徐州市云龍湖富營養(yǎng)化評價與分析

呂錦心，張帆洋，劉珈佑，馬儀鵬

（中國礦業(yè)大學南湖校區(qū)，江蘇 徐州 221000）

水體富營養(yǎng)化是指在各種因素的影響下，大量溶解有機質和營養(yǎng)鹽輸入水體中，使水體逐步由生產(chǎn)力水平較低的貧營養(yǎng)狀態(tài)向生產(chǎn)力水平較高的富營養(yǎng)狀態(tài)變化的一種現(xiàn)象[1]。富營養(yǎng)化問題已經(jīng)成為全世界范圍內(nèi)普遍存在的環(huán)境問題，水體富營養(yǎng)化不僅使水體喪失應有功能，而且嚴重破壞水體的生態(tài)平衡，使水質惡化，從而不能滿足生產(chǎn)功能和生活需要[2]。

云龍湖位于江蘇省徐州市西南部，是一個擁有灌溉、防洪、旅游多種功能的淺水性湖泊，其水面面積約5.8 km2，現(xiàn)已被列入省級風景名勝區(qū)。目前，云龍湖除了作為旅游景觀外，還兼有蓄水、養(yǎng)殖、防洪等多種功能，東湖游覽區(qū)以水上活動和參觀游覽為主，西湖游覽區(qū)以生態(tài)保護和養(yǎng)魚為主[3]。2016年，徐州市云龍湖被評為5A級景區(qū)，生態(tài)環(huán)境問題日益受到關注。云龍湖作為徐州的一大水源地，研究其富營養(yǎng)化問題，不僅對居民的生活和城市建設具有重要意義，也對云龍湖地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)具有重要的價值。本文旨在對云龍湖東、西湖兩大不同功能區(qū)水體的富營養(yǎng)特征進行分析，同時對2010-2016年云龍湖不同湖區(qū)富營養(yǎng)化的變化趨勢進行研究。

1 材料與方法

1.1 采樣點布設

依據(jù)湖泊的監(jiān)測斷面和采樣點位的確定原則，本次共設采樣點4個，采樣點具體布置如圖1所示。東、西湖區(qū)各布設2個采樣點，取樣時由于單個湖區(qū)各點差異不大，故將其混合檢測。因為云龍湖水深為1.0～3.0 m，故每個采樣點只采1個水樣。

圖1 采樣點布設

1.2 采樣時間及測定方法

自2010年到2016年，每年1月份和7月份采樣一次，每個采樣點采集550mL水樣，一部分原水樣依據(jù)《水質 總氮的測定 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》（HJ 636-2012），通過堿性過硫酸鉀消解后經(jīng)鉬銻抗分光光度法測總氮（TN）、總磷（TP）；另一部分依據(jù)《海洋監(jiān)測規(guī)范 第4部分 海水分析》（GB17378.4-2007），經(jīng)GFF膜過濾，濾膜上收集的浮游植物經(jīng)熱乙醇法測定葉綠素a（chla）、靛酚藍法測定氨氮（NH4+-N）[4-5]。

1.3 研究方法

本文選用評價模型中的綜合營養(yǎng)態(tài)指數(shù)法[6]。根據(jù)中國環(huán)境監(jiān)測總站《湖庫（水庫）富營養(yǎng)化評價方法及分級技術規(guī)定》（總站生字［2001］090號），人們經(jīng)常采用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法進行湖庫富營養(yǎng)化狀況評價。綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法相對于其他營養(yǎng)指數(shù)法而言已經(jīng)趨于成熟，評價范圍更加全面，克服了單一評價因子評價的不足。

1.3.1 綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計算公式

綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計算公式為：

式中，TLI（Σ）為綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；Wj為第j參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的相關權重；TLI（j）為第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。

以chla作為基準參數(shù)，則第j種參數(shù)的歸一化的相關權重計算公式為：

式中，rij為第j種參數(shù)與基準參數(shù)chla的相關系數(shù)；m為評價參數(shù)的個數(shù)。

本文計算用到的Wj引自金相燦等著（中國湖泊環(huán)境），其來源于中國26個主要湖泊調查數(shù)據(jù)的計算結果，chla、TP、TN、SD、CODMn的權重分別為0.266 26、0.187 87、0.179 03、0.183 42 和 0.183 42[7]。

1.3.2 營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計算公式

表1 不同指標營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計算公式

1.3.3 分級標準

采用0～100的一系列連續(xù)數(shù)字表示營養(yǎng)狀態(tài)綜合指數(shù)TLI對湖泊（水庫）營養(yǎng)狀態(tài)進行分級，小于30為貧營養(yǎng)，30～50為中營養(yǎng)，50～60為輕度富營養(yǎng)，60～70為中度富營養(yǎng)，70以上為重度富營養(yǎng)。在同一營養(yǎng)狀態(tài)下，指數(shù)值越高，其營養(yǎng)程度越重。

2 結果和討論

利用營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)公式分別對總氮、總磷、葉綠素a、透明度進行指數(shù)計算，按照各參數(shù)的權重，分別計算得到云龍湖東西兩湖1月、7月的水質綜合狀態(tài)指數(shù)結果。綜合狀態(tài)指數(shù)顯示，2010-2016年云龍湖水體在夏季都處于中營養(yǎng)狀態(tài)，冬季少有這種情況，一般都處于貧營養(yǎng)狀態(tài)。東湖富營養(yǎng)化程度較西湖更輕，這種差異在冬季更顯著。營養(yǎng)化程度的季節(jié)差異原因主要是：夏季生物活動較冬季頻繁、生長代謝更旺盛，相應帶來的氮磷元素、葉綠素a會增多；夏季雨水充沛，會增加近岸土壤中有氮磷元素進入水體的可能性。

功能區(qū)劃分也會對富營養(yǎng)狀態(tài)產(chǎn)生不同的影響。云龍湖東湖區(qū)為娛樂區(qū)，西湖區(qū)為養(yǎng)殖區(qū)和生態(tài)保護區(qū)。娛樂區(qū)的水上活動集中在夏季，人為活動會帶入營養(yǎng)物質。在養(yǎng)殖過程中，廢物排泄直接或間接地增加水體營養(yǎng)。所以，夏季東西湖富營養(yǎng)化程度差異不大，但總體來講依舊是西湖營養(yǎng)化程度較嚴重。

從總氮的含量變化趨勢上來看，2010-2016年云龍湖的總氮含量地域差異和季節(jié)差異都減小；不同湖區(qū)間的總氮濃度有所差異，但變化逐年趨于穩(wěn)定；豐水期的總氮含量普遍高于枯水期，這主要是因為豐水期水動力因素較強，大部分營養(yǎng)鹽隨水流帶入湖區(qū)，并且夏季雨水充沛，土壤中氮元素進入水體的可能性較大。2012年云龍湖水質管理整治后，總氮含量有明顯下降，說明整治效果頗佳。水體中磷元素與氮元素相比總體含量更低，變化是2010-2015這幾年內(nèi)更加穩(wěn)定，而天然水中磷的含量很少，并多以磷酸鹽形式存在，受生活污水和工業(yè)廢水污染的水體中往往含磷量較高，故可知云龍湖水體總體富營養(yǎng)程度較低。而2016年7月東西湖總磷含量激增，其原因需進一步調查研討。

3 結論

從整體上看，云龍湖近年穩(wěn)定處于中、貧營養(yǎng)化狀態(tài)，水質狀態(tài)良好，與實際考察到的現(xiàn)狀相符合。時間上，綜合狀態(tài)指數(shù)年際變化不顯著，年內(nèi)呈現(xiàn)夏季高于冬季的特征。空間上，不同功能區(qū)富營養(yǎng)化差異顯著。為使云龍湖水體的水質進一步良性發(fā)展，人們?nèi)孕璨扇∮行Т胧┻M行控制，加強外源與內(nèi)源污染物排放控制，不斷完善湖區(qū)環(huán)境管理，建立富營養(yǎng)化環(huán)境污染的綜合防治體系。