天津滨海地区景观水体富营养化特征及成因分析

郑剑锋　 贾泽宇

摘要 [目的]研究天津滨海地区景观水体富营养化的特征及成因。[方法]根据2013年3～9月天津滨海地区典型景观水体——清净湖富营养化监测数据，采用综合营养状态指数法，对清净湖景观水体的营养状态及其成因进行评价与分析。[结果]清净湖景观水体属中-重度富营养化水平，综合营养状态指数随季节变化十分明显，呈春季低、夏秋季高，尤其是7、8月较为严重，为重度富营养状态；富营养化成因分析表明，雨水、再生水补水携带的污染物聚积及高氮磷底泥释放是清净湖景观水体富营养化加剧的主要原因。[结论]该研究为天津滨海地区景观水体富营养化防治提供理论依据。

关键词 清净湖；富营养化；综合营养状态指数；成因分析；特征

中图分类号 S181.3 文献标识码

A 文章编号 0517-6611（2014）08-02436-02

Analysis on the Eutrophication Characteristics and Cause of Landscape Water Body in Coastal Area of Tianjin

ZHENG Jianfeng et al （School of Environmental and Municipal Engineering， Tianjin Chengjian University， Tianjin 300384； Tianjin Key Laboratory of Aquatic Science and Technology， Tianjin 300384）

Abstract [Objective] The research aimed to study the eutrophication characteristic and cause of landscape water body in coastal area of Tianjin. [Method] Based on the eutrophication monitoring data of Qingjing Landscape Lake in coastal area of Tianjin from March to September in 2013， the eutrophication level and cause of Qingjing Landscape Lake were analyzed by the comprehensive trophic level index （TLI） method. [Result] The eutrophication level of Qingjing Landscape Lake was moderate - severe eutrophication， and the TLI changes with the seasons was very obvious，the TLI values was low in spring，and high in summer and autumn.In especial Qingjing Landscape Lake were at severe eutrophication level in July and August. The primary causes of serious eutrophication were nutrients accumulation from rainwater runoff， reuse water and sediment. [Conclusion] The study provides the theoretical basis for prevention and cure of eutrophication in coastal area of Tianjin.

Key words Qingjing Landscape Lake； Eutrophication； Comprehensive trophic level index； Cause analysis； Characteristic

隨着城市居民生活水平不断提高，人们对城市景观水体的休闲娱乐功能要求越来越高。天津属淡水资源匮乏的严重缺水城市，生态用水需求难以保障，其景观水体水量消耗补充多来自于城市雨水径流、再生水等低质水源，加之人类的生产生活的影响及封闭的水环境，其富营养化及由此带来的水华问题十分普遍[1-3]。掌握水体富营养化动态特征及成因，可使富营养化防治工作更具针对性，由此该研究以天津市滨海地区景观水体—清净湖为研究对象，利用该湖2013年3～9月富营养化监测数据，采用综合营养状态指数法，对其富营养化的特征及成因进行分析，以期为其富营养化防治提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 清净湖简介 清净湖位于天津滨海地区，距渤海海岸线不足1 km，由清净湖核心水域和蓟运河故道组成，水面面积2.58 km2，平均水深2 m，常水位蓄水量约560万 m3。由于天津淡水资源极度缺乏，其补水水源以城市雨水径流和再生水为主，富营养化防治一直是其水质管理的重点和难点。

1.2 研究方法 该研究于2013年3～9月开展清净湖富营养化专项监测，分别在清净湖核心水域、清净湖-蓟运河故道连通处和蓟运河故道布设A、B、C 3个监测点（图1），监测方法参照《水和废水监测分析方法》[4]，每月监测2～4次。水质监测指标包括透明度、总氮、总磷、高锰酸盐指数和叶绿素a共5项水质指标。其中，透明度采用塞氏盘在现场测定，其余水质指标在实验室测定，测试方法参照《水和废水监测分析方法》[4]。

富营养化评价采用综合营养状态指数法（TLI），具体方法参见中国环境监测总站制定的《湖泊（水库）富营养化评价方法及分级技术规定》[5]。

图1 水体采样点示意图

2 结果与分析

2.1 清净湖水质变化特征

2.1.1 透明度。由图2a可知，监测期间清净湖透明度变化范围为0.2～0.5 m，均值为0.35 m，呈A监测点>C监测点>B监测点的空间分布。若根据富营养化单因子评价（透明度）和分级标准，清净湖为中度富营养水平。

注：a.透明度；b.高锰酸盐指数；c.总氮；d.总磷；e.叶绿素a。

图2 2013年3～9月清净湖水质动态变化

2.1.2 高锰酸盐指数。清净湖高锰酸盐指数随时间变化较明顯，监测期间最大值出现在7月，最小值出现在3月，均值为21.9 mg/L，呈C监测点>B监测点>A监测点（图2b）。根据高锰酸盐指数单因子富营养化评价，清净湖为富营养化水体，尤其是6～9月为重度富营养化。

2.1.3 总氮、总磷。氮、磷是水体富营养化发生的最主要营养盐因子，清净湖的总氮和总磷主要来自周围雨水汇流及再生水补水，监测期间总氮范围为0.90～9.96 mg/L，均值为4.50 mg/L，总磷为0.02～0.35 mg/L，均值为0.12 mg/L（图2c、d），无论从总氮浓度还是总磷浓度来判断，清净湖已经发生富营养化。氮、磷空间分布均呈C监测点>B监测点>A监测点的空间分布，这主要是由于湖心水域（A监测点）水体流动性好，水体更新周期短，水质较好，而C监测点水体流动性较差，导致氮磷等污染物聚集。

2.1.4 叶绿素a。清净湖水体中叶绿素a浓度随季节变化明显，呈夏秋季高、春季较低的“峰台”型分布。6～9月叶绿素a浓度处于较高水平，峰值出现在6月初、7月末和9月初。从空间分布（图2e）来看，监测点A的叶绿素a浓度变化范围为2.06～33.69 μg/L，均值为14.80 μg/L；监测点B变化范围为20.84～168.72 μg/L，均值为69.08 μg/L；监测点C变化范围为21.17～358.15 μg/L，均值为72.62 μg/L。叶绿素a浓度水平呈C监测点>B监测点>A监测点的分布，其主要原因是缓流区或死水区氮、磷营养盐累积严重，藻类快速生长繁殖导致叶绿素a水平较高。

2.2 清净湖富营养化评价

根据中国环境监测总站制定的《湖泊（水库）富营养化评价方法及分级技术规定》[5]，选取叶绿素a（Chla）、总磷（TP）、总氮（TN）、透明度（SD）、高锰酸盐指数（CODMn）共5项水质指标，采用综合营养状态指数法（TLI）对清净湖营养水平进行评价。由图3可见，3个监测点TLI值的范围分别为A监测点49.8～68.4、B监测点61.7～83.2、C监测点64.6～88.0，表明清净湖已发生不同程度的富营养化。其中，A监测点3～6月为轻度富营养状态，7、8月达到中度富营养状态；B监测点5、6月多为中度富营养，3、4、7、8为重度富营养；C监测点富营养化较为严重，整个监测期间均为重度富营养状态。3个监测点综合营养状态指数大小顺序依次为C监测点>B监测点>A监测点，表明湖心水域富营养化程度较轻，而C监测点的缓流区富营养化较为严重。

图3 2013年3～9月清净湖综合营养状态指数

2.3 清净湖富营养化成因分析 清净湖水体营养级别基本在中度富营养至重度富营养之间，其主要原因为：①清净湖景观水体是缺水城市典型浅水景观湖，平均水深仅为1.8 m，水体相对封闭，水流动性差，水体更新周期长，水体自净能力较弱，在阳光、温度、营养盐等条件适宜藻类生长的环境条件下，极易加剧水体富营养化，甚至爆发水华[6-7]。②清净湖