校園人工湖水質(zhì)監(jiān)測及富營養(yǎng)化狀況評價

洪鈺婷 王尉銘 謝童 馮佳

摘 要：通過對校園人工湖進行采樣監(jiān)測，運用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法和營養(yǎng)評分法對其富營養(yǎng)化程度進行評價分析，并對兩種評價方法進行比較。結(jié)果顯示校園水體處于中度富營養(yǎng)狀態(tài)。綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法和營養(yǎng)評分法的評價結(jié)果大體一致，但綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法更符合水體實際情況。

關鍵詞：水質(zhì)監(jiān)測;水體富營養(yǎng)化;綜合營養(yǎng)指數(shù)法;評分法

人工湖泊、池塘、水池等各類人工景觀水體是人們工作學習之余重要的休閑場所，對周邊的生態(tài)系統(tǒng)、氣候調(diào)節(jié)也有著積極影響。隨著氮磷等營養(yǎng)元素含量的增加，浮游植物過度繁殖，導致初級生產(chǎn)與次級生產(chǎn)比例失衡的現(xiàn)象[1，2]，水體富營養(yǎng)化也隨之產(chǎn)生。水體富營養(yǎng)化本是湖泊演化過程中的一種自然現(xiàn)象，這種演化是十分緩慢的，但由于人類活動的影響，大大加速了這一進程，嚴重影響水環(huán)境質(zhì)量和功能，破壞了生態(tài)平衡，造成經(jīng)濟損失[3]。全世界的湖泊都不同程度地面臨著富營養(yǎng)化的威脅[4]。據(jù)統(tǒng)計，全球約有75%以上的封閉水體存在富營養(yǎng)化問題[5，6]。景觀水體由于水域面積小、水體流動性差，易受周圍環(huán)境影響，水體自凈能力差，這些缺點更易導致水體富營養(yǎng)化，致使水體喪失原有的使用價值，并對周圍居住工作的人們造成十分惡劣的影響。因此對水體水質(zhì)進行動態(tài)跟蹤監(jiān)測并對其富營養(yǎng)化狀況加以研究具有極其重要的意義，為校園水體環(huán)境的持續(xù)改進提供數(shù)據(jù)參數(shù)，為后續(xù)治理措施提供參考。

一、材料與方法

（一）采樣點布設及水樣采集

校園水體為一人工湖，水深0.5米～2米（m），有兩處外部水源匯入，來自于北面山上的小水庫，一個出口，湖中心有三個小島。

按照《水質(zhì)采樣方案設計技術規(guī)定》（HJ495―2009）校園人工湖共布設8個采樣點。根據(jù)《水質(zhì)湖泊和水庫采樣技術指導》（GBT 14581―1993）規(guī)定，在水面以下0.5m處用有機玻璃采水器采集水樣于500mL或1500mL聚乙烯取樣瓶，存放于4℃冰箱中。

（二）水質(zhì)指標的測定

根據(jù)《水與廢水監(jiān)測分析方法（第四版）》測定水樣中葉綠素（Chla）、總磷（TP）、總氮（TN）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）、化學需氧量（CODCr）的含量。具體方法如下表。

（三）綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法

二、結(jié)果與分析

（一）水質(zhì)指標測定結(jié)果及其相關性

按照第一部分1節(jié)中的采集方法，分別在2008年12月、2009年03月、2009年07月、2009年10月對布設的8個采樣點進行水樣采集，并按照第一部分2節(jié)中所述的監(jiān)測分析方法對各水質(zhì)指標進行測定，從檢測結(jié)果可以看出，各水質(zhì)指標具有不同的時間、空間分布性。透明度夏季最低，平均0.32m;春季最高，比夏季提高56%?？偟锛咀畹?，平均為4.98mg/L;夏季高達9.27mg/L?？偭锥咀罡?，平均為0.13mg/L;秋季最低為0.05mg/L。葉綠素a夏季最高，平均為95.64mg/L;春季最低，下降到24.78mg/L。高錳酸鹽指數(shù)夏季最高，平均為1095mg/L;冬季最低，為6.61mg/L。不同監(jiān)測點由于周邊環(huán)境的不同，各項指標差異顯著，呈現(xiàn)出不同的污染特征。同時從總氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù)與透明度的相關性分析可知，總氮與總磷呈中度負相關，與高錳酸鹽指數(shù)呈中度正相關，與透明度呈低度正相關;總磷與高錳酸鹽指數(shù)呈中度負相關，與透明度呈低度負相關;高錳酸鹽指數(shù)與透明度無相關關系。

（二）綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法評價

按照第一部分3節(jié)所述的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法評價的操作步驟，對校園水體2018.12至2019.10的水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果進行水體富營養(yǎng)化的評價，其營養(yǎng)狀態(tài)的評價結(jié)果可知，校園水體冬季處于輕度或中度富營養(yǎng)化狀態(tài);春季和秋季處于中度富營養(yǎng)化狀態(tài)，夏季處于中度或重度富營養(yǎng)化狀態(tài)。在參與評價的各項指標中，總氮的貢獻值最大。

（三）營養(yǎng)評分法評價

按照第一部分4節(jié)所述的營養(yǎng)評分法的操作步驟，對校園水體2018.12至2019.10的水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果進行水體富營養(yǎng)化的評價，其營養(yǎng)狀態(tài)的評價結(jié)果可知校園水體各個監(jiān)測點在不同季節(jié)都已經(jīng)達到富營養(yǎng)程度，且總氮含量決定了水體的富營養(yǎng)化狀態(tài)。

（四）綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法與營養(yǎng)評分法比較

對比分析上述兩種評價方法的結(jié)果數(shù)值可發(fā)現(xiàn)，當SD>0.4198m時TIL（SD）>M（SD），當SD<0.4198m時TIL（SD）

對比兩者評價結(jié)果，營養(yǎng)評分值略大于綜合營養(yǎng)指數(shù)值。這是因為綜合營養(yǎng)指數(shù)法是以一套參數(shù)為基礎的評價方法，營養(yǎng)指數(shù)與各指標間并不呈線性關系，而是更為復雜的函數(shù)關系;而且與營養(yǎng)評分法相比，不同指標的營養(yǎng)指數(shù)對總體的評價結(jié)果貢獻值所占的比重更有側(cè)重。營養(yǎng)評分計算簡便，不受指標項目的限制，但是受單一參數(shù)的影響大;同時營養(yǎng)評分法的評分值與其指標值成階段性的線性關系，不利于更好體現(xiàn)實際富營養(yǎng)化過程中的實際情況。

三、討論

根據(jù)調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，校園水體西北主入水口水源為山上的一個小型水庫，水庫附近有一個種植基地，其中施用的部分肥料會隨雨水進入水體，造成氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)進入水體。周邊生活服務區(qū)產(chǎn)生的廢水、水體中鴨鵝的活動產(chǎn)生的排泄物等也是水體總氮的來源。由于人工湖面積較小，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性較差，同時降雨形成的地表徑流在流經(jīng)商業(yè)區(qū)、住宅區(qū)、街道、停車場時，地表聚集的一系列污染物，人為活動帶來的外源污染物輸入，使得水體營養(yǎng)過剩，超過生物的生產(chǎn)力[8]。

要有效控制校園水體的富營養(yǎng)化狀況，一方面需減少外部營養(yǎng)物質(zhì)輸入，另一方面可適量種植合適的水生植物以吸收氮磷，在夏季，可以通過安裝曝氣裝置，加快水體溶解氧的更新，改善水體的充氧條件，以加速有機物的分解，提高水體的自凈能力，避免富營養(yǎng)化情況的發(fā)生。

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基金項目：2019年01月浙江農(nóng)林大學校級科研訓練項目“東湖底泥沉積物中污染物的測定、形態(tài)及分布規(guī)律解析”（KX20180087）