芜湖奎湖水质现状调查及富营养化评价

孙万松

摘 要：为调查芜湖奎湖的水质状况及富营养化情况，该研究于2017年3月采集芜湖奎湖周边的9个采样点表层水样，测定分析了相应的水质参数（SD透明度、pH、DO溶解氧、TN总氮、NH3-N氨氮、TP总磷、Chla叶绿素a、CODCr重铬酸钾指数），然后运用内梅罗污染指数法和综合营养状态指数法进行水质评价。结果表明，奎湖属于中污染，为Ⅳ类水；富营养评价结果表明，部分采样点达到了中度富营养化类别，其余采样点区域均为轻度富营养化。

关键词：奎湖；水质状况；富营养化；总氮

中图分类号 X82 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）13-0092-04

Water Quality Investigation and Evaluation on the Eutrophication of in Kui Lake，Wuhu City

Sun Wangsong

（Wuhu County Environmental Monitoring Station，Wuhu 241100，China）

Abstract：For water quality investigation and evaluation on the eutrophication of in Kui Lake，Wuhu，nine surface water samples around Kui Lake were collected to determine and analyzed the corresponding water quality parameters in March 2017，including the dissolved oxygen，the total nitrogen（TN），the ammonia nitrogen（NH3-N），total phosphorus（TP），the chlorophyll a，the chemical oxygen demand（CODcr）. The water quality was evaluated by nemero pollution index and comprehensive trophic state index method.The result showed that Kui Lake belonged to middle pollution，and it was class Ⅳwater.The results of eutrophication evaluation showed that some sampling sites reached moderately eutrophic categories，and the rest of the sampling sites were mildly eutrophic.

Key words：Kui Lake；Water Quality；Eutrophication；Total nitrogen

當前，城市污染物越来越多的被排放到湖泊水体中，水质恶化问题日益严重，加重了我国水资源短缺状况，制约了社会经济的发展，现已成为研究关注的焦点问题[1-2]。目前对太湖、巢湖、鄱阳湖和滇池等大型湖泊的水质状况、富营养化问题已开展了广泛研究，并取得了诸多有价值的成果[3-6]。然而，中国城市小型湖泊众多，这些小型湖泊多与城市河道相连，受生产生活污水排放的影响，污染日趋严重，对城市居民的生活质量及城市景观均造成了不良影响[7]。

奎湖属于城市小型湖泊，位于安徽省芜湖市南陵县境内，毗邻芜湖市弋江区，是芜湖市区内最大的景观湖泊，能够提供休闲、观赏、灌溉功能。目前对奎湖的研究多集中于鱼类资源保护、浮游生物调查和省级湿地公园打造等方面[8-9]，而关于奎湖水体营养参数的调查和水质状况的评价较少。于2017年3月对奎湖设置了9个采采样点，测定湖泊水体中DO、CODCr、TN、TP、NH3-N及Chla含量，并对实验数据进行整理和分析，结合地表水水质标准，了解奎湖湖水的各个富营养化指标空间分布规律，研究其富营养化状况，以期为奎湖综合开发和富营养化防治提供借鉴与理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况 奎湖位于芜湖市南陵县北面，紧依205国道，归许镇镇管辖，与芜湖市弋江区相邻，丰水期水深3m，水面面积300hm2，蓄水量900万m3；枯水期水深1.5m，水面面积240hm2，蓄水量450万m3；正常水位水深2m，蓄水量600万m3。雨量充沛时，要通过漳河、青弋江来控制上潮河的来水量，减少对奎湖的补水；奎湖是南陵县重点打造的省级湿地公园，是南陵县优先保护的良好水体，盛产青鱼、草鱼、鲤鱼、等多种水产品和优质水稻。

1.2 采样点布置 采样点的布置主要考虑到人为活动密切的村庄、耕地周围以及河流入湖口，详见图1、表1。

1.3 水样采集 2017年3月，用5L的有机玻璃采样器采集0～0.5m的水样3L，放入洁净的聚乙烯瓶中，立即运至实验室放入冰箱中冷冻保存。透明度（SD）用赛氏圆盘法现场测定，pH、溶解氧（DO）均采用多参数水质监测仪YSI-6600现场测定，采集的水样中TN用碱性过硫酸钾氧化+紫外分光光度法测定；TP用过硫酸钾消解+钼酸铵分光光度法测定；CODCr用重铬酸钾氧化法测定；NH3-N用纳氏试剂法测定；Chla用丙酮萃取分光光度法测定。

1.4 评价方法 运用内梅罗污染指数法进行湖泊水质评价，内梅罗污染指数法的数学表达式为：

[I=（Pi）max22+（Pi）ave2]

式中，I为水环境综合质量指数；Pi为i污染物的污染指数，Pi=Ci/Si（Ci为i评价因子的水质浓度，Si为水质评价因子i的地表水水质标准）；（Pi）max为参评污染物的最大污染指数；（Pi）ave为参评污染物的污染指数算术平均值。溶解氧（DO），pH值的污染指数根据金士博修正式计算。

采用综合营养状态指数法进行湖泊水质富营养化评价

[TLI（∑）=j=1mWj·TLI（j）]

式中[10]：TLI（∑）表示综合营养状态指数；TLI（j）代表第j种参数的营养状态指数；Wj为第j种参数的营养状态指数的相关权重。营养状态指数计算公式：TLI（Chla）=10（2.5+1.086lnChla），TLI（TP）=10（9.436+1.624lnTP），TLI（TN）=10（5.453+1.694lnTN）。营养状态分级：30以下为贫营养，30～50为中营养，大于50为富營养，50～60为轻度富营养，60～70为中度富营养，大于70为重度富营养。在同一营养状态下，指数值越高，水体营养程度越重。

2 结果与分析

2.1 奎湖水体理化参数分析 由表2可知，奎湖水体pH值范围为6.2～9.2，平均值为7.8，偏弱碱性，且不同采样点pH有较大差异，4、5采样点pH较高达到9.0左右。可能在4、5采样点区域内水草等水生植物的生长，水生植物强烈的光合作用可使水中pH值升高[11]。水体中DO含量为8.3～10.1mg/L，总体偏高。原因可能在于：（1）湖体水域开阔，风浪扰动较强，加速了大气与水面交换，促使大气中的氧气进入水体；（2）春季湖泊水体气温相对偏低，导致水体溶解氧增多；（3）岸边生长的水生植物能够在光合作用下释放氧气，使得水体复氧速率增大，保持较高的DO水平[12]。

2.2 奎湖水体N、P分布特征 湖泊中的N、P是水生态系统中最主要的营养元素，以多种形态参与水体中的生化过程，同时也是影响湖泊富营养化的重要限制因子[13]。由表2和图2可知，奎湖春季水体TP含量范围为0.0762～0.1873mg/L，平均值是0.1156mg/L，最高值是最低值的2.46倍，采样点间差异性较大。L1、L2、L6、L7、L9点位符合国家Ⅱ类地表水环境标准。L3、L4、L5、L8点位符合国家地表水Ⅲ类标准。奎湖周围主要是耕地为主要类型，采样点L5、L6的总磷含量较高，主要原因是采样点5附近有养殖场，传统的畜禽养殖排出的饲料和畜禽粪便废水，废水中含有大量磷营养盐，对奎湖水质造成一定影响。采样6是位于城镇生活集中区附近，大量的生活污水等外源污染物排入奎湖，增加了奎湖的总磷含量。另外再加上在L4、L5和L6采样点区域湖面地形狭长，营养盐富集不易扩散。L1采样点位于排涝站附近，人为干扰小，水流量偏大，易于扩散，所以总磷含量相对周围偏低，水质状况较好[14]。奎湖春季水体中各采样点TN含量变化范围在0.58～1.41mg/L（见表2、图3），平均值是1.03mg/L，最高值是最低值的2.43倍。氨氮含量范围0.25～0.8mg/L，平均值是0.46mg/L，最高值是最低值的3.2倍。TN的浓度空间变化趋势与氨氮变化趋势大致一致（见图3）。L3、L4、L5、L6、L7、L9采样点TN含量超过了地表水环境质量标准《GB3838-2002》中规定的Ⅲ类水标准上限（1mg/L）。所有采样点的氨氮含量都达到了地表水环境质量标准《GB3838-2002》中规定的Ⅲ类水标准。L6采样点TN和氨氮偏高，主要原因是该L6采样点区域为奎湖镇生活集中区，每天会有大量含氮生活污水未经处理直接排放。再加上不合理的开发建设，破坏奎湖岸边植被分布，导致附近水体自净能力下降。L3、L4、L9采样点靠近耕地，以农业用地为主要类型，农业用地农药、化肥的过量使用，不合理农业灌溉导致的面源污染，对奎湖这一区域的氮污染要比其他地区严重。L1、L2、L8采样点区域氨氮和TN的含量相对偏少，水质状况较好。主要是由于此站点受外界人为干扰较少，且水生植物相对较多。水生植物的存在可有效降低水体TN和氨氮含量：（1）水生植物从环境介质中吸收氮营养盐合成自身物质，可有效降低水体氮含量；（2）植物的生长稳固了底泥，抑制底泥中营养元素的释放，减少了内源性氮营养盐污染[15]。

2.3 水体中Chla分布特征 一般来说作为浮游植物体内重要的色素，其质量浓度为浮游植物体内现存量的指标，一般占总生物量的0.1%～0.5%，其与营养盐的关系较为复杂[16]。由表2和图4可知，奎湖各采样点叶绿素的含量变化范围在8.65～15.63mg/m3，平均值为12.2mg/m3。最高点在L5老宅梁村区域，浓度为15.63mg/m3，最低在L1排涝站区域，浓度为8.65mg/m3。奎湖叶绿素a在空间分布上，表现为湖区北面大于湖区南面。总体叶绿素含量偏低，主要原因可能是3月份水温较低，浮游的水生植物没有大量的繁殖。在L1采样点处叶绿素a含量最低，这是因为，该段是奎湖分支入口处，水流相对偏急强烈的水流运动使沉积物悬浮，湖水透明度低，阻挡了阳光向较深水层投射，影响了浮游植物的光合作用，因而叶绿素a质量浓度相对较低[17]。在L8和L4区域叶绿素含量较高，一方面是因为大量外源性营养盐的排入驱动叶绿素a质量浓度的增加。另一面在L5和L4区域为奎湖的“U”型口处，其水流量较为缓慢，水体更新周期长，叶绿素啊容易积聚。

2.4 水体中CODCr分布特征 经测定奎湖水体中各采样点COD浓度在38.52～12.92mg/L，平均值是24.56mg/L，总体偏高（表2、图5）。其中L5、L6采样点浓度满足《地表水环境质量标准》Ⅴ类水域标准，L4、L7采样点浓度满足《地表水环境质量标准》Ⅳ类水域标准，L2、L8采样点浓度满足《地表水环境质量标准》Ⅲ类水域标准。L1、L3、L9采样点浓度满足《地表水环境质量标准》Ⅱ类水域标准。L4采样点区域附近有大量的野草灰、枯枝和枯叶等有机质。进入湖泊水体后会导致周围水体COD含量偏高。L5采样点区域为人工养殖场，大量的畜禽废水排放导致该处COD含量偏大，水质状况较差。L6采样点区域为奎湖镇生活集中区，人为排放大量的有机污染物，从而导致该处COD含量偏高。此外，由于采样在3月份，湖水温度只有17～20℃，水中微生物酶的活性较低，对有机污染物的降解分解能力较弱，导致湖水COD的整体含量偏高[18]。

3 结论与讨论

奎湖各采样点总氮含量差别较大，L6总氮含量最高，为1.41mg/L，L9总氮含量最低为0.58mg/L，平均值为1.03mg/L。所有采样点的氨氮含量都达到了地表水环境质量标准《GB3838-2002》中规定的Ⅲ类水体，平均值为0.461.03mg/L。各采样点总磷含量均达到了地表水环境质量标准Ⅲ类标准，平均值为0.1156mg/L。L5、L6的COD含量超过了地表水环境质量标准中Ⅳ类标准。用内梅罗污染指数评价法对水质进行评价，所调查的奎湖9个采样点区域污染程度的都属于中污染，对应的水质类别为Ⅳ类。此外，L4、L5、L6采样点区域富营养化指数在64.29～67.83之间，达到了中度富营养化类别，其余采样点区域均为轻度富营养化。

造成水质状况一般的主要原因是农业面源污染，包括畜禽养殖废水，农田中的农药，氮磷营养盐，居民生活废弃物等，这些污染源在降水、灌溉或排放过程中，通过地表径流、排水和地下淋溶，进入奎湖。今后应加强对这些污染源的综合治理。

参考文献

[1]沈竞，林振山.大中城市水污染狀况及治理措施研究[J].自然资源学报，2010，25（12）：2165-2170.

[2]杨桂山.长江保护与发展：成就、问题与对策[J].中国科学院院刊，2007，22（5）：380-385.

[3]秦伯强.太湖生态与环境若干问题的研究进展及其展望[J].湖泊科学，2009，21（4）：445-455.

[4]过龙根，谢平，倪乐意.巢湖渔业资源现状及其对水体富营养化的响应研究[J].水生生物学报，2007，31，5：700-705.

[5]胡春华，周文斌，王毛兰.鄱阳湖氮磷营养盐变化特征及潜在性富营养化评价[J].湖泊科学，2010，22（5）：723-728.

[6]朱元荣，张润宇，吴丰昌.滇池沉积物中氮的地球化学特征及其对水环境的影响[J].中国环境科学，2011，31（6）：978-983.

[7]王锦旗，郑有飞，王国祥.城市小型湖泊生态修复方式探讨[J].环境污染与防治，2012，34（4）：97-100.

[8]安徽省志自然环境志[M].合肥：安徽省地方志编纂委员会，2014.

[9]刘方伏.奎湖省级湿地公园建设的几点建议[J].安徽林业科技，2015，04.

[10]王明翠，刘雪琴，张建辉.湖泊富营养化评价方法及分级标准[J].中国环境监测，2002，18（5）：47-49.

[11]董胜年.湖泊中水下植物光合作用对溶解氧和pH值的影响[J].中国环境监测，1997，13（5）：48-50.

[12]Smith V H，Tilman G D，Nekola J C.Eutrophication：impacks of excess nutrient inputs on freshwater，marine and terrestrial ecosystems[J].Evironmennt and Poluution，1999，100：179-196.

[13]邓祥征，吴锋，席北斗，等.鄱阳湖流域经济发展与氮、磷减排调控关系的均衡分析[J].中国环境科学，2010，30（suppl）：92-96.

[14]许磊，李华，章献忠.南太湖地区小型浅水湖泊自净能力季节变化研究[J].环境科学，2010，31（4）：924-930.

[15]李涛，徐兆安.淀山湖区域氮磷营养盐变化特征及潜在的环境效应[J].中国湖泊论坛，2014.

[16]汪怀建，丁雪彬，谭文津.浮游植物对富营养水体的作用研究[J].安徽农业科学，2008，36（24）：10654-10656.

[17]]蒋玖，沈新强.杭州湾及邻近水域叶绿素a与氮磷盐的关系[J].海洋渔业，2004，26（1）：35-39.

[18]杨磊，林逢凯，胥峥，等.底泥修复中温度对微生物活性和污染物释放的影响[J].环境污染与防治，2007，29（1）：22-25.

（责编：张宏民）