蕪湖奎湖水質(zhì)現(xiàn)狀調(diào)查及富營養(yǎng)化評價(jià)

孫萬松

摘 要：為調(diào)查蕪湖奎湖的水質(zhì)狀況及富營養(yǎng)化情況，該研究于2017年3月采集蕪湖奎湖周邊的9個采樣點(diǎn)表層水樣，測定分析了相應(yīng)的水質(zhì)參數(shù)（SD透明度、pH、DO溶解氧、TN總氮、NH3-N氨氮、TP總磷、Chla葉綠素a、CODCr重鉻酸鉀指數(shù)），然后運(yùn)用內(nèi)梅羅污染指數(shù)法和綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法進(jìn)行水質(zhì)評價(jià)。結(jié)果表明，奎湖屬于中污染，為Ⅳ類水；富營養(yǎng)評價(jià)結(jié)果表明，部分采樣點(diǎn)達(dá)到了中度富營養(yǎng)化類別，其余采樣點(diǎn)區(qū)域均為輕度富營養(yǎng)化。

關(guān)鍵詞：奎湖；水質(zhì)狀況；富營養(yǎng)化；總氮

中圖分類號 X82 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）13-0092-04

Water Quality Investigation and Evaluation on the Eutrophication of in Kui Lake，Wuhu City

Sun Wangsong

（Wuhu County Environmental Monitoring Station，Wuhu 241100，China）

Abstract：For water quality investigation and evaluation on the eutrophication of in Kui Lake，Wuhu，nine surface water samples around Kui Lake were collected to determine and analyzed the corresponding water quality parameters in March 2017，including the dissolved oxygen，the total nitrogen（TN），the ammonia nitrogen（NH3-N），total phosphorus（TP），the chlorophyll a，the chemical oxygen demand（CODcr）. The water quality was evaluated by nemero pollution index and comprehensive trophic state index method.The result showed that Kui Lake belonged to middle pollution，and it was class Ⅳwater.The results of eutrophication evaluation showed that some sampling sites reached moderately eutrophic categories，and the rest of the sampling sites were mildly eutrophic.

Key words：Kui Lake；Water Quality；Eutrophication；Total nitrogen

當(dāng)前，城市污染物越來越多的被排放到湖泊水體中，水質(zhì)惡化問題日益嚴(yán)重，加重了我國水資源短缺狀況，制約了社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，現(xiàn)已成為研究關(guān)注的焦點(diǎn)問題[1-2]。目前對太湖、巢湖、鄱陽湖和滇池等大型湖泊的水質(zhì)狀況、富營養(yǎng)化問題已開展了廣泛研究，并取得了諸多有價(jià)值的成果[3-6]。然而，中國城市小型湖泊眾多，這些小型湖泊多與城市河道相連，受生產(chǎn)生活污水排放的影響，污染日趨嚴(yán)重，對城市居民的生活質(zhì)量及城市景觀均造成了不良影響[7]。

奎湖屬于城市小型湖泊，位于安徽省蕪湖市南陵縣境內(nèi)，毗鄰蕪湖市弋江區(qū)，是蕪湖市區(qū)內(nèi)最大的景觀湖泊，能夠提供休閑、觀賞、灌溉功能。目前對奎湖的研究多集中于魚類資源保護(hù)、浮游生物調(diào)查和省級濕地公園打造等方面[8-9]，而關(guān)于奎湖水體營養(yǎng)參數(shù)的調(diào)查和水質(zhì)狀況的評價(jià)較少。于2017年3月對奎湖設(shè)置了9個采采樣點(diǎn)，測定湖泊水體中DO、CODCr、TN、TP、NH3-N及Chla含量，并對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，結(jié)合地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，了解奎湖湖水的各個富營養(yǎng)化指標(biāo)空間分布規(guī)律，研究其富營養(yǎng)化狀況，以期為奎湖綜合開發(fā)和富營養(yǎng)化防治提供借鑒與理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況 奎湖位于蕪湖市南陵縣北面，緊依205國道，歸許鎮(zhèn)鎮(zhèn)管轄，與蕪湖市弋江區(qū)相鄰，豐水期水深3m，水面面積300hm2，蓄水量900萬m3；枯水期水深1.5m，水面面積240hm2，蓄水量450萬m3；正常水位水深2m，蓄水量600萬m3。雨量充沛時，要通過漳河、青弋江來控制上潮河的來水量，減少對奎湖的補(bǔ)水；奎湖是南陵縣重點(diǎn)打造的省級濕地公園，是南陵縣優(yōu)先保護(hù)的良好水體，盛產(chǎn)青魚、草魚、鯉魚、等多種水產(chǎn)品和優(yōu)質(zhì)水稻。

1.2 采樣點(diǎn)布置 采樣點(diǎn)的布置主要考慮到人為活動密切的村莊、耕地周圍以及河流入湖口，詳見圖1、表1。

1.3 水樣采集 2017年3月，用5L的有機(jī)玻璃采樣器采集0～0.5m的水樣3L，放入潔凈的聚乙烯瓶中，立即運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室放入冰箱中冷凍保存。透明度（SD）用賽氏圓盤法現(xiàn)場測定，pH、溶解氧（DO）均采用多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測儀YSI-6600現(xiàn)場測定，采集的水樣中TN用堿性過硫酸鉀氧化+紫外分光光度法測定；TP用過硫酸鉀消解+鉬酸銨分光光度法測定；CODCr用重鉻酸鉀氧化法測定；NH3-N用納氏試劑法測定；Chla用丙酮萃取分光光度法測定。

1.4 評價(jià)方法 運(yùn)用內(nèi)梅羅污染指數(shù)法進(jìn)行湖泊水質(zhì)評價(jià)，內(nèi)梅羅污染指數(shù)法的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

[I=（Pi）max22+（Pi）ave2]

式中，I為水環(huán)境綜合質(zhì)量指數(shù)；Pi為i污染物的污染指數(shù)，Pi=Ci/Si（Ci為i評價(jià)因子的水質(zhì)濃度，Si為水質(zhì)評價(jià)因子i的地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)）；（Pi）max為參評污染物的最大污染指數(shù)；（Pi）ave為參評污染物的污染指數(shù)算術(shù)平均值。溶解氧（DO），pH值的污染指數(shù)根據(jù)金士博修正式計(jì)算。

采用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法進(jìn)行湖泊水質(zhì)富營養(yǎng)化評價(jià)

[TLI（∑）=j=1mWj·TLI（j）]

式中[10]：TLI（∑）表示綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；TLI（j）代表第j種參數(shù)的營養(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。營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計(jì)算公式：TLI（Chla）=10（2.5+1.086lnChla），TLI（TP）=10（9.436+1.624lnTP），TLI（TN）=10（5.453+1.694lnTN）。營養(yǎng)狀態(tài)分級：30以下為貧營養(yǎng)，30～50為中營養(yǎng)，大于50為富營養(yǎng)，50～60為輕度富營養(yǎng)，60～70為中度富營養(yǎng)，大于70為重度富營養(yǎng)。在同一營養(yǎng)狀態(tài)下，指數(shù)值越高，水體營養(yǎng)程度越重。

2 結(jié)果與分析

2.1 奎湖水體理化參數(shù)分析 由表2可知，奎湖水體pH值范圍為6.2～9.2，平均值為7.8，偏弱堿性，且不同采樣點(diǎn)pH有較大差異，4、5采樣點(diǎn)pH較高達(dá)到9.0左右?？赡茉?、5采樣點(diǎn)區(qū)域內(nèi)水草等水生植物的生長，水生植物強(qiáng)烈的光合作用可使水中pH值升高[11]。水體中DO含量為8.3～10.1mg/L，總體偏高。原因可能在于：（1）湖體水域開闊，風(fēng)浪擾動較強(qiáng)，加速了大氣與水面交換，促使大氣中的氧氣進(jìn)入水體；（2）春季湖泊水體氣溫相對偏低，導(dǎo)致水體溶解氧增多；（3）岸邊生長的水生植物能夠在光合作用下釋放氧氣，使得水體復(fù)氧速率增大，保持較高的DO水平[12]。

2.2 奎湖水體N、P分布特征 湖泊中的N、P是水生態(tài)系統(tǒng)中最主要的營養(yǎng)元素，以多種形態(tài)參與水體中的生化過程，同時也是影響湖泊富營養(yǎng)化的重要限制因子[13]。由表2和圖2可知，奎湖春季水體TP含量范圍為0.0762～0.1873mg/L，平均值是0.1156mg/L，最高值是最低值的2.46倍，采樣點(diǎn)間差異性較大。L1、L2、L6、L7、L9點(diǎn)位符合國家Ⅱ類地表水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。L3、L4、L5、L8點(diǎn)位符合國家地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)?？車饕歉貫橹饕愋?，采樣點(diǎn)L5、L6的總磷含量較高，主要原因是采樣點(diǎn)5附近有養(yǎng)殖場，傳統(tǒng)的畜禽養(yǎng)殖排出的飼料和畜禽糞便廢水，廢水中含有大量磷營養(yǎng)鹽，對奎湖水質(zhì)造成一定影響。采樣6是位于城鎮(zhèn)生活集中區(qū)附近，大量的生活污水等外源污染物排入奎湖，增加了奎湖的總磷含量。另外再加上在L4、L5和L6采樣點(diǎn)區(qū)域湖面地形狹長，營養(yǎng)鹽富集不易擴(kuò)散。L1采樣點(diǎn)位于排澇站附近，人為干擾小，水流量偏大，易于擴(kuò)散，所以總磷含量相對周圍偏低，水質(zhì)狀況較好[14]。奎湖春季水體中各采樣點(diǎn)TN含量變化范圍在0.58～1.41mg/L（見表2、圖3），平均值是1.03mg/L，最高值是最低值的2.43倍。氨氮含量范圍0.25～0.8mg/L，平均值是0.46mg/L，最高值是最低值的3.2倍。TN的濃度空間變化趨勢與氨氮變化趨勢大致一致（見圖3）。L3、L4、L5、L6、L7、L9采樣點(diǎn)TN含量超過了地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)《GB3838-2002》中規(guī)定的Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)上限（1mg/L）。所有采樣點(diǎn)的氨氮含量都達(dá)到了地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)《GB3838-2002》中規(guī)定的Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)。L6采樣點(diǎn)TN和氨氮偏高，主要原因是該L6采樣點(diǎn)區(qū)域?yàn)榭?zhèn)生活集中區(qū)，每天會有大量含氮生活污水未經(jīng)處理直接排放。再加上不合理的開發(fā)建設(shè)，破壞奎湖岸邊植被分布，導(dǎo)致附近水體自凈能力下降。L3、L4、L9采樣點(diǎn)靠近耕地，以農(nóng)業(yè)用地為主要類型，農(nóng)業(yè)用地農(nóng)藥、化肥的過量使用，不合理農(nóng)業(yè)灌溉導(dǎo)致的面源污染，對奎湖這一區(qū)域的氮污染要比其他地區(qū)嚴(yán)重。L1、L2、L8采樣點(diǎn)區(qū)域氨氮和TN的含量相對偏少，水質(zhì)狀況較好。主要是由于此站點(diǎn)受外界人為干擾較少，且水生植物相對較多。水生植物的存在可有效降低水體TN和氨氮含量：（1）水生植物從環(huán)境介質(zhì)中吸收氮營養(yǎng)鹽合成自身物質(zhì)，可有效降低水體氮含量；（2）植物的生長穩(wěn)固了底泥，抑制底泥中營養(yǎng)元素的釋放，減少了內(nèi)源性氮營養(yǎng)鹽污染[15]。

2.3 水體中Chla分布特征 一般來說作為浮游植物體內(nèi)重要的色素，其質(zhì)量濃度為浮游植物體內(nèi)現(xiàn)存量的指標(biāo)，一般占總生物量的0.1%～0.5%，其與營養(yǎng)鹽的關(guān)系較為復(fù)雜[16]。由表2和圖4可知，奎湖各采樣點(diǎn)葉綠素的含量變化范圍在8.65～15.63mg/m3，平均值為12.2mg/m3。最高點(diǎn)在L5老宅梁村區(qū)域，濃度為15.63mg/m3，最低在L1排澇站區(qū)域，濃度為8.65mg/m3。奎湖葉綠素a在空間分布上，表現(xiàn)為湖區(qū)北面大于湖區(qū)南面?？傮w葉綠素含量偏低，主要原因可能是3月份水溫較低，浮游的水生植物沒有大量的繁殖。在L1采樣點(diǎn)處葉綠素a含量最低，這是因?yàn)?，該段是奎湖分支入口處，水流相對偏急?qiáng)烈的水流運(yùn)動使沉積物懸浮，湖水透明度低，阻擋了陽光向較深水層投射，影響了浮游植物的光合作用，因而葉綠素a質(zhì)量濃度相對較低[17]。在L8和L4區(qū)域葉綠素含量較高，一方面是因?yàn)榇罅客庠葱誀I養(yǎng)鹽的排入驅(qū)動葉綠素a質(zhì)量濃度的增加。另一面在L5和L4區(qū)域?yàn)榭摹癠”型口處，其水流量較為緩慢，水體更新周期長，葉綠素啊容易積聚。

2.4 水體中CODCr分布特征 經(jīng)測定奎湖水體中各采樣點(diǎn)COD濃度在38.52～12.92mg/L，平均值是24.56mg/L，總體偏高（表2、圖5）。其中L5、L6采樣點(diǎn)濃度滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅴ類水域標(biāo)準(zhǔn)，L4、L7采樣點(diǎn)濃度滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅳ類水域標(biāo)準(zhǔn)，L2、L8采樣點(diǎn)濃度滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類水域標(biāo)準(zhǔn)。L1、L3、L9采樣點(diǎn)濃度滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅱ類水域標(biāo)準(zhǔn)。L4采樣點(diǎn)區(qū)域附近有大量的野草灰、枯枝和枯葉等有機(jī)質(zhì)。進(jìn)入湖泊水體后會導(dǎo)致周圍水體COD含量偏高。L5采樣點(diǎn)區(qū)域?yàn)槿斯ゐB(yǎng)殖場，大量的畜禽廢水排放導(dǎo)致該處COD含量偏大，水質(zhì)狀況較差。L6采樣點(diǎn)區(qū)域?yàn)榭?zhèn)生活集中區(qū)，人為排放大量的有機(jī)污染物，從而導(dǎo)致該處COD含量偏高。此外，由于采樣在3月份，湖水溫度只有17～20℃，水中微生物酶的活性較低，對有機(jī)污染物的降解分解能力較弱，導(dǎo)致湖水COD的整體含量偏高[18]。

3 結(jié)論與討論

奎湖各采樣點(diǎn)總氮含量差別較大，L6總氮含量最高，為1.41mg/L，L9總氮含量最低為0.58mg/L，平均值為1.03mg/L。所有采樣點(diǎn)的氨氮含量都達(dá)到了地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)《GB3838-2002》中規(guī)定的Ⅲ類水體，平均值為0.461.03mg/L。各采樣點(diǎn)總磷含量均達(dá)到了地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，平均值為0.1156mg/L。L5、L6的COD含量超過了地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。用內(nèi)梅羅污染指數(shù)評價(jià)法對水質(zhì)進(jìn)行評價(jià)，所調(diào)查的奎湖9個采樣點(diǎn)區(qū)域污染程度的都屬于中污染，對應(yīng)的水質(zhì)類別為Ⅳ類。此外，L4、L5、L6采樣點(diǎn)區(qū)域富營養(yǎng)化指數(shù)在64.29～67.83之間，達(dá)到了中度富營養(yǎng)化類別，其余采樣點(diǎn)區(qū)域均為輕度富營養(yǎng)化。

造成水質(zhì)狀況一般的主要原因是農(nóng)業(yè)面源污染，包括畜禽養(yǎng)殖廢水，農(nóng)田中的農(nóng)藥，氮磷營養(yǎng)鹽，居民生活廢棄物等，這些污染源在降水、灌溉或排放過程中，通過地表徑流、排水和地下淋溶，進(jìn)入奎湖。今后應(yīng)加強(qiáng)對這些污染源的綜合治理。

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（責(zé)編：張宏民）