校園人工湖水質監測及富營養化狀況評價

洪鈺婷 王尉銘 謝童 馮佳

摘 要：通過對校園人工湖進行采樣監測，運用綜合營養狀態指數法和營養評分法對其富營養化程度進行評價分析，并對兩種評價方法進行比較。結果顯示校園水體處于中度富營養狀態。綜合營養狀態指數法和營養評分法的評價結果大體一致，但綜合營養狀態指數法更符合水體實際情況。

關鍵詞：水質監測;水體富營養化;綜合營養指數法;評分法

人工湖泊、池塘、水池等各類人工景觀水體是人們工作學習之余重要的休閑場所，對周邊的生態系統、氣候調節也有著積極影響。隨著氮磷等營養元素含量的增加，浮游植物過度繁殖，導致初級生產與次級生產比例失衡的現象[1，2]，水體富營養化也隨之產生。水體富營養化本是湖泊演化過程中的一種自然現象，這種演化是十分緩慢的，但由于人類活動的影響，大大加速了這一進程，嚴重影響水環境質量和功能，破壞了生態平衡，造成經濟損失[3]。全世界的湖泊都不同程度地面臨著富營養化的威脅[4]。據統計，全球約有75%以上的封閉水體存在富營養化問題[5，6]。景觀水體由于水域面積小、水體流動性差，易受周圍環境影響，水體自凈能力差，這些缺點更易導致水體富營養化，致使水體喪失原有的使用價值，并對周圍居住工作的人們造成十分惡劣的影響。因此對水體水質進行動態跟蹤監測并對其富營養化狀況加以研究具有極其重要的意義，為校園水體環境的持續改進提供數據參數，為后續治理措施提供參考。

一、材料與方法

（一）采樣點布設及水樣采集

校園水體為一人工湖，水深0.5米～2米（m），有兩處外部水源匯入，來自于北面山上的小水庫，一個出口，湖中心有三個小島。

按照《水質采樣方案設計技術規定》（HJ495―2009）校園人工湖共布設8個采樣點。根據《水質湖泊和水庫采樣技術指導》（GBT 14581―1993）規定，在水面以下0.5m處用有機玻璃采水器采集水樣于500mL或1500mL聚乙烯取樣瓶，存放于4℃冰箱中。

（二）水質指標的測定

根據《水與廢水監測分析方法（第四版）》測定水樣中葉綠素（Chla）、總磷（TP）、總氮（TN）、高錳酸鹽指數（CODMn）、化學需氧量（CODCr）的含量。具體方法如下表。

（三）綜合營養狀態指數法

二、結果與分析

（一）水質指標測定結果及其相關性

按照第一部分1節中的采集方法，分別在2008年12月、2009年03月、2009年07月、2009年10月對布設的8個采樣點進行水樣采集，并按照第一部分2節中所述的監測分析方法對各水質指標進行測定，從檢測結果可以看出，各水質指標具有不同的時間、空間分布性。透明度夏季最低，平均0.32m;春季最高，比夏季提高56%。總氮秋季最低，平均為4.98mg/L;夏季高達9.27mg/L。總磷冬季最高，平均為0.13mg/L;秋季最低為0.05mg/L。葉綠素a夏季最高，平均為95.64mg/L;春季最低，下降到24.78mg/L。高錳酸鹽指數夏季最高，平均為1095mg/L;冬季最低，為6.61mg/L。不同監測點由于周邊環境的不同，各項指標差異顯著，呈現出不同的污染特征。同時從總氮、總磷、高錳酸鹽指數與透明度的相關性分析可知，總氮與總磷呈中度負相關，與高錳酸鹽指數呈中度正相關，與透明度呈低度正相關;總磷與高錳酸鹽指數呈中度負相關，與透明度呈低度負相關;高錳酸鹽指數與透明度無相關關系。

（二）綜合營養狀態指數法評價

按照第一部分3節所述的綜合營養狀態指數法評價的操作步驟，對校園水體2018.12至2019.10的水質監測結果進行水體富營養化的評價，其營養狀態的評價結果可知，校園水體冬季處于輕度或中度富營養化狀態;春季和秋季處于中度富營養化狀態，夏季處于中度或重度富營養化狀態。在參與評價的各項指標中，總氮的貢獻值最大。

（三）營養評分法評價

按照第一部分4節所述的營養評分法的操作步驟，對校園水體2018.12至2019.10的水質監測結果進行水體富營養化的評價，其營養狀態的評價結果可知校園水體各個監測點在不同季節都已經達到富營養程度，且總氮含量決定了水體的富營養化狀態。

（四）綜合營養狀態指數法與營養評分法比較

對比分析上述兩種評價方法的結果數值可發現，當SD>0.4198m時TIL（SD）>M（SD），當SD<0.4198m時TIL（SD）

對比兩者評價結果，營養評分值略大于綜合營養指數值。這是因為綜合營養指數法是以一套參數為基礎的評價方法，營養指數與各指標間并不呈線性關系，而是更為復雜的函數關系;而且與營養評分法相比，不同指標的營養指數對總體的評價結果貢獻值所占的比重更有側重。營養評分計算簡便，不受指標項目的限制，但是受單一參數的影響大;同時營養評分法的評分值與其指標值成階段性的線性關系，不利于更好體現實際富營養化過程中的實際情況。

三、討論

根據調查結果發現，校園水體西北主入水口水源為山上的一個小型水庫，水庫附近有一個種植基地，其中施用的部分肥料會隨雨水進入水體，造成氮磷等營養物質進入水體。周邊生活服務區產生的廢水、水體中鴨鵝的活動產生的排泄物等也是水體總氮的來源。由于人工湖面積較小，生態系統穩定性較差，同時降雨形成的地表徑流在流經商業區、住宅區、街道、停車場時，地表聚集的一系列污染物，人為活動帶來的外源污染物輸入，使得水體營養過剩，超過生物的生產力[8]。

要有效控制校園水體的富營養化狀況，一方面需減少外部營養物質輸入，另一方面可適量種植合適的水生植物以吸收氮磷，在夏季，可以通過安裝曝氣裝置，加快水體溶解氧的更新，改善水體的充氧條件，以加速有機物的分解，提高水體的自凈能力，避免富營養化情況的發生。

參考文獻：

[1]Qin B Q，Gao G，Zhu G W，et al.Lake eutrophication and its ecosystem response[J].Chinese Science Bulletin，2013，58：961-970.

[2]Yang X E，Wu X，Hao Y et al.Mechanisms and assessment of water eutrophication[J].Journal of Zhejiang University Science B，2008，9（3）：197-209.

[3]蘇玲.水體富營養化[J].世界環境，1994，1：23-26.

[4]Vollenweider R A.1981.Water Qual.Bull.1981，6（3），59-62.

[5]Freedman B.2002.Evironmental ecology[M].Sandiege：Academic Press.

[6]鄭曉紅，汪琴.淀山湖水質狀況及富營養化評價[J].環境監測管理與技術，2009，21（2）：68-70.

[7]金璨，張文濤，孫卓.湖庫富營養化評價方法和分級標準的討論[J].貴州水力發電，2011，25（5）：4-6.

[8]汪嘉楊，郭倩，余靜，等.城市景觀水體富營養化評價的升半Г型分布指數公式[J].環境科學學報，2017，3：373-379.

基金項目：2019年01月浙江農林大學校級科研訓練項目“東湖底泥沉積物中污染物的測定、形態及分布規律解析”（KX20180087）