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安徽省五河县沱湖水质及富营养化状态评价

2021-09-10龚文娟安徽省城建设计研究总院股份有限公司安徽合肥230000

安徽建筑 2021年9期
关键词:富营养化点位叶绿素

龚文娟 (安徽省城建设计研究总院股份有限公司,安徽 合肥 230000)

0 引言

沱湖,位于安徽省五河县境内,淮河流域漴潼水系沱河下游潴水而成的湖泊,为天然淡水湖。沱湖北纳沱河、北沱河、唐河、马拉沟等来水,东接怀洪新河,由双沟和下草湾引河泄入洪泽湖,总流域面积3060km。沱湖流域地处淮北平原,地形以平原为主,地势总体由西北向东南倾斜,地面坡度平缓,地面高程在14~30m。由于沱湖为河迹洼地型湖泊,湖岸弯曲,湖底平坦,岸周坡缓,因此水面面积变化大且与水位高低关系密切,正常蓄水位为13.8m,相应水面面积49.14km。遥感解译分析显示,沱湖流域最主要的土地利用类型是耕地,面积为2299.34km,占到流域总面积的74.87%;其次为建筑用地,面积为592.61km,占到流域总面积的19.30%,水域面积为126.33km,占到流域总面积的4.11%,林草地面积为52.86km,占到流域总面积的1.72%。

沱湖是安徽省沱湖省级自然保护区的重要载体,是五河县的饮用水水源地,是众多水鸟的越冬地和迁移途中停歇地,也是五河县重要的水产、旅游、文化资源。随着流域农业生产的发展和人口城镇化趋势的加强,农业种植污染、养殖污染、生活污染等对湖区水域的污染日益严重,生物多样性减少,湿地功能下降等生态环境问题日益突出。

本研究于2018年5月~2019年2月,在沱湖具有代表性的采样点,采集表层水样,对水样进行检测分析和综合评价,以期为五河沱湖水体污染综合防治提供参考依据。

1 评价方法

1.1 监测点位及指标

沱湖水质现状监测共设置8个监测点位,详见图1沱湖监测点位分布图。监测时段为2018~2019年,监测指标包括地表水环境治理指标和营养状态评估指标。包含:水温、pH、溶解氧、总氮、总磷、高锰酸盐指数、氨氮、透明度(SD)、SS、叶绿素a(Chla)等。

图1 沱湖水质调查样点设置图

分别在2018年5月、8月、11月和2019年2月对沱湖主要湖区开展了4期水质现状调查,分别代表沱湖春、夏、秋、冬不同季节的水质。采样点分布如图1及表1所示。

沱湖水质调查采样点 表1

1.2 评价方法

①水环境现状评价

评价方法:采用单项污染指数法评价水环境现状质量,计算公式为:

一般水质因子(随水质浓度增加而水质变差的水质因子)

式中:P—单项污染指数,当P>1时,超标倍数为P-1;

C—实 测 值,mg/L;C—标 准 值,mg/L。

②水体富营养化评价

水体富营养化评价采样综合营养状态指数法,计算公式如下:

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chla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:r为第j种参数与基准参数Chla的相关系数;n为评价因子的个数。

2 评价结果

2.1 水质评价

2.1.1 时间变化

①总氮:除冬季TN含量不超标外,其余季节TN含量均超标,其中秋季超标最多,均值为3.295mg/L,春季为3.285mg/L,夏季1.775mg/L,冬季最低为0.72mg/L。TN浓度最低点为冬季的7号点,为0.30mg/L;浓度最高点为春季的8号点,为4.97mg/L。

②总磷:各季度TP含量均超标,其中夏季超标最多,均值为0.38 mg/L,春季为0.35 mg/L,秋季0.094 mg/L,冬季最低为0.08 mg/L。最接近标准值的点出现在冬季的5号点,为0.06 mg/L,超标最高的出现在春季的1号点,为0.96 mg/L。

③高锰酸盐指数:夏季高锰酸盐含量超标,均值为7.121 mg/L,春季为5.3 mg/L,秋 季5.88 mg/L,冬 季 最 低 为3.07 mg/L。夏季的8号点位超标最严重,浓度为8.92 mg/L。

④氨氮:夏季氨氮超标,均值为1.2735 mg/L,春季、秋季分别为0.987 mg/L和0.614mg/L,冬季最低为0.33 mg/L。

⑤叶绿素a:叶绿素a含量春季最低,均值为2.30 ug/L;夏季、秋季各点位的叶绿素a含量变化趋势相同,2号点位叶绿素a含量最低、7号和8号点位叶绿素a含量最高;冬季除7号点位外,其余点位与夏、秋季变化趋势相同,7号点位叶绿素a含量最低,为2 ug/L。总体来看,沱湖水质夏季较差,各项水质指标超标率较高,冬季水质最好,各项水质指标基本达标。

⑥溶解氧:DO含量总体呈冬季>春季>夏季>秋季,评价期内,除夏季1号和2号点位DO含量低于III类水标准外,其余监测值均达到III类水标准。溶解氧浓度最高值出现在春季的1号点位,达到19.54 mg/L,最低值出现在夏季的1号点位,为0.84 mg/L。

图2 沱湖水体各指标浓度变化情况及空间分布

图3 沱湖主要水质指标年均值的空间变化

图4 沱湖水体综合富营养化指数分布情况

2.1.2 空间变化

①总氮:8个采样点4次总氮采样均值中,7号点位超标倍数最小,均值1.53mg/L;4号点位最差,均值2.83 mg/L,

②总磷:8个采样点4次总磷采样均值中,7号点位超标倍数最小,均值0.12 mg/L;1号点位最差,均值0.39 mg/L。

③氨氮:8个采样点4次氨氮采样均值中,6号点位超标倍数最小,均值0.705 mg/L,7号点位其次,0.712 mg/L;4号点位最差,均值1.163 mg/L。

④高锰酸盐指数:8个采样点4次COD采样均值中,7号点位平均浓度最低,均值为4.54 mg/L;8号点位和2号点位最差,均值为5.77 mg/L。

⑤叶绿素a:8个采样点4次叶绿素a采样均值中,2号点位平均浓度最低,均值为7.28 ug/L;8号点位最差,均值为25.27 ug/L。

⑥溶解氧:8个采样点4次溶解氧采样均值中,7号点位溶解氧含量最高,均值为13.15 mg/L,2号点最低,均值为9.39 mg/L。

2.2 水体富营养化评价

根据水体综合营养状态指数法计算,对采样点富营养化状态进行评价,发现沱湖水体总体处于轻度富营养状态,综合富营养化指数为58.67。其中夏季及秋季富营养化指数较高,水体总体处于中度富营养状态;4号点位富营养化水平最高;7号点(沱湖自然保护区核心区、水源地取水口)富营养化水平最低;冬季富营养化指数最低,总体处于中营养状态,7号点位富营养化水平最低。

3 结语

根据2018年~2019年沱湖水质监测数据,沱湖湖泊水质整体较好,呈无污染型,夏季水质较差,冬季最好,氮磷含量超标现象较为严重。7号点位(沱湖自然保护区核心区、饮用水水源地)水质较好,4号点位(湖泊开阔区域)和8号点位(湖心区域)水质较差。沱湖水体营养化指数为58.67,水质处于轻度富营养水平。

沱湖的治理需要在现状污染源调查分析和水环境容量计算的基础上,制定流域水污染物总量控制和污染物削减方案,研究沱湖流域生活点源、工业点源和农业非点源等主要污染源的控制方案和技术方法。按照“分类、分区、分级、分期”的原则,针对上游淮河及其他入湖河流整治,重点以点源和面源污染控制措施为主实施流域水环境综合治理。

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