東昌湖水質(zhì)狀況分析與富營養(yǎng)化評價

摘要：選取南關(guān)橋、北關(guān)橋、東關(guān)橋、西關(guān)橋4個監(jiān)測點，采用單因子指數(shù)、內(nèi)梅羅指數(shù)及綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法對東昌湖2011年水質(zhì)狀況和富營養(yǎng)化程度進行了分析。結(jié)果表明，東昌湖各監(jiān)測點夏季pH、CODCr及TN的含量較高，DO及TP含量夏、秋季較高，其中pH、DO、CODCr單因子指數(shù)基本滿足Ⅳ類水質(zhì)標準；TN單因子指數(shù)呈先上升后下降趨勢，以7月較高；TP單因子指數(shù)總體呈上升趨勢，以11月較高。內(nèi)梅羅指數(shù)在調(diào)查年度內(nèi)總體呈上升趨勢，TP、TN對東昌湖水質(zhì)影響較大。從富營養(yǎng)化評價結(jié)果來看，東昌湖富營養(yǎng)化指數(shù)以夏季最高，其中南關(guān)橋>西關(guān)橋>北關(guān)橋>東關(guān)橋。

關(guān)鍵詞：水質(zhì)分析；富營養(yǎng)化評價；東昌湖

中圖分類號：X724 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）11-2524-05

東昌湖位于山東省聊城市城區(qū)西南部，環(huán)繞古城四周，水深2～3 m，湖岸線長約16 km，庫容1 000萬m3以上，現(xiàn)有水域面積5.0 km2，略小于杭州西湖，為濟南大明湖的5倍。碧波蕩漾的湖水和獨特的自然風(fēng)光形成了“城中有湖，湖中有城，城湖一體”的城市風(fēng)貌。東昌湖是一個集灌溉用水、水上運動、旅游及水產(chǎn)養(yǎng)殖為一體的多功能湖泊，作為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)等重要的補給水源，彌補聊城市的生產(chǎn)生活用水不足，對改善聊城人民的生活居住環(huán)境、豐富城市景觀、促進經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的提高具有十分重要的作用。隨著聊城市社會經(jīng)濟和旅游業(yè)的發(fā)展，東昌湖水體污染和富營養(yǎng)化問題日益加重，嚴重影響了居民的生活質(zhì)量和社會經(jīng)濟發(fā)展，引起了相關(guān)部門和學(xué)者們的廣泛關(guān)注[1]。鄧煥廣等[2]運用卡爾森指數(shù)法對東昌湖2005年水質(zhì)進行了評價，發(fā)現(xiàn)東昌湖水體處于富營養(yǎng)化水平。許文杰等[3]應(yīng)用灰色聚類法對東昌湖2006年水質(zhì)進行評價，發(fā)現(xiàn)西北、西南、東南3個湖區(qū)均屬于富營養(yǎng)化水平。程俊美等[4]基于GA優(yōu)化的普適卡森指數(shù)公式，得出2003-2008年東昌湖均已屬富營養(yǎng)化水平。分析前人的研究發(fā)現(xiàn)，選用數(shù)據(jù)多為2008年以前的，分析方法較為單一，導(dǎo)致研究成果難以準確地反映東昌湖水質(zhì)狀況，制定的水環(huán)境管理措施及建議缺乏針對性。為此，利用2011年實測數(shù)據(jù)，運用單因子指數(shù)及內(nèi)梅羅指數(shù)法，分析其年內(nèi)各季水質(zhì)變化，找出主要污染因子，并運用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法對東昌湖各季富營養(yǎng)化水平進行評價，以期為東昌湖水資源利用和水環(huán)境管理提供科學(xué)依據(jù)和參考。

1 研究方法及評價標準

選取山東省聊城市東昌湖東關(guān)橋、西關(guān)橋、南關(guān)橋、北關(guān)橋4個具有代表性的監(jiān)測點（圖1），于2011年1-11月對4個監(jiān)測點進行取樣并分析水樣pH、溶解氧（DO）、化學(xué)需氧量（CODCr）、總氮（TN）、總磷（TP）5項指標，其中pH采用玻璃電極法，DO采用碘量法，CODCr采用重鉻酸鉀法，TN采用過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法，TP采用過硫酸鉀消解-鉬酸銨分光光度法。東昌湖水質(zhì)狀況分析采用單因子指數(shù)、內(nèi)梅羅指數(shù)法進行，鑒于東昌湖水體功能主要為工業(yè)用水、觀賞、景觀旅游，因此東昌湖水質(zhì)評價標準參照GB 3838—2002[5]中規(guī)定的Ⅳ類水標準進行。東昌湖各監(jiān)測點富營養(yǎng)化評價采用金相燦等[6]提出的富營養(yǎng)化5級分類法進行。數(shù)據(jù)計算和作圖采用Excel進行。

2 東昌湖水質(zhì)狀況分析

2.1 水質(zhì)月變化分析

2.1.1 南關(guān)橋水質(zhì)月變化 由圖2可知，南關(guān)橋pH單因子指數(shù)為0.8～1.3，基本符合Ⅳ類水質(zhì)標準；DO單因子指數(shù)為0.1～0.9，在波動中總體呈上升趨勢，符合Ⅳ類水質(zhì)標準；TN單因子指數(shù)總體呈先上升后下降的趨勢，1～5月為0.1～0.5，6、7月升到1.7和1.3，后降為11月的0.2；TP單因子指數(shù)1-4月在0.5～0.8之間，4月以后開始上升，7月及11月分別達到5.7和4.6；CODCr在調(diào)查年度內(nèi)單因子指數(shù)均小于1.0，對水質(zhì)影響不大。內(nèi)梅羅指數(shù)在7月及11月值明顯增大，與TP變化趨勢相似，由此可知南關(guān)橋主要污染物為TP，其次為TN。造成上述現(xiàn)象的原因可能是南關(guān)橋兩側(cè)的1#和6#湖區(qū)（圖1）水域面積較大，其中6#湖區(qū)游客數(shù)量較多，隨意丟棄垃圾和食物的現(xiàn)象仍然存在，而1#湖區(qū)為養(yǎng)魚區(qū)，魚餌中含有的N、P元素及魚類本身的新陳代謝對湖水的水質(zhì)都有一定的影響。

2.1.5 東昌湖各監(jiān)測點水質(zhì)的比較 由圖6可知，1-4月東關(guān)橋的內(nèi)梅羅指數(shù)最高，表明東關(guān)橋水質(zhì)最差；其次是西關(guān)橋和南關(guān)橋，北關(guān)橋內(nèi)梅羅指數(shù)小于1.0，水質(zhì)較好；6-11月南關(guān)橋的內(nèi)梅羅指數(shù)最高，其次是北關(guān)橋和東關(guān)橋，西關(guān)橋水質(zhì)較好。主要原因可能是南關(guān)橋與東關(guān)橋之間湖區(qū)東南部為漁業(yè)養(yǎng)殖區(qū)，魚類代謝產(chǎn)物會污染湖水，同時垂釣者拋棄的廢棄物排入湖中對水質(zhì)也造成一定的影響。另外，2011年各個監(jiān)測點的內(nèi)梅羅指數(shù)在波動中上升，表明東昌湖水質(zhì)有惡化趨勢。

2.2 水質(zhì)季節(jié)性變化分析

2.2.1 pH季節(jié)性變化 東昌湖水體pH在8.5左右，水體呈弱堿性，由圖7可知，pH單因子指數(shù)以夏季最高，秋季最低。夏季各監(jiān)測點單因子指數(shù)從大到小依次為西關(guān)橋、東關(guān)橋、南關(guān)橋、北關(guān)橋；秋季為西關(guān)橋、南關(guān)橋、北關(guān)橋、東關(guān)橋；春季與冬季各監(jiān)測點相差不大。pH主要受湖水中溶解的CO2含量、溫度及生物的影響[4]，東昌湖夏季水溫比較高，水中植物光合作用強，消耗湖水中的CO2，從而使水體中pH單因子指數(shù)較高；而秋、冬季水溫較低，光合作用弱，水體中pH單因子指數(shù)也相應(yīng)降低。

2.2.2 CODCr季節(jié)性變化 從圖8可見，CODCr單因子指數(shù)夏、秋季較高，春季與冬季較低，可能是冬季氣溫較低，東昌湖水面結(jié)冰，游客數(shù)量較少，湖岸飯店及游船公司暫停營業(yè)，有機物排放量也相應(yīng)減少。4個監(jiān)測點從大到小排序為西關(guān)橋、東關(guān)橋、北關(guān)橋、南關(guān)橋；西關(guān)橋CODCr單因子指數(shù)高是因為湖區(qū)周邊游客多，游船“跑冒滴漏”現(xiàn)象導(dǎo)致有機污染物增加。

2.2.3 DO季節(jié)性變化 從圖9可以看出，東昌湖2011年DO單因子指數(shù)夏、秋季較高，春季及冬季較低?？赡苁窍?、秋季東昌湖的藻類豐富及有機物含量較高，使得耗氧速度超過了氧的補給速度，且水溫較高，下層水體尤其是底部嚴重缺氧等原因所致。其中秋季各監(jiān)測點DO單因子指數(shù)相差較大，從大到小依次為南關(guān)橋、西關(guān)橋、東關(guān)橋、北關(guān)橋。

2.2.4 TN季節(jié)性變化 從圖10可以看出，2011年東昌湖TN單因子指數(shù)夏季最高，均值為1.1，按照南關(guān)橋、西關(guān)橋、北關(guān)橋、東關(guān)橋的順序依次降低。秋季TN單因子指數(shù)最低，在0.1左右，各監(jiān)測點相差不大。主要是由于夏季人類活動對東昌湖的影響作用較大，而南關(guān)橋附近居民較多，生活污水進入水體使有機氮和各種無機氮化合物含量增加，導(dǎo)致生物和微生物大量繁殖。

2.2.5 TP季節(jié)性變化 由圖11可得，2011年東昌湖TP單因子指數(shù)以秋季最高，夏季次之，冬、春兩季TP較低。秋季TP單因子指數(shù)由大到小依次為北關(guān)橋、南關(guān)橋、西關(guān)橋、東關(guān)橋，夏季為南關(guān)橋、東關(guān)橋、北關(guān)橋、西關(guān)橋，春季為東關(guān)橋、西關(guān)橋、北關(guān)橋、南關(guān)橋。這可能受黃河來水水質(zhì)及泥沙含量影響。

3 東昌湖水體富營養(yǎng)化評價

從圖12可以看出，東昌湖富營養(yǎng)化指數(shù)變化趨勢與水質(zhì)季節(jié)變化趨勢相似，以夏季最高，秋季次之，冬、春季較小。夏季4個監(jiān)測點富營養(yǎng)化程度從大到小依次為南關(guān)橋、西關(guān)橋、北關(guān)橋、東關(guān)橋。主要是由于南關(guān)橋鄰近的湖區(qū)靠近交通干道，旅游開發(fā)強度大，人類活動頻繁。秋季4個監(jiān)測點富營養(yǎng)化指數(shù)從大到小依次為西關(guān)橋、北關(guān)橋、東關(guān)橋、南關(guān)橋，春季與冬季各監(jiān)測點相差不大。從2011年各月富營養(yǎng)化趨勢來看（圖13），1-4月富營養(yǎng)化指數(shù)在40左右，屬中營養(yǎng)化水平，4月以后開始上升，7月達到最高，屬輕度富營養(yǎng)化水平，11月又有所下降，屬中營養(yǎng)化水平。

4 結(jié)論

綜合以上分析得出：①2011年東昌湖各監(jiān)測點pH、DO、CODCr單因子指數(shù)基本能滿足Ⅳ類水質(zhì)標準；夏季pH、CODCr及TN較高，DO及TP夏、秋季較高，TP單因子指數(shù)在波動中總體呈上升趨勢，且對湖區(qū)水質(zhì)影響最大，是造成東昌湖水質(zhì)惡化的主要原因。②1-4月東昌湖水質(zhì)主要受東關(guān)橋影響，其次是西關(guān)橋和南關(guān)橋，北關(guān)橋水質(zhì)最好；6-11月主要受南關(guān)橋影響，其次是北關(guān)橋和東關(guān)橋。③內(nèi)梅羅指數(shù)在波動中總體呈上升趨勢，表明東昌湖水質(zhì)有惡化趨勢。④東昌湖富營養(yǎng)化指數(shù)以夏季最高、秋季次之、冬春季較低，夏季各監(jiān)測點富營養(yǎng)化指數(shù)按照南關(guān)橋、西關(guān)橋、北關(guān)橋、東關(guān)橋依次減小。

參考文獻：

[1] 張 平，馬啟敏，劉 林.東昌湖水環(huán)境管理對策初探[J].海洋湖沼通報，2011（3）：145-148.

[2] 鄧煥廣，張 菊.東昌湖水體富營養(yǎng)化評價及N、P平衡研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2008，33（8）：178-180.

[3] 許文杰，陳為國.東昌湖水環(huán)境質(zhì)量評價與可持續(xù)發(fā)展對策[J].水資源與水工程學(xué)報，2006，17（6）：51-53.

[4] 程俊美，馬啟敏.東昌湖水體富營養(yǎng)化動態(tài)變化與分析[J].海洋湖沼通報，2010（4）：16-22.

[5] GB 3838—2002，地表水環(huán)境質(zhì)量標準[S].

[6] 金相燦，屠清英.湖泊富營養(yǎng)化調(diào)查規(guī)范[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1990.