大連市大型水庫富營養化狀況及影響因素研究

原 暉

(遼寧省大連水文局，遼寧 大連 116023)

連續流動注射分析是近年來不斷發展起來的檢測技術，將復雜的化學反應進行模塊化設計，進而實現了自動、快速并準確地檢測批量樣品[1-3]。與傳統化學方法相比，連續流動注射分析技術具有試劑用量少、自動化程度高、分析時間短等優點，在批量樣品檢測中具有不可替代的地位。

大連市的碧流河水庫、英那河水庫、劉大水庫、松樹水庫、朱家隈子水庫均為大連市重要飲用水源地，其水質好壞直接影響著兩岸人民的用水健康。近年來，隨著工業化進程的加快，各種工農業廢水和生活污水任意排放，使得水庫的水質逐步惡化并有富營養化的趨勢。因此，對大連市水庫的富營養化狀態進行評價已經迫在眉睫[4]。

1 實驗部分

此次評價以大連市碧流河水庫、英那河水庫、劉大水庫、松樹水庫、朱家隈子水庫2018年4—12月(1—3月冰期無法采樣)的水質數據為例，采用連續流動注射分析儀分別對其中的富營養化影響因子總磷、總氮以及高錳酸鹽指數的濃度進行檢測，儀器的參數設置見表1。以高純水分別配制總磷、總氮以及高錳酸鹽指數的標準曲線溶液，其中各指標的濃度梯度見表2。通過連續流動注射分析儀對標準曲線溶液進行檢測并對比其實際濃度與理論濃度，進而建立標準曲線，獲得相關系數，其結果見表3。由表3可知，以連續流動注射方法測定總磷、總氮、高錳酸鹽指數，測定值與實際濃度值具有良好的線性相關性，相關系數均超過0.9995，優于國家標準所規定的0.9990。

據中國黃金協會最新統計數據顯示，2018年前三季度，國內累計生產黃金289.745 t，與去年同期相比，減產23.344 t，同比下降7.46%。其中，黃金礦產金246.842 t，有色原料產金42.903 t。另有國外進口原料產金83.082 t，同比增長34.24%，全國累計生產黃金(含進口料)372.827 t，同比下降0.57%。中國黃金、山東黃金、紫金礦業、山東招金等十二家大型黃金企業集團國內黃金成品金產量和礦產金產量分別占全國產量(含進口料)的53.44%和43.33%。

表1 連續流動注射分析儀儀器參數設定

表2 標準曲線濃度梯度 單位：mg/L

表3 各指標標準曲線與相關系數 單位：mg/L

水庫葉綠素的測定按照《水質 葉綠素的測定 分光光度法》(SL 88-2012)進行，透明度則按照《透明度的測定(透明度計法、圓盤法)》(SL 87-1994)進行，綜合連續流動注射分析儀的測定結果，得到5座大型水庫2018年4—12月的監測數據，見圖1。

評分法是一種簡單通用的評價模式，在我國絕大部分水體都有應用，已經成為驗證其他評價模式的最好驗證對比法。評分值越高說明水體的富營養化程度越嚴重。

2 富營養化評價

由表5和圖2可知，碧流河水庫、英那河水庫、松樹水庫及朱家隈子水庫均為中營養狀態，而劉大水庫則達到了輕度富營養狀態。究其原因，大連市這幾座大型水庫所控制的流域內產業基本以農業、養殖業為主，而制造業、建筑業等規模化的工業較少。因此，主要是農藥的不合理使用以及生活污水和養殖廢水的任意排放導致了水庫的富營養化[5]。

研究表明，水庫的氮磷比會對水庫富營養化產生重要的影響。浮游植物在發生光合作用的時候，對于氮和磷的吸收是按照一定的原子比進行的，該比例為16/1，這也是藻類發生爆發性生長的必要條件。在藻類長期生長的淡水環境中，如氮磷比大于7，則磷是可能的限制性營養鹽；相反，當氮磷比小于7時，則氮是可能的限制性營養鹽[6]。基于此種情況，本文分析了大連市5座大型水庫的氮磷比，得到結果見表6。

具體的賦分標準及分級方法見表4。

圖1 大連市5座大型水庫2018年各指標檢測結果

表4 營養狀態評價標準

續表

按照《中共天津市委天津市人民政府關于貫徹落實中共中央國務院關于加快水利改革發展的決定的實施意見》中有關“推進水生態環境治理、嚴格落實水環境屬地管理責任制”的要求，天津市于2013年1月制定印發了《關于實行河道水生態環境管理地方行政領導負責制意見》。

根據營養狀態指數的計算公式，分別計算出碧流河水庫、英那河水庫、劉大水庫、松樹水庫及朱家隈子水庫的總磷、總氮、葉綠素、高錳酸鹽指數以及透明度的富營養化指數，并利用各項指標的富營養化指數計算獲得各水庫的綜合營養狀態指數，所得結果見表5和圖2。

他，就是哈斯巴彥爾。自2003年以來一直從事食品安全監管工作，辦理食品違法案件600余起。2014年隨著食品藥品機構改革，他從質量技術監督系統選調到自治區食品藥品監督管理局食品藥品稽查局（總隊）承擔食品稽查工作。他始終以蒙古族人特有的剛毅、果敢和堅韌，以“拼命三郎”的精神，奮戰在內蒙古食品安全監管的第一線。近3年來，他帶領食品稽查隊伍，辦理多起涉案貨值上千萬元的大案，成為食品稽查辦案領域的“行家里手”和“領軍人物”，得到各級領導和同志們的一致好評。多次獲得先進工作者和優秀共產黨員榮譽。

表5 各水庫綜合營養指數評價結果

圖2 大連市5座大型水庫2018年綜合營養狀態指數

富營養化是指水體在人類活動或自然條件的作用下，氮、磷等營養物質過剩，進而導致水體發生水質污染的一種現象。根據水利部《地表水資源質量評價技術規程》的要求，湖庫富營養化的評價采用指數法，評價項目包括總磷、總氮、葉綠素、高錳酸鹽指數以及透明度。根據湖泊(水庫)營養狀態評價標準及分級方法，依據各個指標的濃度值，采用線性插值法獲得各個指標的賦分值En，利用下式計算求得營養狀態指數EI：

3 氮磷比對水庫富營養化的影響

式中：EI為營養狀態指數；En為評價項目賦分值；N為評價項目個數。

由表6可知，劉大水庫的氮磷比為16.7，與藻類發生爆發性生長所需要的16/1最為接近，易發生富營養化，這個結果亦與以上結論中所述劉大水庫是5座大型水庫中唯一發生輕度富營養化的評價結果相吻合。另外4座水庫的氮磷比結果分別為22.5，30.5，23.1及26.7，均大于20，說明另外4座水庫的營養鹽狀態均為磷限制性營養鹽狀態。因此，需要嚴格控制此4座水庫的總磷含量，以防發生富營養化情況。

表6 大連市5座大型水庫氮磷比結果

分析：本題設計基于軸對稱，即AB=AC、CD=AD.以邊與邊之間的數量關系來控制角的大小，此類問題一般需化歸特殊三角形，常見的特殊三角形有等邊三角形、30°與45°的直角三角形.分析條件存在30°的特殊角，思路自然向等邊三角形轉化，即需要構造等邊三角形.同時分析問題求∠ACB的大小，由于AC=AB，即求等腰△ABC的頂角∠BAC的大小.

4 季節變化對水庫富營養化的影響

以評價結果為輕度富營養化狀態的劉大水庫為例，分析季節變化對水庫富營養化的影響，將劉大水庫2018年4—12月綜合營養狀態指數隨月份變化的結果繪制成趨勢圖，見圖3。

圖3 劉大水庫綜合營養狀態指數隨月份變化趨勢

由圖3可以看出，劉大水庫4—10月的綜合營養狀態指數總體是逐步升高的，在9月和10月達到了峰值，于是9月和10月的劉大水庫也達到了輕度富營養狀態。而10月以后，綜合營養狀態指數呈現下降的趨勢，水庫亦恢復了中營養狀態。以上變化特征說明，水庫富營養化與季節變化密不可分，總體來說，夏季和秋季為富營養化多發季節。

總磷和總氮作為水生生物的重要營養物質來源，其濃度的升高會直接導致水生生物的過量繁殖，進而使水體中的溶解氧迅速被消耗，造成水體透明度下降、有機質上升，高錳酸鹽指數升高。4—9月，由于光照強度以及光照時間的增加，光合作用增強，劉大水庫在9月到達了各項指標富營養化指數的峰值。

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5 結 語

本文以連續流動注射方法對2018年大連市5座大型水庫的富營養影響因子進行了檢測，并以此為依據對5座大型水庫的富營養化狀況進行了探究。結果表明，除劉大水庫呈現輕度富營養化狀態外，碧流河水庫、英那河水庫、松樹水庫以及朱家隈子水庫均為中營養狀態。經研究發現，氮磷比以及季節變化均會對水庫富營養化產生重要影響。劉大水庫的氮磷比最接近藻類暴發的必要條件，而其余4座水庫則均為磷限制性營養鹽，由此需要嚴格控制另外4座水庫的總磷含量，以防發生富營養化。水庫富營養化易在夏季和秋季發生，因此，夏季和秋季需更加嚴格關注各項污染物濃度，杜絕水庫富營養化的發生。此次研究的結果為大連市水庫富營養化的控制提供了理論支持和數據支撐。