西昌邛海水質(zhì)富營養(yǎng)化狀態(tài)評價研究

劉 斌

(四川省西昌水文水資源勘測局，四川 西昌，615000)

1 引言

水體富營養(yǎng)化是指在人類活動的影響下，為生物所需的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)大量進(jìn)入湖泊、水庫、河流和海灣等緩流水體，引起藻類及其他水生物異常繁殖，水體透明度和溶解氧下降，造成水質(zhì)惡化，從而使水生態(tài)系統(tǒng)和服務(wù)功能受到阻礙和破壞。國家經(jīng)濟(jì)與合作開發(fā)組織(OECD)把水體富營養(yǎng)化定義為水體營養(yǎng)鹽增加而引起的一系列征兆變化，浮游藻類和大型水生植物生產(chǎn)力的增加，水質(zhì)惡化，破壞了水資源的價值。

近年來，我國湖泊富營養(yǎng)化問題日益突出，2009年《中國水資源公報》數(shù)據(jù)顯示，在評價的71個重點(diǎn)湖泊中，貧營養(yǎng)湖泊僅1個，中營養(yǎng)湖泊有24個，46個湖泊處于富營養(yǎng)狀態(tài)，占64.8%。城市湖泊，特別是大中城市周邊湖泊水質(zhì)仍未得到明顯改觀，2009年《中國環(huán)境狀況公報》統(tǒng)計結(jié)果:監(jiān)測的5個城市內(nèi)湖中，東湖(武漢)和昆明湖(北京)為Ⅳ類水質(zhì)，玄武湖(南京)為Ⅴ類水質(zhì)，大明湖(濟(jì)南)和西湖(杭州)為劣Ⅴ類水質(zhì)。昆明湖為中營養(yǎng)狀態(tài)，玄武湖、大明湖和西湖為輕度富營養(yǎng)狀態(tài)，東湖為中度富營養(yǎng)狀態(tài)。隨著湖泊富營養(yǎng)化的加劇，水華暴發(fā)頻繁發(fā)生，對野生動物、家畜及人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重影響，也給水域生態(tài)環(huán)境、旅游觀光及水產(chǎn)養(yǎng)殖造成了嚴(yán)重危害，成為制約我國社會和國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重大環(huán)境問題。

本文以2010年邛海水質(zhì)監(jiān)測實(shí)測資料為基礎(chǔ)，分別采用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法和評分法對西昌邛海水質(zhì)的營養(yǎng)狀況進(jìn)行綜合評價，以便掌握邛海營養(yǎng)現(xiàn)狀，為水環(huán)境開發(fā)、利用和保護(hù)提出合理措施，為西昌的科學(xué)發(fā)展、生態(tài)城市建設(shè)及保證城區(qū)安全供水提供科學(xué)建議。

2 邛海的基本情況

邛海屬長江流域雅礱江水系，地處E102°15′～102°28′和N27°42′～27°55′之間，位于四川省西昌市城東南約5km，是四川省第二大天然淡水湖。南北長10.3km，東西最寬處5.6km，平均湖寬3.8km，周長37.2km，按湖泊水位1510.3m計，湖面面積27.87km2，最大水深18.32m。多年平均湖面降水量2650×104m3，湖泊補(bǔ)給系數(shù)9.97，多年徑流深760㎜，多年平均徑流量1.2億m3，多年平均平均流量0.84m3/s，湖水滯留時間834d。湖泊東、南、西三面環(huán)山，北面與西昌市區(qū)相連。邛海被譽(yù)為西昌市的“母親湖”，她不僅擔(dān)負(fù)著西昌城區(qū)及邛海湖盆區(qū)居民的水源供給，而且兼具旅游、灌溉、養(yǎng)殖、凈化環(huán)境，調(diào)節(jié)氣候等諸多功能，對西昌的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有十分重要的作用。邛海已被列為四川省飲用水源保護(hù)區(qū)、自然保護(hù)區(qū)和國家4A級風(fēng)景名勝區(qū)，因此邛海水環(huán)境狀況備受關(guān)注。

3 水質(zhì)富營養(yǎng)化評價

3.1 采樣點(diǎn)布設(shè)

根據(jù)邛海水域狀況，設(shè)置常規(guī)監(jiān)測點(diǎn)兩處，分別是邛海水域湖中心大魚村(簡稱邛海中)和出口李家鋪?zhàn)?簡稱邛海出)。在水下0.5m左右采集亞表層水樣，每月固定8日采樣，全年共計12次。

3.2 監(jiān)測項目與分析方法

監(jiān)測項目有水溫、電導(dǎo)率、pH值、透明度、溶解氧、葉綠素a、總磷、總氮、高錳酸鹽指數(shù)等29個指標(biāo)。監(jiān)測項目檢測方法按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838－2002)以及《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版)中要求的方法測定。

3.3 監(jiān)測結(jié)果

2010年邛海水質(zhì)葉綠素(Chla)、總磷(TP)、總氮(TN)、透明度(SD)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)等5個參數(shù)平均值見表1所示。

表1 2010年邛海部分水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)

3.4 富營養(yǎng)化評價方法

目前我國湖泊富營養(yǎng)化評價的基本方法主要有營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法(卡爾森營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)(TSI)、修正的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)、綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)(TLI))、營養(yǎng)度指數(shù)法和評分法。本文根據(jù)2010年水質(zhì)監(jiān)測成果，選取與富營養(yǎng)密切相關(guān)的葉綠素a(chla)、總磷(TP)、總氮(TN)、透明度(SD)和高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)五個指標(biāo)參與邛海富營養(yǎng)化的評價。其中，總磷、總氮是富營養(yǎng)化的原因變量，葉綠素a、高錳酸鹽指數(shù)、透明度是響應(yīng)變量。分別依據(jù)中國環(huán)境監(jiān)測總站《湖泊(水庫)富營養(yǎng)化評價方法及分級技術(shù)規(guī)定》，采用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法及《地表水資源質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)程》(SL395－2007)對邛海的現(xiàn)狀水質(zhì)進(jìn)行營養(yǎng)化評價。

3.5 綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法

3.5.1 評價模式。綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)采用卡爾森指數(shù)方法，計算公式如下:

式中，TLI(Σ)為綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù);Wj為第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的相關(guān)權(quán)重;TLI(j)為代表第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。

以chla作為基準(zhǔn)參數(shù)，則第j種參數(shù)的歸一化的相關(guān)權(quán)重計算公式為:

式中，rij為j種參數(shù)與基準(zhǔn)參數(shù)chla的相關(guān)系數(shù);m為評價參數(shù)的個數(shù)。

中國湖泊的chla與其它參數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系rij及rij2見表2。

表2 部分參數(shù)與chla的相關(guān)關(guān)系值

營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計算公式為:

式中，葉綠素a chl單位為mg/m3，透明度SD單位為m;其它指標(biāo)單位均為mg/L。

3.5.2 營養(yǎng)狀態(tài)分級。采用0～100的一系列連續(xù)數(shù)字對湖泊營養(yǎng)狀態(tài)進(jìn)行分級，包括貧營養(yǎng)、中營養(yǎng)、輕度富營養(yǎng)、中度富營養(yǎng)和重度富營養(yǎng)，與污染程度關(guān)系見表3。

表3 水質(zhì)類別與評分值對應(yīng)表

在同一營養(yǎng)狀態(tài)下，指數(shù)值越高，其營養(yǎng)程度越重。

3.5.3 綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法評價計算。根據(jù)邛海2010年全年水質(zhì)監(jiān)測平均數(shù)據(jù)，分別對兩個監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行綜合營養(yǎng)狀態(tài)評價，對表1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，結(jié)果見表4。

表4 綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法計算結(jié)果

由表4得知，邛海中的營養(yǎng)評價值為34.23，邛海出為39.05。根據(jù)表3，邛海中和邛海出的營養(yǎng)狀態(tài)分級均為中營養(yǎng)。

3.6 評分法

3.6.1 評價模式及分級方法。根據(jù)《地表水資源質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)程》(SL395－2007)，湖庫營養(yǎng)狀態(tài)評價應(yīng)采用評分法。其具體步驟為:

(1)采用線性插值法將水質(zhì)項目濃度值轉(zhuǎn)換為賦分值;

(2)按下式計算營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)EI;

式中，EI為營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù);En為評價項目賦分值;N為評價項目個數(shù)。

(3)參照表5，根據(jù)營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)確定營養(yǎng)狀態(tài)分級。

表5 湖泊營養(yǎng)狀態(tài)評價標(biāo)準(zhǔn)及分級方法

3.6.2 評分法評價營養(yǎng)狀態(tài)計算。根據(jù)邛海2010年全年水質(zhì)監(jiān)測平均數(shù)據(jù)，分別對兩個監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行評分法評價，對表1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，結(jié)果見表6。

表6 評分法計算結(jié)果

由表6得知，邛海中的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)為39.3，邛海出為44.4。根據(jù)表5，邛海中和邛海出的營養(yǎng)狀態(tài)分級均為中營養(yǎng)。

4 建議

為保護(hù)邛海水環(huán)境，防止水體向富營養(yǎng)化發(fā)展，針對邛海水質(zhì)現(xiàn)狀，提出以下建議:

4.1 加強(qiáng)宣傳和教育，提高全民的環(huán)保意識。通過宣傳使廣大公眾認(rèn)識到污染或破壞邛海可能導(dǎo)致的嚴(yán)重后果，增強(qiáng)危機(jī)感，樹立共同保護(hù)和改善邛海水環(huán)境的良好社會氛圍，引導(dǎo)全社會都來關(guān)心和參與保護(hù)邛海工作。特別要強(qiáng)化各級領(lǐng)導(dǎo)干部對保護(hù)邛海重要性的認(rèn)識，督促制定符合長遠(yuǎn)利益的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境建設(shè)政策，確保相關(guān)環(huán)保政策和措施得到順利實(shí)施。

4.2 嚴(yán)格控制污染源。要進(jìn)一步完善環(huán)湖地下管網(wǎng)配套工程，環(huán)湖截污工程，加大對邛海周邊各類污水的處理，治理農(nóng)村面源污染，特別是要有效阻止總氮、總磷等污染物向邛海的排放，切實(shí)保護(hù)好邛海水體水質(zhì)。

4.3 注重生態(tài)環(huán)境保護(hù)，實(shí)施生物治理工程。要重視整個流域的生態(tài)環(huán)境保護(hù)，嚴(yán)禁亂砍濫伐，加快退耕還林和退坡還草步伐，以保持邛海周圍良好的生態(tài)環(huán)境。完成邛海湖濱帶生態(tài)修復(fù)治理工程，大力推進(jìn)人工濕地建設(shè)，著力推進(jìn)天然濕地和水生植物恢復(fù)工程，進(jìn)而恢復(fù)湖泊濕地生態(tài)平衡，增強(qiáng)水體自我修復(fù)能力。

4.4 加大環(huán)保執(zhí)法力度，強(qiáng)化水環(huán)境管理。要進(jìn)一步加大《邛海保護(hù)條例》、《邛海保護(hù)條例實(shí)施細(xì)則》的執(zhí)行力度，嚴(yán)肅查處各類違法行為。

4.5 建立邛海環(huán)境管理信息系統(tǒng)。掌握氣候、水文、水質(zhì)以及水生生物的動態(tài)變化資料，為水環(huán)境評價、富營養(yǎng)化趨勢預(yù)測、流域社會和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展評價等，提供技術(shù)信息支撐。

4.6 增加資金投入。多方籌措邛海生態(tài)環(huán)境建設(shè)工程資金，對機(jī)構(gòu)建設(shè)、隊伍建設(shè)、監(jiān)督監(jiān)測、科研培訓(xùn)、綜合治理在經(jīng)費(fèi)上給予保障。

〔1〕金相燦.中國湖泊富營養(yǎng)化［M］.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，1990.2.

〔2〕金相燦，屠清瑛.湖泊富營養(yǎng)化調(diào)查規(guī)范(第二版)［M］.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，1990:10～11.

〔3〕楊 鋼，張 晟，李崇明，張 勇，鄭 堅.重慶長壽湖水質(zhì)富營養(yǎng)化的調(diào)查及評價［J］.西南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版).2003，28(3):492～495.

〔4〕王明翠，劉雪芹，張建輝.湖泊富營養(yǎng)化評價方法及分級標(biāo)準(zhǔn)［J］.中國環(huán)境監(jiān)測，2002，18(5):47～49.

〔5〕中華人民共和國水利部.地表水資源質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)程(SL395－－2007)［M］.北京:中國水利水電出版社，2008:10～11. ■