狀，該研究選擇葉綠素 a（Chl-a）、TP、TN、CODMn、透明度（SD）5個監測指標作為研究對象，運用綜合營養狀態指數法對巢湖水體富營養化程度進行評價。結果表明：巢湖各監測點的綜合營養狀態指數在 50～70，屬于輕中度富營養級別，輕中度污染水質；巢湖西半湖比東半湖的富營養化程度更高；影響巢湖水質的主要因子是 SD、 TN 和 TP；巢湖水體富營養化隨季節變化明顯，總體上富營養化程度在夏季最高，秋冬季次之。

關鍵詞：巢湖；綜合營養狀態指數法；富營養化

中圖分類號 X52 文獻標識碼 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，隨著經濟社會的高速發展，大量富含營養物質的城市廢水被排放到自然環境中，使得環境中的營養物質大幅增加，大大超過了自然環境的承載力，由此引發的環境污染問題日益嚴峻，其中，水環境污染問題尤為突出[1]。在眾多的水環境污染問題中，人們對水體的富營養化問題尤為關注[2-4]。水體富營養化的發生，主要由水體中氮、磷等營養元素的增多引起的，與水體中藻類的多寡密切相關。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業面源污染、農田徑流以及固體廢棄物的淋溶污染等[5]。水體富營養化使藻類異常繁殖和生長，進而堵塞水道，占據水生生物生存空間，降低水體透明度，引發水臭，更會破壞水體中生態系統的原有平衡[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、廬江二市三縣環抱，東西長54.5km，南北平均寬15.1km2，湖岸線長達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，補充地下水，削峰補枯，調節小氣候，為鳥類植物提供重要的棲息地，提供航運，承載漁業等方面發揮了重要作用，對于保護當地生態系統具有重要意義。目前，過度開發與不當利用湖泊資源，已導致巢湖水資源短缺、富營養化等嚴重問題，嚴重威脅到當地社會經濟的可持續發展和附近居民的生活飲用水安全[9]。為此，本研究根據2017年巢湖湖區地表水環境質量監測數據，選擇葉綠素a（Chl-a）、TP、TN、CODMn和透明度（SD）5項指標，并結合綜合污染指數法分析評價巢湖水體富營養化特征，研究巢湖水體富營養化的季節變化規律，分析影響水體富營養化的主要因子，為巢湖水體富營養化污染的進一步治理及管理提供一定的理論依據。

1 材料與方法

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

1.2 營養狀態評價方法 根據中華人民共和國環境保護部，2004年的湖泊（水庫）富營養化評價方法及分級技術規定的湖泊（水庫）富營養化狀況評價方法：綜合營養狀態指數法進行評價。選擇有代表性、能夠反映水庫藻類數量多寡的綜合指標——葉綠素a作為主導地位的評價參數，選擇與葉綠素（Chl-a）有顯著相關關系的TN、TP、CODMn、透明度（SD）等4個指標，作為巢湖水體富營養化評價的基本因子。采用的綜合營養狀態指數公式如下：

[TLI（∑）=j=1mWj?TLI（j）]

式中：TLI（[∑]）為綜合營養狀態指數；Wj為第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Wj計算式為：

[Wj=r2ijj=1mr2ij]

式中：rij為第j種參數與基準參數Chl-a的相關系數；m為評價參數的個數。

2 巢湖水體富營養程度評價結果

2.1 巢湖水體富營養化評價 表4為巢湖全湖共計14個點位的富營養化指標的監測結果和評價結果。由表4可知，2017年全年巢湖水體的TLI（[∑]）值在50～70，說明巢湖水體已經處于輕中度富營養化狀態，水質受到了輕中度的污染。其中，東半湖各點位的富營養化程度依次是巢湖壩口<巢湖船廠<中垾鄉<兆河入湖區<黃麓<東半湖湖心<忠廟，各點的TLI（[∑]）值51.47～57.17，平均值是53.43，東半湖屬于輕度富營養化；西半湖各點位的富營養化程度依次是新河入湖區<湖濱<派河入湖區<塘西河入湖區<西半湖湖心<南淝河入湖區<十五里河入湖區，各點的TLI（[∑]）值57.60～63.24，平均值是61.33，西半湖屬于中度富營養化。另外通過對比發現，雖然東西半湖水質均屬于富營養化，受到了不同程度的污染，但是東半湖的水質是要優于西半湖的水質的，這是因為巢湖西面毗鄰合肥，入湖區水質受到城市廢水的污染，其中南淝河是合肥市的唯一水運通道，其在合肥的經濟發展中扮演著重要角色，這也在南淝河入湖區水質處于中度富營養化，達到中度污染級別上有所反映。

2.2 巢湖水體各指標的營養狀態指數對比 圖1（a）顯示的是巢湖東半湖7個采樣點5項指標的TLI值，各點的TLI值依次是CODMn

2.3 巢湖水體水質評價 根據《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）地表水水域環境功能的劃分，執行III類水質評價標準，評估巢湖水體主要監測指標CODMn、TN和TP的超標情況。圖2（a）顯示，東半湖各采樣點CODMn的實測濃度與標準值基本持平，而TN和TP的實測濃度均超出標準值。其中，忠廟TN、TP濃度最高，分別達到了1.69mg·L-1、0.12mg·L-1，達到了V類水質標準，其余采樣點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。圖2（b）表示，西半湖各采樣點CODMn實測濃度在4～6，處于III類標準范圍內，而TN和TP濃度都超過III類評價標準規定的限值；新河入湖區TN與TP濃度分別為1.45mg·L-1與0.104mg·L-1，處在IV類水質邊緣，其余采樣點TN濃度均遠大于2mg·L-1，TP濃度在0.15～0.2mg·L-1，已經達到甚至超過了V類水質標準，表明西半湖水體以 TN和TP為主要影響因子的富營養化狀況嚴重。

2.4 巢湖各采樣點富營養化的季節變化 圖3（a）（b）表示2017年度巢湖各采樣點綜合營養狀態指數的季節變化，反映巢湖水體的營養狀態變化規律。由圖3（a）可知，東半湖各點的營養狀態指數不盡相同，集中在夏秋季出現峰值，TLI（[∑]）均大于50，忠廟的TLI（[∑]）更是達到了57.17，冬季次之，處于輕度富營養化。由圖3（b）得知，西半湖各點的營養狀態指數在夏季出現峰值，秋冬季次之，除新河入湖區TLI（[∑]）為57.6外，其余采樣點的TLI（[∑]）都大于60，處于中度富營養化。就巢湖整體來看，富營養化波動受季節變化顯著，屬于富營養化階段。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狀態指數的月變化規律，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，代表西半湖富營養化程度更高，其中，4—5月、12月份是營養狀態指數的低谷期，均低于平均水平；在1—2月、7—8月份達到峰值，基本與TLI（[∑]）季節變化值一致。

3 結論

（1）巢湖各采樣點的綜合營養狀態指數在50～70，反映巢湖水體屬于輕中度富營養級別，輕中度污染水質；

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

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

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

參考文獻

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（責編：張宏民）