云龍湖2011—2020年水質(zhì)指標(biāo)和富營養(yǎng)化趨勢分析

曹玉彬　王閩　李少杰

摘 要：本文對云龍湖東、西湖中心點2011—2020年豐水期指標(biāo)（總磷、總氮、高錳酸鹽指數(shù)、透明度、溶解氧和葉綠素a等）的10年數(shù)據(jù)變化特征進(jìn)行分析，并利用綜合營養(yǎng)指數(shù)法對富營養(yǎng)化程度進(jìn)行研究。對比歷史數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，總氮和葉綠素a有上升趨勢，總磷、高錳酸鹽指數(shù)基本持平，透明度和溶解氧有下降趨勢。云龍湖水質(zhì)整體處于輕度富營養(yǎng)程度，且呈輕微上升趨勢，主要原因為污染物入湖量大于消減量。當(dāng)前，要重視加強入湖水污染防控，削減入湖污染物總量，增強水體自凈能力，提升水質(zhì)。

關(guān)鍵詞：云龍湖;水質(zhì);富營養(yǎng)化

中圖分類號：X524 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）31-0129-03

Analysis of Water Quality Index and Eutrophication Trend of

Yunlong Lake in 2011—2020

CAO Yubin WANG Min LI Shaojie

（Xuzhou Environmental Monitoring Center of Jiangsu Province， Xuzhou Jiangsu 221000）

Abstract： This paper analyzes the 10-year data change characteristics of the index （total phosphorus， total nitrogen， permanganate index， transparency， dissolved oxygen and chlorophyll a， etc.） of the east and west lakes of Yunlong Lake during the high water period from 2011 to 2020， and uses the comprehensive nutrition index method to study the degree of eutrophication. Comparing historical data， it is found that total nitrogen and chlorophyll a have an upward trend， total phosphorus and permanganate indexes are basically the same， and transparency and dissolved oxygen have a downward trend. The overall water quality of Yunlong Lake is at a mild eutrophication level， showing a slight upward trend， the main reason is that the amount of pollutants entering the lake is greater than the amount of reduction， and this trend should be paid attention to. At present， it is necessary to strengthen the prevention and control of water pollution into the lake， reduce the total amount of pollutants into the lake， enhance the self-purification capacity of water bodies， and improve water quality.

Keywords： Yunlong Lake;water quality;eutrophication

湖泊作為地表水資源的重要組成部分，是促進(jìn)地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要自然資源[1]。它不僅具有調(diào)節(jié)河川徑流、提供灌溉用水、旅游觀光和溝通航運等功能，還在干旱地區(qū)脆弱的生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面具有不可替代的作用[2]。湖泊水質(zhì)調(diào)查是揭示湖泊富營養(yǎng)化問題、評價湖泊營養(yǎng)狀態(tài)、制定湖泊富營養(yǎng)化防治對策必不可少的基礎(chǔ)工作[2]。近年來，由于人類過度開發(fā)利用湖泊資源加上外界環(huán)境因素的影響，排入湖泊的營養(yǎng)物質(zhì)不斷增加，富營養(yǎng)化湖泊數(shù)量不斷增多[3]。根據(jù)《湖泊富營養(yǎng)化調(diào)查規(guī)范》，李鵬飛對全國130多個主要湖泊進(jìn)行了富營養(yǎng)化評價，其中60多個湖泊水體水質(zhì)達(dá)到富營養(yǎng)程度[4]。對于一個相對封閉的湖泊來說，輸入量和削減量失衡，補給方式單一，容易造成湖泊水體污染物不斷集聚，逐步導(dǎo)致富營養(yǎng)化。20世紀(jì)90年代以來，部分學(xué)者針對云龍湖水質(zhì)、底泥變化與富營養(yǎng)化進(jìn)行了研究。

本文利用2011—2020年云龍湖東、西湖豐水期長期監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析總磷、總氮、高錳酸鹽指數(shù)、透明度、葉綠素a和溶解氧隨著時間變化的趨勢，利用中國環(huán)境監(jiān)測總站推薦的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法，對歷年云龍湖豐水期東、西湖水質(zhì)富營養(yǎng)化情況進(jìn)行分析，為進(jìn)一步做好云龍湖污染預(yù)警和防治提供參考。

1 研究區(qū)概況

云龍湖位于江蘇省徐州市泉山區(qū)，地處云龍山西側(cè)，屬于人工湖泊，也是徐州市的標(biāo)志性景點之一，具備蓄水、養(yǎng)殖、防洪等多種功能[5]。云龍湖分為東湖、西湖和小南湖3部分。水庫上游連接玉帶河、閘河、廢黃河、丁萬河及京杭運河，下游經(jīng)奎河下泄洪水，向南流經(jīng)濉河入洪澤湖。水庫集水面積為59.1 km，總庫容為3 330萬m，興利庫容為905萬m，水域面積已達(dá)到6.76 km，汛限水位為32.5 m[6]。

2 數(shù)據(jù)收集與評價方法

2.1 采樣、分析方法

采樣點位為云龍湖東湖和西湖的中心位置;采樣時間為2011—2020年豐水期;采樣方法為《地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 91—2002）;分析方法有塞氏盤法（透明度）、分光光度法（葉綠素a）、鉬酸銨分光光度法（總磷）、堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法（總氮）、《水質(zhì) 高錳酸鹽指數(shù)的測定》（GB/T 11892—1989）（高錳酸鹽指數(shù)）和碘量法（溶解氧）。

2.2 富營養(yǎng)化評價方法

本文采用中國環(huán)境監(jiān)測總站推薦的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法對云龍湖水質(zhì)歷年富營養(yǎng)化程度進(jìn)行評價。富營養(yǎng)化指標(biāo)有總磷（TP）、總氮（TN）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）、透明度（SD）和葉綠素a（Chla）。湖泊（水庫）營養(yǎng)狀態(tài)分級如下：TLI（Σ）<30，貧營養(yǎng);30≤TLI（Σ）≤50，中營養(yǎng);TLI（Σ）>50，富營養(yǎng);5070，重度富營養(yǎng)。富營養(yǎng)化指數(shù)（TLI）的計算公式如下：

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

不同富營養(yǎng)化指標(biāo)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計算公式分別為：

TLI（Chla） = 10×（2.5 + 1.086 ln Chla） （2）

TLI（TP）=10×（9.436 + 1.624 lnTP） （3）

TLI（TN）=10×（5.453 + 1.694lnTN） （4）

TLI（SD）=10×（5.118-1.94lnSD）? （5）

TLI（COD）=10×（0.109 + 2.661lnCOD） （6）

其中：葉綠素a的單位為mg/m;透明度的單位為m;其他指標(biāo)的單位為mg/L。以葉綠素a為基準(zhǔn)參數(shù)，相關(guān)權(quán)重如下：葉綠素a為0.266 3，總磷為0.187 9，總氮為0.179 0，透明度為0.183 4，高錳酸鹽指數(shù)為0.183 4。

3 結(jié)果與討論

3.1 云龍湖東、西湖水質(zhì)歷年監(jiān)測數(shù)據(jù)

如表1所示，近10年歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，云龍湖水質(zhì)指標(biāo)相對穩(wěn)定，總磷、總氮、高錳酸鹽指數(shù)、透明度、葉綠素a和溶解氧分別保持在0.020～0.050 mg/L、0.31～1.70 mg/L、4.5～5.9 mg/L、0.20～0.55 m、10～51 mg/m和5.4～10.4 mg/L。

3.2 云龍湖東、西湖豐水期主要指標(biāo)變化趨勢

東湖和西湖是云龍湖的核心組成部分，補給水源由西湖匯入。相對來說，東湖水質(zhì)更加穩(wěn)定。東湖葉綠素a保持在14～46 mg/m，總磷保持在0.020～0.050 mg/L，總氮保持在0.31～1.70 mg/L，透明度保持在0.2～0.5 m，高錳酸鹽指數(shù)保持在4.5～5.7 mg/L。東湖近10年歷史數(shù)據(jù)趨勢分析顯示，葉綠素a、總氮和透明度有上升趨勢，高錳酸鹽指數(shù)基本持平，總磷和溶解氧有下降趨勢。典型趨勢如圖1至圖4所示。

西湖近10年歷史數(shù)據(jù)匯總分析顯示，西湖葉綠素a保持在10～51 mg/m，總磷保持在0.027～0.050 mg/L，總氮保持在0.34～1.70 mg/L，透明度保持在0.20～0.55 m，高錳酸鹽指數(shù)保持在4.7～5.9 mg/L。歷史數(shù)據(jù)變化趨勢顯示，葉綠素a、總氮、透明度和總磷有上升趨勢，高錳酸鹽指數(shù)基本持平，溶解氧呈現(xiàn)下降趨勢。典型趨勢如圖5至圖8所示。

3.3 云龍湖東、西湖豐水期營養(yǎng)化變化趨勢

選取2011—2020年云龍湖東、西湖豐水期水體的富營養(yǎng)化綜合指數(shù)資料分析發(fā)現(xiàn)，云龍湖東、西湖富營養(yǎng)化呈現(xiàn)輕微上升趨勢，其富營養(yǎng)化綜合指數(shù)變化趨勢如圖9、圖10所示。

4 結(jié)語

本文分析了云龍湖東、西湖2011—2020年歷年豐水期部分水質(zhì)指標(biāo)的變化趨勢特征，采用綜合營養(yǎng)指數(shù)法對水體富營養(yǎng)化程度進(jìn)行研究。結(jié)果表明：云龍湖水質(zhì)總體相對穩(wěn)定，水質(zhì)指標(biāo)總磷、總氮、高錳酸鹽指數(shù)、透明度、葉綠素a和溶解氧分別保持在0.02～0.05 mg/L、0.31～1.70 mg/L、4.5～5.9 mg/L、0.20～0.55 m、10～49 mg/m3和5.4～10.4 mg/L;從時間變化趨勢來看，東、西湖水質(zhì)總氮、葉綠素a和透明度有不同程度的上升趨勢，溶解氧下降趨勢明顯;計算結(jié)果顯示，富營養(yǎng)化綜合指數(shù)保持在51.1～58.5，水質(zhì)整體處于輕度富營養(yǎng)程度，東、西湖均有上升趨勢。云龍湖水體仍存在一定污染風(fēng)險，未來需要繼續(xù)控制入湖污染物排放量，加強湖體自凈能力，扭轉(zhuǎn)湖區(qū)水體緩慢富營養(yǎng)化的趨勢。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬榮華，楊桂山，段洪濤，等.中國湖泊的數(shù)量、面積與空間分布[J].中國科學(xué)（地球科學(xué)），2011（3）：394-401.

[2]姜加虎，竇鴻身，黃群.湖泊資源特征及與其功能的關(guān)系分析[J].自然資源學(xué)報，2004（3）：386-391.

[3]姜波，楊士建，趙秀蘭.駱馬湖水質(zhì)變化特征及其富營養(yǎng)化評價[J].干旱環(huán)境監(jiān)測，2005（4）：224-228.

[4]李鵬飛.喻家湖底泥氮磷形態(tài)及釋放規(guī)律研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2013：17-18.

[5]郝紅艷，單愛琴，紀(jì)振，等.徐州市云龍湖富營養(yǎng)化特征分析與評價[J].資源開發(fā)與市場，2006（2）：121-122.

[6]張雙圣，劉喜坤，強靜，等.徐州市云龍湖水質(zhì)評價及污染原因分析[J].水資源保護(hù)，2017（3）：52-58.