徐州市云龍湖富營養化評價與分析

呂錦心，張帆洋，劉珈佑，馬儀鵬

（中國礦業大學南湖校區，江蘇 徐州 221000）

水體富營養化是指在各種因素的影響下，大量溶解有機質和營養鹽輸入水體中，使水體逐步由生產力水平較低的貧營養狀態向生產力水平較高的富營養狀態變化的一種現象[1]。富營養化問題已經成為全世界范圍內普遍存在的環境問題，水體富營養化不僅使水體喪失應有功能，而且嚴重破壞水體的生態平衡，使水質惡化，從而不能滿足生產功能和生活需要[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，現已被列入省級風景名勝區。目前，云龍湖除了作為旅游景觀外，還兼有蓄水、養殖、防洪等多種功能，東湖游覽區以水上活動和參觀游覽為主，西湖游覽區以生態保護和養魚為主[3]。2016年，徐州市云龍湖被評為5A級景區，生態環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，也對云龍湖地區生態系統具有重要的價值。本文旨在對云龍湖東、西湖兩大不同功能區水體的富營養特征進行分析，同時對2010-2016年云龍湖不同湖區富營養化的變化趨勢進行研究。

1 材料與方法

1.1 采樣點布設

依據湖泊的監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、西湖區各布設2個采樣點，取樣時由于單個湖區各點差異不大，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《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鉬銻抗分光光度法測總氮（TN）、總磷（TP）；另一部分依據《海洋監測規范 第4部分 海水分析》（GB17378.4-2007），經GFF膜過濾，濾膜上收集的浮游植物經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態指數法[6]。根據中國環境監測總站《湖庫（水庫）富營養化評價方法及分級技術規定》（總站生字［2001］090號），人們經常采用綜合營養狀態指數法進行湖庫富營養化狀況評價。綜合營養狀態指數法相對于其他營養指數法而言已經趨于成熟，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 綜合營養狀態指數計算公式

綜合營養狀態指數計算公式為：

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

以chla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為第j種參數與基準參數chla的相關系數；m為評價參數的個數。

本文計算用到的Wj引自金相燦等著（中國湖泊環境），其來源于中國26個主要湖泊調查數據的計算結果，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 營養狀態指數計算公式

表1 不同指標營養狀態指數計算公式

1.3.3 分級標準

采用0～100的一系列連續數字表示營養狀態綜合指數TLI對湖泊（水庫）營養狀態進行分級，小于30為貧營養，30～50為中營養，50～60為輕度富營養，60～70為中度富營養，70以上為重度富營養。在同一營養狀態下，指數值越高，其營養程度越重。

2 結果和討論

利用營養狀態指數公式分別對總氮、總磷、葉綠素a、透明度進行指數計算，按照各參數的權重，分別計算得到云龍湖東西兩湖1月、7月的水質綜合狀態指數結果。綜合狀態指數顯示，2010-2016年云龍湖水體在夏季都處于中營養狀態，冬季少有這種情況，一般都處于貧營養狀態。東湖富營養化程度較西湖更輕，這種差異在冬季更顯著。營養化程度的季節差異原因主要是：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。

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

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差異都減小；不同湖區間的總氮濃度有所差異，但變化逐年趨于穩定；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，大部分營養鹽隨水流帶入湖區，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這幾年內更加穩定，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，云龍湖近年穩定處于中、貧營養化狀態，水質狀態良好，與實際考察到的現狀相符合。時間上，綜合狀態指數年際變化不顯著，年內呈現夏季高于冬季的特征。空間上，不同功能區富營養化差異顯著。為使云龍湖水體的水質進一步良性發展，人們仍需采取有效措施進行控制，加強外源與內源污染物排放控制，不斷完善湖區環境管理，建立富營養化環境污染的綜合防治體系。