武漢市東湖不同區(qū)域水體水質(zhì)和富營養(yǎng)化分析

摘要：以武漢市東湖為對象，通過定點定時采樣、水質(zhì)分析等方法，對武漢市東湖不同區(qū)域不同月份水體水質(zhì)和富營養(yǎng)化進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，10月東湖水體總磷、總氮、氨氮和化學(xué)需氧量最大，分別為0.18、1.08、0.46、39.30 mg/L。東湖水體綜合營養(yǎng)指數(shù)隨月份呈現(xiàn)規(guī)律性變化趨勢，即10月>8月>12月>2月>4月，4月和2月屬于輕度富營養(yǎng)，10月、8月和12月屬于中度富營養(yǎng)。東湖4個區(qū)域水體綜合營養(yǎng)指數(shù)變化趨勢為D區(qū)域>A區(qū)域>B區(qū)域>C區(qū)域，東湖D區(qū)域和A區(qū)域水體屬于中度富營養(yǎng)，東湖B區(qū)域和C區(qū)域水體屬于輕度富營養(yǎng)。東湖4個區(qū)域湖水細(xì)菌總數(shù)與湖水富營養(yǎng)化程度呈現(xiàn)正相關(guān)，D區(qū)域湖水富營養(yǎng)化程度最重，湖水細(xì)菌總數(shù)也最多、湖水富營養(yǎng)化程度最輕，湖水細(xì)菌總數(shù)也最少。

關(guān)鍵詞：武漢市東湖；水質(zhì)；富營養(yǎng)化；細(xì)菌總數(shù)

中圖分類號：X832 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）10-2504-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.10.015

Abstract： The water quality and eutrophication for different areas of the East Lake in Wuhan city was investigated in different months. The results showed that TP，TN，NH3-N and COD of the East Lake water were 0.18，1.18，0.46，39.30 mg/L，respectively， and the highest in October. The comprehensive nutrition index（TLI（Σ）） of the East Lake water had a regularly decreasing tendency among months of October， August， December， February and April. The degree of TLI（Σ） for the East Lake water belonged to moderate eutrophication in October， August， and December， which belonged to light eutrophication in February and April. The comprehensive nutrition index of four areas in the East Lake had a decreasing tendency among D area，A area，B area and C area. The degree of TLI（Σ） for D area and A area belonged to moderate eutrophication，and it belonged to light eutrophication for B area and C area. In four areas water， the total number of bacteria presents a positive correlation with the degree of eutrophication. D area had the highest degree of TLI（Σ） and the highest number of CFU， while C area had the lowest degree of TLI（Σ） and the lowest number of CFU.

Key words： East Lake in Wuhan city； water quality； eutrophication； total number of bacteria

隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和城市化進(jìn)程加劇，水污染問題嚴(yán)重地威脅中國水資源和水環(huán)境的安全[1]。2014年，全國七大水系中黃河、遼河流域為中度污染，海河流域為重度污染，而湖泊（水庫）富營養(yǎng)化問題尤為突出，24.6%的湖泊出現(xiàn)富營養(yǎng)化[2]，已成為中國湖泊生態(tài)和環(huán)境主要問題之一[3]。城市湖泊具有漁業(yè)、供水、游覽等諸多服務(wù)功能，對城市可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，所以城市湖泊富營養(yǎng)化狀況也已成為當(dāng)前研究的熱點之一[4]。

武漢市素有“百湖之城”的美譽，其湖泊大多為淺水型湖泊，在環(huán)境凈化方面起到了巨大作用。而目前武漢市湖泊情況令人堪憂，湖泊面積萎縮、淤積嚴(yán)重，人為作用下的水質(zhì)惡化和富營養(yǎng)化現(xiàn)象持續(xù)發(fā)生[5-7]。東湖作為武漢市第二大內(nèi)陸湖，面臨著更為嚴(yán)峻的形勢[8，9]。

本研究于2013年10月至2014年8月對武漢市東湖不同區(qū)域水體進(jìn)行定點定時采樣，對樣品的物理、化學(xué)與生物指標(biāo)進(jìn)行測定，采用綜合富營養(yǎng)化評價方法對不同月份武漢市東湖不同區(qū)域水體水質(zhì)進(jìn)行評價，為武漢市東湖水體富營養(yǎng)化控制與改善提供參考。

1 研究區(qū)域概況

東湖位于湖北省武漢市武昌區(qū)的東部，長江南岸，是由長江淤塞而形成，主體水體范圍為30°31′-30°36′N，114°21′-114°28′E，水域面積達(dá)33 km2。東湖南岸多丘陵，東岸、西岸為崗狀平原，西北岸為沖積平原。氣候?qū)俦眮啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤氣候，常年雨量充沛、雨熱同季，降水多集中在6～8月。

2 材料與方法

2.1 采樣方法

本研究共設(shè)定9個采樣點，使用Google Earth軟件進(jìn)行采樣點確定，Photoshop軟件進(jìn)行繪圖。采樣點分布見圖1，采樣點地理位置見表1。于2013年10月、12月，2014年2月、4月、8月對采樣點的水樣進(jìn)行采集。采樣用有機(jī)玻璃瓶采取距水面0.5 m的表層水樣1 L。采樣用的所有器皿都按嚴(yán)格的清洗程序處理，所有水樣帶回實驗室立即進(jìn)行分析測定。

2.2 水樣分析方法

根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）[10]，分別測定pH、透明度、總磷（TP）、總氮（TN）、細(xì)菌總數(shù)、化學(xué)需氧量（COD）等指標(biāo)。pH采用雷磁PHS23D精密pH計直接測定，透明度采用塞氏盤法現(xiàn)場測定，氨氮采用納氏試劑分光光度法（HJ535-2009）測定，總磷采用鉬酸銨分光光度法（GB11893-89）測定，總氮采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法（GB11894-89）測定，高錳酸鹽指數(shù)采用酸性高錳酸鉀法（GB11892-89）測定，細(xì)菌總量采用涂布平板菌落計數(shù)法測定。

2.3 富營養(yǎng)化評價方法

湖泊的營養(yǎng)化程度目前國內(nèi)尚無統(tǒng)一的評價標(biāo)準(zhǔn)，本研究參照國內(nèi)部分湖泊評價標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用綜合營養(yǎng)指數(shù)法對水質(zhì)進(jìn)行評價[11]。綜合營養(yǎng)指數(shù)計算公式為：

TLI（Σ）=■Wj×TLI（j）

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）為第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。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，TLI（Σ）<30為貧營養(yǎng)；30≤TLI（Σ）≤50為中營養(yǎng)；TLI（Σ）>50為富營養(yǎng)，其中5070為重度富營養(yǎng)。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同月份東湖水體水質(zhì)分析

分別于2013年10月、12月，2014年2月、4月、8月對東湖9個采樣點水樣進(jìn)行總磷、總氮、氨氮和化學(xué)需氧量檢測，結(jié)果如圖2所示。10月份東湖水體總磷、總氮、氨氮和化學(xué)需氧量最高，分別為0.18、1.08、0.46、39.30 mg/L，根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002），10月東湖水體總磷、總氮、氨氮值處于Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值，化學(xué)需氧量處于Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)限值內(nèi)。2月和4月東湖水體總磷、總氮、氨氮和化學(xué)需氧量較低，其中2月東湖水體總磷最低，為0.06 mg/L，處于Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)限值內(nèi)，4月東湖水體總氮和化學(xué)需氧量最低，分別為0.52 mg/L和17.09 mg/L，略高于Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)限值。東湖水體總氮和化學(xué)需氧量隨月份變化趨勢為10月>8月>12月>2月>4月。

3.2 不同月份東湖水體富營養(yǎng)化評價

采用綜合營養(yǎng)指數(shù)法對東湖水體進(jìn)行評分，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。從圖3中可以看出，5個月東湖水體綜合營養(yǎng)指數(shù)都介于50～70之間，表明東湖水體屬于富營養(yǎng)狀態(tài)。其中，4月東湖水體綜合營養(yǎng)指數(shù)最低，為56.43，屬于輕度富營養(yǎng)，10月東湖水體綜合營養(yǎng)指數(shù)最高，為68.60，屬于中度富營養(yǎng)。東湖水體綜合營養(yǎng)指數(shù)隨月份變化趨勢為10月>8月>12月>2月>4月，4月和2月東湖水體屬于輕度富營養(yǎng)，10月、8月和12月東湖水體屬于中度富營養(yǎng)。

3.3 東湖不同區(qū)域水體水質(zhì)分析

2014年2月對東湖4個區(qū)域采集水樣進(jìn)行總磷、總氮、氨氮和化學(xué)需氧量檢測，結(jié)果如圖4所示。D區(qū)域水體總磷、總氮、氨氮和化學(xué)需氧量最高，分別為0.08、0.96、0.55、28.60 mg/L，處于Ⅰ類和Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)限值之間；C區(qū)域水體總氮、氨氮和化學(xué)需氧量最低，分別為0.55、0.22、15.60 mg/L，處于Ⅰ類和Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值之間。東湖4個區(qū)域水體總氮和化學(xué)需氧量呈現(xiàn)規(guī)律性變化，即D區(qū)域>A區(qū)域>B區(qū)域>C區(qū)域，水體氨氮呈現(xiàn)的變化趨勢為D區(qū)域>B區(qū)域>A區(qū)域>C區(qū)域，總磷呈現(xiàn)的變化趨勢為D區(qū)域>A區(qū)域>C區(qū)域>B區(qū)域。

3.4 東湖不同區(qū)域水體富營養(yǎng)化評價與細(xì)菌總數(shù)分析

采用綜合營養(yǎng)指數(shù)法對東湖4個區(qū)域水體進(jìn)行評分，從圖5中可以看出，東湖4個區(qū)域水體綜合營養(yǎng)指數(shù)都介于50～70之間，表明東湖4個區(qū)域水體屬于富營養(yǎng)狀態(tài)。其中，東湖C區(qū)域水體綜合營養(yǎng)指數(shù)最低，為53.32，屬于輕度富營養(yǎng)，東湖D區(qū)域水體綜合營養(yǎng)指數(shù)最高，為65.22，屬于中度富營養(yǎng)。東湖4個區(qū)域水體綜合營養(yǎng)指數(shù)變化趨勢為D區(qū)域>A區(qū)域>B區(qū)域>C區(qū)域，東湖D區(qū)域和A區(qū)域水體屬于中度富營養(yǎng)，東湖B區(qū)域和C區(qū)域水體屬于輕度富營養(yǎng)。

對東湖4個區(qū)域湖水細(xì)菌總數(shù)進(jìn)行測定，從圖5中可以看出，D區(qū)域湖水細(xì)菌總數(shù)最多，為3 825 CFU/mL，C區(qū)域湖水細(xì)菌總數(shù)最少，為1 575 CFU/mL。東湖4個區(qū)域湖水細(xì)菌總數(shù)與水體富營養(yǎng)化程度呈正相關(guān)，D區(qū)域水體富營養(yǎng)化程度最重、湖水細(xì)菌總數(shù)也最多，C區(qū)域水體富營養(yǎng)化程度最輕、湖水細(xì)菌總數(shù)也最少。

4 小結(jié)與討論

東湖水體綜合營養(yǎng)指數(shù)隨月份呈現(xiàn)規(guī)律性變化趨勢，即10月>8月>12月>2月>4月，4月和2月東湖水體屬于輕度富營養(yǎng)，10月、8月和12月東湖水體屬于中度富營養(yǎng)。10月東湖水體總磷、總氮、氨氮和化學(xué)需氧量最大。根據(jù)東湖氣象資料，在夏季和秋季降水量較大，溫度較高，湖泊中藻類大量生長，微生物代謝加快，導(dǎo)致10月東湖水體綜合營養(yǎng)指數(shù)較高，在冬季和春季，降雨量小，溫度較低，湖泊中藻類生長緩慢，導(dǎo)致4月和2月東湖水體綜合營養(yǎng)指數(shù)較低。

東湖4個區(qū)域水體綜合營養(yǎng)指數(shù)變化趨勢為D區(qū)域>A區(qū)域>B區(qū)域>C區(qū)域，東湖D區(qū)域和A區(qū)域水體屬于中度富營養(yǎng)，B區(qū)域和C區(qū)域水體屬于輕度富營養(yǎng)。東湖4個區(qū)域湖水細(xì)菌總數(shù)與湖水富營養(yǎng)化程度呈正相關(guān)，D區(qū)域湖水富營養(yǎng)化程度最重、湖水細(xì)菌總數(shù)也最多，C區(qū)域湖水富營養(yǎng)化程度最輕、湖水細(xì)菌總數(shù)也最少。

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