综合营养状态指数法在巢湖水体富营养化评价中的应用

张辉 杨雄

摘 要：为研究巢湖水体富营养化现状，该研究选择叶绿素 a（Chl-a）、TP、TN、CODMn、透明度（SD）5个监测指标作为研究对象，运用综合营养状态指数法对巢湖水体富营养化程度进行评价。结果表明：巢湖各监测点的综合营养状态指数在 50～70，属于轻中度富营养级别，轻中度污染水质；巢湖西半湖比东半湖的富营养化程度更高；影响巢湖水质的主要因子是 SD、 TN 和 TP；巢湖水体富营养化随季节变化明显，总体上富营养化程度在夏季最高，秋冬季次之。

关键词：巢湖；综合营养状态指数法；富营养化

中图分類号 X52 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）09-0084-04

Application of Comprehensive Eutrophication State Index Method in Evaluation of Chaohu Lake Reservoir Eutrophication

Zhang Hui1 et al.

（1Chaohu Bureau Environmental Monitoring Station，Chaohu 238000，China）

Abstract：In order to study the status of eutrophication in Chaohu Lake，five monitoring indicators of Chl-a，TP，TN，CODMn and transparency （SD） were selected as research objects.Comprehensive eutrophication status index method was used to evaluate the level of eutrophication in Chaohu Lake.Results showed that the comprehensive eutrophication status index of Chaohu Lake was between 50 and 70，which was light and moderate eutrophication level，light and moderate polluted water quality.The western hemial lake of Chaohu Lake was more eutrophic than the eastern hemial lake.The water quality of Chaohu Lake was affected by the main factors which are SD，TN，and TP.The eutrophication of Chaohu Lake varies significantly with seasons，and the level of eutrophication is highest in summer，followed by autumn and winter.

Key words：Chaohu lake；Comprehensive eutrophication status index method；Eutrophication

近年来，随着经济社会的高速发展，大量富含营养物质的城市废水被排放到自然环境中，使得环境中的营养物质大幅增加，大大超过了自然环境的承载力，由此引发的环境污染问题日益严峻，其中，水环境污染问题尤为突出[1]。在众多的水环境污染问题中，人们对水体的富营养化问题尤为关注[2-4]。水体富营养化的发生，主要由水体中氮、磷等营养元素的增多引起的，与水体中藻类的多寡密切相关。在藻类繁殖所需要的各种成分中，成为限制因素的氮和磷主要来自农业面源污染、农田径流以及固体废弃物的淋溶污染等[5]。水体富营养化使藻类异常繁殖和生长，进而堵塞水道，占据水生生物生存空间，降低水体透明度，引发水臭，更会破坏水体中生态系统的原有平衡[6-7]，使水体功能大大减弱[8]。

巢湖是长江水系下游湖泊，位于安徽省中部，由合肥、巢湖、肥东、肥西、庐江二市三县环抱，东西长54.5km，南北平均宽15.1km2，湖岸线长达181km。最大水域面积约825km2，最大容积48.10亿m3，最大深度0.98～7.98m，是我国五大淡水湖之一。巢湖在提供水源，补充地下水，削峰补枯，调节小气候，为鸟类植物提供重要的栖息地，提供航运，承载渔业等方面发挥了重要作用，对于保护当地生态系统具有重要意义。目前，过度开发与不当利用湖泊资源，已导致巢湖水资源短缺、富营养化等严重问题，严重威胁到当地社会经济的可持续发展和附近居民的生活饮用水安全[9]。为此，本研究根据2017年巢湖湖区地表水环境质量监测数据，选择叶绿素a（Chl-a）、TP、TN、CODMn和透明度（SD）5项指标，并结合综合污染指数法分析评价巢湖水体富营养化特征，研究巢湖水体富营养化的季节变化规律，分析影响水体富营养化的主要因子，为巢湖水体富营养化污染的进一步治理及管理提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 监测点位的分布 在巢湖湖区设置14个监测点位，包括东半湖7个点：巢湖坝口、巢湖船厂、中垾乡、东半湖湖心、黄麓、忠庙和兆河入湖区；西半湖7个点：南淝河入湖区、十五里河入湖区、塘西河入湖区、派河入湖区、新河入湖区、西半湖湖心和湖滨。2017年全年，上述点位每月监测一次，监测指标包括叶绿素a（Chl-a）、TP、TN、CODMn和透明度（SD）。具体监测点位坐标见表1。

1.2 营养状态评价方法 根据中华人民共和国环境保护部，2004年的湖泊（水库）富营养化评价方法及分级技术规定的湖泊（水库）富营养化状况评价方法：综合营养状态指数法进行评价。选择有代表性、能够反映水库藻类数量多寡的综合指标——叶绿素a作为主导地位的评价参数，选择与叶绿素（Chl-a）有显著相关关系的TN、TP、CODMn、透明度（SD）等4个指标，作为巢湖水体富营养化评价的基本因子。采用的综合营养状态指数公式如下：

[TLI（∑）=j=1mWj?TLI（j）]

式中：TLI（[∑]）为综合营养状态指数；Wj为第j种参数的营养状态指数的相关权重；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Wj计算式为：

[Wj=r2ijj=1mr2ij]

式中：rij为第j种参数与基准参数Chl-a的相关系数；m为评价参数的个数。

2 巢湖水体富营养程度评价结果

2.1 巢湖水体富营养化评价 表4为巢湖全湖共计14个点位的富营养化指标的监测结果和评价结果。由表4可知，2017年全年巢湖水体的TLI（[∑]）值在50～70，说明巢湖水体已经处于轻中度富营养化状态，水质受到了轻中度的污染。其中，东半湖各点位的富营养化程度依次是巢湖坝口<巢湖船厂<中垾乡<兆河入湖区<黄麓<东半湖湖心<忠庙，各点的TLI（[∑]）值51.47～57.17，平均值是53.43，东半湖属于轻度富营养化；西半湖各点位的富营养化程度依次是新河入湖区<湖滨<派河入湖区<塘西河入湖区<西半湖湖心<南淝河入湖区<十五里河入湖区，各点的TLI（[∑]）值57.60～63.24，平均值是61.33，西半湖属于中度富营养化。另外通过对比发现，虽然东西半湖水质均属于富营养化，受到了不同程度的污染，但是东半湖的水质是要优于西半湖的水质的，这是因为巢湖西面毗邻合肥，入湖区水质受到城市废水的污染，其中南淝河是合肥市的唯一水运通道，其在合肥的经济发展中扮演着重要角色，这也在南淝河入湖区水质处于中度富营养化，达到中度污染级别上有所反映。

2.2 巢湖水体各指标的营养状态指数对比 图1（a）显示的是巢湖东半湖7个采样点5项指标的TLI值，各点的TLI值依次是CODMn

2.3 巢湖水体水质评价 根据《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）地表水水域环境功能的划分，执行III类水质评价标准，评估巢湖水体主要监测指标CODMn、TN和TP的超标情况。图2（a）显示，东半湖各采样点CODMn的实测浓度与标准值基本持平，而TN和TP的实测浓度均超出标准值。其中，忠庙TN、TP浓度最高，分别达到了1.69mg·L-1、0.12mg·L-1，达到了V类水质标准，其余采样点TN浓度均在1～1.5mg·L-1，TP浓度均在0.05～0.1mg·L-1，属于IV类水质。图2（b）表示，西半湖各采样点CODMn实测浓度在4～6，处于III类标准范围内，而TN和TP浓度都超过III类评价标准规定的限值；新河入湖区TN与TP浓度分别为1.45mg·L-1与0.104mg·L-1，处在IV类水质边缘，其余采样点TN浓度均远大于2mg·L-1，TP浓度在0.15～0.2mg·L-1，已经达到甚至超过了V类水质标准，表明西半湖水体以 TN和TP为主要影响因子的富营养化状况严重。

2.4 巢湖各采样点富营养化的季节变化 图3（a）（b）表示2017年度巢湖各采样点综合营养状态指数的季节变化，反映巢湖水体的营养状态变化规律。由图3（a）可知，东半湖各点的营养状态指数不尽相同，集中在夏秋季出现峰值，TLI（[∑]）均大于50，忠庙的TLI（[∑]）更是达到了57.17，冬季次之，处于轻度富营养化。由图3（b）得知，西半湖各点的营养状态指数在夏季出现峰值，秋冬季次之，除新河入湖区TLI（[∑]）为57.6外，其余采样点的TLI（[∑]）都大于60，处于中度富营养化。就巢湖整体来看，富营养化波动受季节变化显著，属于富营养化阶段。选择东半湖湖心和西半湖湖心的TLI（[∑]）值做随月份变化的曲线，来反映东西半湖营养状态指数的月变化规律，如图3（c）所示。从图3（c）可以看到，东、西半湖湖心的TLI（[∑]）值具有基本一致的变化趋势，但是西半湖湖心的TLI（[∑]）值更高，代表西半湖富营养化程度更高，其中，4—5月、12月份是营养状态指数的低谷期，均低于平均水平；在1—2月、7—8月份达到峰值，基本与TLI（[∑]）季节变化值一致。

3 结论

（1）巢湖各采样点的综合营养状态指数在50～70，反映巢湖水体属于轻中度富营养级别，轻中度污染水质；

（2）巢湖西半湖的TLI（[∑]）值比东半湖的TLI（[∑]）值更大，说明西半湖富营养化程度更高；

（3）影響巢湖水质的主要因子是SD、TN和TP，TN和TP是造成水体富营养化的限制因子；

（4）巢湖水体富营养化随季节变化明显，总体上富营养化程度在夏季最高，秋冬季次之。

参考文献

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（责编：张宏民）