神龍湖水質(zhì)現(xiàn)狀及綜合評(píng)價(jià)

鐘學(xué)才，胡希，張溥亮，呂鸝，彭歡，劉輝

（株洲市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，湖南株洲412000）

神龍湖水質(zhì)現(xiàn)狀及綜合評(píng)價(jià)

鐘學(xué)才，胡希*，張溥亮，呂鸝，彭歡，劉輝

（株洲市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，湖南株洲412000）

2016年7月—12月對(duì)神龍湖開(kāi)展了水質(zhì)調(diào)查，并采用綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)和內(nèi)梅羅指數(shù)對(duì)神龍湖的水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，監(jiān)測(cè)期間TN和TP平均質(zhì)量濃度分別為1.71 mg/L和0.07 mg/L，分別是GB 3838—2002Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的1.71倍和1.4倍。富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)為中營(yíng)養(yǎng)，各營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化貢獻(xiàn)依次為T(mén)P〉TN〉SD〉chla〉CODMn。重金屬指標(biāo)內(nèi)梅羅指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果為輕度污染，重金屬污染較輕。

水質(zhì)評(píng)價(jià)；湖泊；富營(yíng)養(yǎng)化

城市湖泊不僅是休閑娛樂(lè)的場(chǎng)所，也是城市生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。城市湖泊一般為中小型，受外界因素干擾明顯。隨著人口規(guī)模大幅度增加，工業(yè)和農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，城市湖泊的污染問(wèn)題愈來(lái)愈嚴(yán)重，尤其是富營(yíng)養(yǎng)化污染。據(jù)2015年中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)，全國(guó)62個(gè)重點(diǎn)湖泊中，30.6%的湖泊為輕度污染及以上，23.0%的湖泊為富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)[1]。因此，開(kāi)展對(duì)城市湖泊的水質(zhì)調(diào)查，并選擇合適的評(píng)價(jià)方法對(duì)水質(zhì)進(jìn)行評(píng)估，為湖泊的治理提供針對(duì)性的建議十分必要。

神龍湖是人工湖，總面積約22 hm2，平均水深不足5 m，位于神龍城景區(qū)中心，是集休閑、娛樂(lè)和文化于一體的城市開(kāi)放空間，也是湖南省“十三五”大型湖泊水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。目前，用于水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)和營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)的方法繁多，有單因子評(píng)價(jià)[2]、水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法[3]、模糊綜合評(píng)價(jià)法[4]、內(nèi)梅羅指數(shù)法[5]和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法[6]等。其中內(nèi)梅羅指數(shù)法綜合考慮了各影響指標(biāo)對(duì)環(huán)境狀況的貢獻(xiàn)，還突出了污染最大的影響指標(biāo)。綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法包含了5種水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化指標(biāo)，且計(jì)算過(guò)程對(duì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值不作要求[7]。

筆者于2016年7月—12月對(duì)株洲市神龍湖進(jìn)行水質(zhì)采樣分析，研究湖泊的水質(zhì)現(xiàn)狀，并分別用綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)和內(nèi)梅羅指數(shù)對(duì)湖泊營(yíng)養(yǎng)化指標(biāo)和重金屬指標(biāo)進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)，旨在揭示神龍湖水質(zhì)現(xiàn)狀并為湖泊環(huán)境管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究方法

1.1 采樣設(shè)置及方法

依據(jù)《地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 91—2002），湖泊只設(shè)監(jiān)測(cè)垂線，且當(dāng)水深不足5 m時(shí)，僅在水面下0.5 m處設(shè)監(jiān)測(cè)采樣點(diǎn)。2016年7月—12月在神龍湖布設(shè)一個(gè)采樣點(diǎn)，連續(xù)6個(gè)月每月一次對(duì)神龍湖水質(zhì)進(jìn)行采樣分析。分析指標(biāo)包括富營(yíng)養(yǎng)化指標(biāo)——總磷、總氮、高錳酸鹽指數(shù)、透明度、葉綠素a，重金屬指標(biāo)——硒、砷、汞、鉻（六價(jià)）、銅、鎘、鋅、鉛。

1.2 評(píng)價(jià)方法

1.2.1 綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法

綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)包括影響水富營(yíng)養(yǎng)化的常見(jiàn)指標(biāo)，并根據(jù)不同指標(biāo)對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化貢獻(xiàn)不同賦予不同權(quán)重值，其計(jì)算公式如下：

式中：TLI（ε）為綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；Wj為第j種指標(biāo)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的相關(guān)權(quán)重；TLI（j）代表第j種指標(biāo)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。

綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。各指標(biāo)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計(jì)算及相應(yīng)權(quán)重見(jiàn)表2。

表1 湖泊綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)分級(jí)

表2 不同指標(biāo)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)及權(quán)重

1.2.2 內(nèi)梅羅指數(shù)

內(nèi)梅羅指數(shù)法應(yīng)用較廣，是一種兼顧了極值和平均值的多因子環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)，具體計(jì)算公式如下：

式中：P為內(nèi)梅羅指數(shù)；ci為指標(biāo)的實(shí)測(cè)質(zhì)量濃度；si為指標(biāo)的質(zhì)量濃度限值，文中選取《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）中Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)[8]；為所有指標(biāo)）最大值；為所有指標(biāo)）平均值。

表3 內(nèi)梅羅污染指數(shù)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 神龍湖水質(zhì)現(xiàn)狀

神龍湖水功能區(qū)規(guī)劃為城市景觀內(nèi)湖，執(zhí)行GB 3838—2002Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。監(jiān)測(cè)期間神龍湖水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4、表5。

表4 神龍湖水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化指標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)果

富營(yíng)養(yǎng)化指標(biāo)除TN和TP外，其他項(xiàng)目均能達(dá)到GB 3838—2002Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)（chla，SD無(wú)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)）。就TN而言，神龍湖水體平均質(zhì)量濃度為1.71 mg/L，是GB 3838—2002Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的1.71倍，水質(zhì)類(lèi)別達(dá)到V類(lèi)。監(jiān)測(cè)期間約67%的時(shí)間超過(guò)Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，其中最大超標(biāo)率達(dá)到2.2倍。水體中TP總平均質(zhì)量濃度為0.07 mg/L，是GB 3838—2002Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的1.4倍，水質(zhì)達(dá)到Ⅳ類(lèi)。監(jiān)測(cè)期間約50%的時(shí)間超過(guò)Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，最大超標(biāo)倍數(shù)達(dá)到2.6倍。CODMn在監(jiān)測(cè)期間均未出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，神龍湖富營(yíng)養(yǎng)化指標(biāo)出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，主要是TN、TP兩項(xiàng)指標(biāo)，從超標(biāo)頻率看，TN〉TP〉CODMn。

表5 神龍湖水質(zhì)重金屬指標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)果mg/L

重金屬指標(biāo)所有項(xiàng)目均達(dá)到GB 3838—2002Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，且監(jiān)測(cè)期間未出現(xiàn)超標(biāo)情況。

總體上看，神龍湖水質(zhì)沒(méi)有達(dá)到Ⅲ類(lèi)水質(zhì)規(guī)劃的要求，富營(yíng)養(yǎng)化指標(biāo)超標(biāo)。

2.2 神龍湖水質(zhì)評(píng)價(jià)

2.2.1 營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)

神龍湖營(yíng)養(yǎng)化評(píng)分結(jié)果見(jiàn)表6。整個(gè)監(jiān)測(cè)期間神龍湖水質(zhì)綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)為38～42，營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)均為中營(yíng)養(yǎng)水平，富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)整體較為穩(wěn)定。從單個(gè)指標(biāo)來(lái)看，各指標(biāo)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)大小依次為：TLI（TP）〉TLI（TN）〉TLI（SD）〉TLI（chla）〉TLI（CODMn），TP營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)為75.93，占綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)比重超過(guò)30%，TN營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)為58.47，占綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)比重為25%，兩者占綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)比重接近70%，表明神龍湖水體富營(yíng)養(yǎng)化污染以TP和TN為主，且TP對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化的貢獻(xiàn)更大。

表6 神龍湖水質(zhì)綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)

2.2.2 重金屬指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)

重金屬指標(biāo)內(nèi)梅羅指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表7。神龍湖重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)較輕，內(nèi)梅羅污染指數(shù)均在0.1以下，屬于輕度污染。這可能與湖泊水質(zhì)重金屬本身濃度較低，且沒(méi)有其他含重金屬?gòu)U水排入有關(guān)。相對(duì)而言，汞、鎘、六價(jià)鉻和鉛對(duì)水體重金屬污染貢獻(xiàn)較大。

表7 神龍湖重金屬指標(biāo)內(nèi)梅羅指數(shù)

圖1 神龍湖重金屬指標(biāo)分擔(dān)率

3 結(jié)論

本研究對(duì)神龍湖的水質(zhì)現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并對(duì)水質(zhì)進(jìn)行了科學(xué)評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，監(jiān)測(cè)期間神龍湖整體水質(zhì)較穩(wěn)定，但沒(méi)有達(dá)到水功能區(qū)規(guī)劃要求，超標(biāo)項(xiàng)目為T(mén)P和TN，水體呈中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。神龍湖為城市景觀內(nèi)湖，本身流動(dòng)性較差，自?xún)裟芰Σ粡?qiáng)，水體一旦受到污染便迅速惡化。因此，需要對(duì)神龍湖加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和管理，制定有針對(duì)性的水質(zhì)保障措施，防止水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)一步惡化。

[1]國(guó)家環(huán)境保護(hù)部.2015年中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)[EB].[2016-06-02]. http：//www.cnemc.cn/publish/totalWebSite/news/news_48571.html.

[2]郭勁松，王紅，龍騰銳.水資源水質(zhì)評(píng)價(jià)方法分析與進(jìn)展[J].重慶環(huán)境科學(xué)，1999，21（6）：1-3，9.

[3]徐祖信.我國(guó)河流單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)評(píng)價(jià)方法研究[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005，33（3）：321-325.

[4]勞期團(tuán).城市總體環(huán)境質(zhì)量的模糊綜合評(píng)價(jià)[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，1990，10（2）：93-98.

[5]王書(shū)錦，劉云根，侯磊，等.基于內(nèi)梅羅指數(shù)的陽(yáng)宗海湖濱濕地水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)[J].環(huán)境污染與防治，2016，38（8）：6-9，14.

[6]于光金，商博，王桂勛，等.濟(jì)寧南四湖水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)及防治對(duì)策研究[J].中國(guó)環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，23（6）：54-56.

[7]國(guó)家環(huán)境保護(hù)部.地表水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)辦法（試行）[EB/OL]. [2011-03-09]（2017-03-15）.http：//www.zhb.gov.cn/gkml/hbb/ bgt/201104/t20110401_208364.htm.

[8]國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB 3838—2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

（編輯：程?。?/p>

The Status and Comprehensive Evaluation of Water Quality of Shenlong Lake

Zhong Xuecai,Hu Xi*,Zhang Puliang,Lv Peng,Peng Huan,Liu Hui
（Zhuzhou Environmental Monitoring Station,Zhuzhou Hunan 412000,China）

The investigation of water quality in Shenlong lake was carried out between July and December,2016.Comprehensive nutritive index and Nemerow index methods were applied to evaluate the water environmental quality in Shenlong lake.The results showed that TN and TP concentrations during the monitoring period were 1.71 mg/L and 0.07 mg/L on average,which were 1.71 times and 1.4 times of these in GB 3838—2002 ClassⅢstandard,respectively.The eutrophication status of Shenlong lake was mesotropher.The order of nutritional indexes for lake eutrophication was TP,TN,SD,chla,CODMn.The heavy metal indexes evaluated by Nemerow index were mild contamination and the heavy metal pollution situation was lighter.

water quality assessment,lake,eutrophication

X824

A

1008-813X（2017）04-0065-04

10.13358 /j.issn.1008-813x.2017.04.17

2017-05-08

鐘學(xué)才（1969-），男，湖南益陽(yáng)人，畢業(yè)于湘潭大學(xué)化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)，高級(jí)工程師，主要從事環(huán)境保護(hù)工作。

*通訊作者：胡希（1986-），女，湖南常德人，畢業(yè)于中南大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)，碩士，工程師，主要從事環(huán)境保護(hù)工作。