松花湖水质富营养化现状研究

邹继颖，刘 辉，郑建伟，杨 阳，于 珊

(吉林化工学院资源与环境工程学院，吉林吉林132022)

松花湖坐落于吉林市辖区内，跨桦甸、蛟河、丰满三个县(市、区)．松花湖是1942年修建丰满电厂大坝后形成的山谷型人工湖泊，位于吉林市松花江上游25 km［1］．松花湖具有发电、农灌、防洪、渔业、旅游、航运等多种功能，同时又是生产与生活的水源地，在经济建设和改善生态环境方面有重要作用．由于水土流失严重以及工业和旅游业的发展等为湖区的生态环境带来了一定的破坏和污染，有些区域已呈轻度富营养化［2］．文章通过实地调查，对松花湖春季水质因子进行了解，研究松花湖枯水期的水质因子与环境状况，以期为松花湖富营养化预防及控制提供理论依据．

1 材料与方法

1．1 样品采集与处理

于2013年4月和5月采样，位置见图1．设了3个采样点:丰满断面、沙石浒断面、桦树林断面分别表示为1#、2#、3#．水样采集后现场用 0．45 μm 的Millipre滤膜进行过滤，并加H2SO4酸化保存，运回实验室后立刻进行化学分析．测定指标有叶绿素、总氮、总磷、高锰酸盐指数、透明度、pH、溶解氧，按规范进行测定［3-4］．

图1 采样位点图

1．2 评价方法及评价标准

选择湖泊富营养化最主要的5项指标即叶绿素 a(CHl-a)、总磷(TP)、总氮(TN)、透明度(SD)、高锰酸盐指数(CODMn)作为评价因子［5-6］．综合营养状态指数计算公式为:

式中:TLI(∑)-综合营养状态指数;Wj-第j种参数的营养状态指数的相关权重;TLI(j)-代表第j种参数的营养状态指数;以CHl-a作为基准参数，则第j种参数的归一化的相关权重计算公式为:

式中:rij-第j种参数与基准参数chl-a的相关系数;m-评价参数的个数．(相关系数rij及rij2值表略)

2 结果与讨论

2．1 水质状况分析

透明度(SD)均值为207 cm，超过国家Ⅱ类水体标准;高锰酸盐指数(CODMn)均值为3．165 mg/L，达到国家Ⅱ类标准;总磷(TP)均值为0．030 mg/L，超过国家Ⅱ类水体标准;总氮(TN):采样均值为1．565 mg/L，超过了国家Ⅲ类水体标准;溶解氧(DO)均值为10．115 mg/L，达到国家Ⅰ类水体标准;叶绿素 a(CHL-a)均值为 3．57μg/L，达到国家Ⅱ类水体标准．具体数据见表1．

表1 松花湖枯水期4月、5月采样数据

运用水体综合营养状态指数(TLI)结果见表2．采样点均值以总氮(TN)的分营养度最高，其均值水平已处于中度富营养化状态．其次为叶绿素a(Chl-a)的分营养状态整体上处于中营养水平．高锰酸盐指数(CODMn)的分营养状态指数的均值也已进入了中营养化的下限水平，呈现出由上游至下游水体中CODMn的营养度逐渐增高的趋势．透明度(SD)分营养状态整体上处于中营养水平．总磷(TP)分营养度也已进入中营养化水平．

表2 分营养状态指数(TLI)计算结果

按1．2评价方法及相关系数计算的各断面和平均综合营养状态指数见表3．

表3 综合营养状态指数TLI(∑)结果

松花湖整体上尚处在中营养状态，上游水体已接近有轻度富营养化的趋势．

2．2 讨 论

CODMn总体上越往上游越高．有些研究文献［7］所得CODMn一般都超过了国家Ⅱ类水体标准．枯水期所得数据可能与上年该地区的干旱程度及周边地区厂矿企业排污浓度多少有关．

松花湖的TN/TP为52．33，远远超过磷限制的界限值．因此，总磷是松花湖富营养化的主要限制营养盐并且是松花湖水体富营养化的第一限制因子．

松花湖水体中，溶解的无机氮占总氮的65%，有机氮含量占总氮的35%．虽然有报道说，藻类也可利用有机氮，但对于像松花湖这样以磷为第一限制因子的湖泊来说，由于相对与磷来说，氮的含量是充分的，即藻类可直接吸收的氮也是充分的，所以藻类以利用溶解的无机氮为主，即松花湖水体中的可被藻类利用的无机氮占总氮的65%［8］．TN过高是由于入湖支流带进大量污水、降水冲刷湖周坡耕地、旅游设施和人群排入湖中的污染物等原因所造成．

松花湖属于深水湖泊，太阳辐射气温上升，大气中的热量传递给水体表面，再向水体的纵深传递［9］．温度大于4℃时，水的密度随着温度的升高反而降低，因此当热量传递到一定深度，温度随着深度的增加而下降，形成了明显的温度不连续的水层，就出现了变温层．水体上下层间有较大的温度差，这也就导致上下水层的溶解氧不一样．

由所得叶绿素a的数据进行比较可知，在水深小于9 m时，随着水深的增加，叶绿素a的值降低，但是在深度达到19 m以后，叶绿素a的值逐渐增加．

相关研究［7，10］认为松花湖富营养化发生的阈值为:总磷含量0．065 mg/L、总氮含量0．843 mg/L和叶绿素a浓度11．90μg/L．调查结果显示总磷含量与叶绿素a含量没有达到发生富营养化的阈值标准，总氮达到标准．其它指标都在控制范围之内．对调查数据分析可知:松花湖水体尚处在中营养状态，但上游部分水体有轻度富营养化的趋势，这可能与上游水质污染相对较重有直接关系．

3 结 论

研究发现，松花湖水体已处于中营养阶段，有可能出现富营养化现象．但近几十年来对松花湖的实际监测结果显示松花湖未出现富营养化现象，分析原因如下:经过近十几年对松花湖流域污染的治理，入湖污染得以初步控制;松花湖地处吉林省，属于长白山余脉，自然环境［11］决定其环境温度只有在6、7、8月在20℃以上，而11月至第2年3月气温在0℃以下，所以松花湖的环境温度和水体的温度不适合暴发富营养化．

［1］ 施云芬，刘月华，李英赞．2001～2005年松花湖水质评价［J］．水生态学杂志，2009，2(1):11-15．

［2］ 孙义利，孙瑶．有关松花湖富营养化的探讨［J］．三峡环境与生态，2013，3(4):44-47．

［3］ 国家环保局．水和废水检测分析方法［M］．3版，北京:中国环境科学出版社，1989．

［4］ 邹继颖，刘辉，李万海．长白山圆池夏季浮游植物种群的初步研究［J］．吉林化工学院学报，2010，27(1):40-42．

［5］ 国家环保局．水和废水监测分析方法［M］．4版．北京:中国环境科学出版社，2002．

［6］ 中国环境监测总站．湖泊(水库)富营养化评价方法及分级技术规定［M］．北京:国家环保总局，2001．

［7］ 王霞，吕宪国，白淑英，等．松花湖富营养化发生的阈值判定和概率分析［J］．生态学报，2006，26(12):3989-3997．

［8］ 王霞，吕宪国，闫伯茹，等．基于富营养化阙值的松花湖水环境容量分析［J］．湖泊科学，2006，18(5):503-508．

［9］ 王宁．朱颜明，李顺．松花湖水体营养物质动态变化及成因分析［J］．环境科学研究，1999，12(5):27-30．

［10］邹继颖，刘辉．松花湖水质及浮游动物群落结构的研究［J］．黑龙江大学工程学报，2014，5(1):1-5．

［11］邹继颖，刘辉，李东，等．长白山圆池湿地生态系统自然环境分析［J］．吉林化工学院学报，2014，31(1):40-42．