四川省邛海水體富營養(yǎng)化評價(jià)及建議

許霄霄 王靖偉

摘要：為評估四川省邛海的水體富營養(yǎng)化狀態(tài)，采用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法，對邛海水體富營養(yǎng)化進(jìn)行評價(jià)。利用水體中葉綠素含量、總磷含量、總氮含量、透明度、高錳酸鹽指數(shù)計(jì)算對應(yīng)的5個(gè)營養(yǎng)狀態(tài)值，加權(quán)組合營養(yǎng)狀態(tài)值獲得綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。研究結(jié)果表明：2003～2014年，邛海水體總體處于中營養(yǎng)狀態(tài)，綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)值處于逐年下降趨勢。邛海水質(zhì)狀態(tài)較為穩(wěn)定，水質(zhì)呈變好趨勢。該方法簡便、通用，計(jì)算結(jié)果較為客觀和穩(wěn)定，可為水質(zhì)富營養(yǎng)化綜合評價(jià)提供參考。

關(guān)鍵詞：水體富營養(yǎng)化;綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法;水質(zhì)評價(jià);邛海;四川省

中圖法分類號：X824文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.08.016

文章編號：1006 - 0081（2021）08 - 0083 - 05

邛海位于四川省涼山彝族自治州西昌市，是四川省第二大天然淡水湖，對西昌的局地氣候變化、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有重要意義[1-3]。20世紀(jì)60年代以來，受圍海造田、填海造塘、自然泥沙淤積等因素影響，邛海水域面積大幅減少[4]。同時(shí)，由于旅游開發(fā)、網(wǎng)箱養(yǎng)魚和農(nóng)家樂的無序發(fā)展，大量湖濱濕地遭到嚴(yán)重破壞，灘涂和原生濕地植被快速消失，外來物種入侵，水鳥和本土物種減少，邛海水質(zhì)呈現(xiàn)富營養(yǎng)化狀態(tài)。

1評價(jià)方法

水體富營養(yǎng)化評價(jià)方法有多種，包括特征評價(jià)法、參數(shù)法、生物指標(biāo)參數(shù)法、營養(yǎng)狀況指數(shù)法及數(shù)學(xué)評價(jià)法[5-9]。綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法是一種重要的營養(yǎng)狀況指數(shù)法，計(jì)算簡單且所需指標(biāo)較少，被王明翠等用于太湖水體的富營養(yǎng)化評價(jià)中[10-15]，取得了較好效果。為評估邛海水體富營養(yǎng)化狀態(tài)，本文采用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法，選取葉綠素、總磷、總氮、透明度、高錳酸鹽指數(shù)等5個(gè)指標(biāo)計(jì)算綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)值，在此基礎(chǔ)上對邛海水體富營養(yǎng)化狀態(tài)進(jìn)行評價(jià)。

綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)通過多個(gè)營養(yǎng)狀態(tài)指標(biāo)加權(quán)得到，計(jì)算公式如下：

綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的評價(jià)指標(biāo)為葉綠素a濃度（CHL）、總磷（TP）、總氮（TN）、透明度（SD）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn），其中葉綠素a濃度的單位為mg/m3，透明度的單位為m，其他各指標(biāo)的單位均為mg/L。

歸一化權(quán)重計(jì)算公式如下：

式中：[rj]為第j個(gè)指標(biāo)與基準(zhǔn)指標(biāo)葉綠素a濃度的相關(guān)系數(shù)。葉綠素與葉綠素、總磷、總氮、透明度、高錳酸鹽指數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)分別為1，0.84，0.82，-0.83，0.83。

依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量評價(jià)辦法（試行）》，各營養(yǎng)狀態(tài)指標(biāo)的權(quán)重及營養(yǎng)狀態(tài)值見表1。

依據(jù)綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)對水體的富營養(yǎng)化狀態(tài)進(jìn)行分級評價(jià)，將水體劃分為貧營養(yǎng)、中營養(yǎng)、輕度富營養(yǎng)、中度富營養(yǎng)、重度富營養(yǎng)五大類，評價(jià)方法如圖1所示。

2 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析

本次實(shí)驗(yàn)區(qū)域水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)來自邛海4個(gè)水質(zhì)監(jiān)測站點(diǎn)：二水廠、邛海公園、出?？?、青龍寺（圖2），選取2003，2006，2010，2014年4個(gè)年份進(jìn)行邛海水體富營養(yǎng)化評價(jià)。由于水質(zhì)監(jiān)測站點(diǎn)發(fā)生調(diào)整，出?？谒|(zhì)監(jiān)測站點(diǎn)2014年數(shù)據(jù)缺失。

2.1葉綠素a

水體中葉綠素a濃度較高時(shí)，綠色藻類植物較多，光合作用旺盛，水體中溶解氧的濃度會(huì)增加，有利于水生物的生存;水體中葉綠素a濃度過高時(shí)，綠色藻類植物大量生長，會(huì)阻斷水體與外界大氣正常的氣體交換，導(dǎo)致水體中溶解氧減少，同時(shí)還會(huì)阻擋陽光穿透水面，造成水下植物無法進(jìn)行光合作用，進(jìn)一步降低水體中的溶解氧，從而威脅水生物的生存。

繪制二水廠、邛海公園、出海口、青龍寺4處監(jiān)測站點(diǎn)在2003，2006，2010，2014年的葉綠素a濃度變化圖（圖3）。

由圖3可以看出：2003～2006年間，邛海水體中葉綠素a濃度呈上升趨勢;2006～2014年間，邛海水體中葉綠素a濃度繼續(xù)呈持續(xù)下降趨勢。

2.2總 磷

磷元素是水體中藻類植物生長的營養(yǎng)性元素。水體中總磷含量偏高時(shí)，水中藻類植物會(huì)大量繁殖。當(dāng)藻類植物總量適當(dāng)時(shí)，藻類植物通過光合作用產(chǎn)生氧氣，從而增加水體的溶解氧濃度;當(dāng)藻類植物總量過多時(shí)，藻類植物會(huì)阻斷水體與大氣的氣體交換，大大降低水體中的溶解氧濃度，同時(shí)耗氧有機(jī)物大量繁殖，通過呼吸作用消耗水體中大量氧氣，威脅水生物生存。

繪制二水廠、邛海公園、出?？?、青龍寺4處監(jiān)測站點(diǎn)在2003，2006，2010，2014年的總磷含量變化圖（圖4）。

由圖4可以看出：2003～2006年間，邛海水體中總磷含量呈下降趨勢;2006～2010年，邛海水體中總磷含量開始上升，在2010年邛海水體中總磷含量達(dá)到最高值;2010～2014年間，邛海水體中總磷含量呈下降趨勢。

2.3 總 氮

氮元素是水體中藻類植物生長的營養(yǎng)性元素。水體中總氮含量偏高時(shí)，水體中藻類植物會(huì)大量繁殖。當(dāng)藻類植物總量適當(dāng)時(shí)，藻類植物通過光合作用能夠產(chǎn)生氧氣，從而增加水體的溶解氧濃度;當(dāng)藻類植物總量過多時(shí)，藻類植物會(huì)阻斷水體與大氣的氣體交換，大大降低水體中的溶解氧濃度，同時(shí)耗氧有機(jī)物會(huì)大量繁殖，通過呼吸作用消耗水體中大量氧氣，威脅水生物生存。

繪制二水廠、邛海公園、出海口、青龍寺4處監(jiān)測站點(diǎn)在2003，2006，2010，2014年的總氮含量變化圖（圖5）。

由圖5可以看出： 2003～2006年間，邛海水體總氮含量呈上升趨勢;2006～2010年間，邛海水體總氮含量開始下降;2010～2014年間，邛海水體總氮含量呈微弱上升趨勢。

2.4 透明度

水體透明度用來衡量水體能使光線透過的程度，是水質(zhì)評價(jià)的指標(biāo)之一，也是水體營養(yǎng)狀態(tài)評價(jià)的指標(biāo)之一。當(dāng)水體中含泥沙、微生物、懸浮物等物質(zhì)時(shí)會(huì)產(chǎn)生渾濁現(xiàn)象，水體的透明度就會(huì)降低。水體透明度過低，則水體中懸浮物過多，會(huì)大量消耗水體中的氧氣，降低水體溶解氧含量，從而威脅水生物的生存。

繪制二水廠、邛海公園、出海口、青龍寺4處監(jiān)測站點(diǎn)在2003，2006，2010，2014年的水體透明度變化圖（圖6）。

由圖6可以看出：2003～2010年間，4處監(jiān)測站點(diǎn)的邛海水體透明度呈增大趨勢;2010～2014年間，青龍寺、二水廠2處監(jiān)測站點(diǎn)的水體透明度呈減小趨勢，邛海公園監(jiān)測站點(diǎn)的水體透明度呈增大趨勢。

2.5 高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）

化學(xué)需氧量（COD）是指在一定嚴(yán)格的條件下，水中的還原性物質(zhì)在外加強(qiáng)氧化劑的作用下，被氧化分解時(shí)所消耗氧化劑的數(shù)量，可以評價(jià)水體受有機(jī)物污染的狀況。用高錳酸鉀做氧化劑測定的化學(xué)需氧量記為CODMn，稱為高錳酸鹽指數(shù)。

繪制二水廠、邛海公園、出?？凇⑶帻埶?處監(jiān)測站點(diǎn)在2003，2006，2010，2014年的水體CODMn含量變化圖（圖7）。

由圖7可以看出：2003～2006年間，4處監(jiān)測站點(diǎn)CODMn呈增大趨勢。2006～2010年間，邛海公園、出海口2處監(jiān)測站點(diǎn)CODMn呈減小趨勢;青龍寺、二水廠2處監(jiān)測站點(diǎn)CODMn含量呈微弱增大趨勢;2010～2014年間，邛海水體中CODMn均呈減小趨勢。

2.6 富營養(yǎng)化評價(jià)

利用葉綠素a濃度、總磷、總氮、透明度、高錳酸鹽指數(shù)計(jì)算得到邛海水體各年的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)及分級情況如表2所示。

從表2可以看出：2003～2014年，邛海水體的營養(yǎng)狀態(tài)較為穩(wěn)定，基本保持在中營養(yǎng)狀態(tài)。2003年，邛海水體總體呈中營養(yǎng)狀態(tài);2006年，出海口監(jiān)測站點(diǎn)出現(xiàn)了輕度富營養(yǎng)狀態(tài)。這是因?yàn)?003～2006年間，西昌市沒有大型污水處理廠，城市生活污水直接排入邛海，而污水中包含著大量的營養(yǎng)性元素，邛海水體中總氮含量升高，水體中藻類植物大量生長，葉綠素a濃度增大，水體呈現(xiàn)輕度富營養(yǎng)狀態(tài)。2006年，邛海西岸長達(dá)9.1 km的截污干管工程建成，并建設(shè)了配套的污水處理廠，大大減少了排入邛海的城市生活污水量，因此2006～2010年間邛海的水質(zhì)改善明顯，邛海水體恢復(fù)成中營養(yǎng)狀態(tài)。2010～2014年，隨著邛海西岸二、三級截污管網(wǎng)工程的建設(shè)，邛海西岸的保護(hù)進(jìn)一步加強(qiáng)，從邛海西岸流入邛海的城市污水進(jìn)一步減少;同時(shí)隨著2010年邛海濕地恢復(fù)工程的啟動(dòng)，加強(qiáng)了邛海周邊的環(huán)境保護(hù)，邛海的水質(zhì)在此期間有所恢復(fù)，青龍寺監(jiān)測站點(diǎn)呈貧營養(yǎng)狀態(tài)。

4個(gè)水質(zhì)監(jiān)測站點(diǎn)中，出?？诒O(jiān)測站點(diǎn)的水質(zhì)最差，青龍寺監(jiān)測站點(diǎn)的水質(zhì)最優(yōu)。這是由水質(zhì)監(jiān)測站點(diǎn)的空間分布決定的。出?？谖挥谮龊５奈鞅苯?，是邛海的出水口。一方面，出?？谑勤龊Ｋ鲄R集的地方，各處的污染都會(huì)匯集在此處，水質(zhì)惡化;另一方面出?？诰嚯x西昌城區(qū)較近，附近餐飲業(yè)發(fā)達(dá)，部分生活污水、餐飲污水未經(jīng)處理就直接排入邛海，導(dǎo)致此處的水質(zhì)較差，水體中總氮濃度較高。青龍寺位于邛海的東南角，距離西昌城區(qū)較遠(yuǎn)，周圍青山環(huán)繞，受人類活動(dòng)影響較小，因此水質(zhì)最優(yōu)。

3 結(jié)論及建議

本文采用水體中葉綠素含量、總磷含量、總氮含量、透明度、高錳酸鹽指數(shù)5個(gè)指標(biāo)，構(gòu)建了衡量水體富營養(yǎng)化狀態(tài)的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)，利用邛海水質(zhì)監(jiān)測站點(diǎn)數(shù)據(jù)，對邛海2003～2014年的水體富營養(yǎng)化狀態(tài)進(jìn)行了評價(jià)分析，得出結(jié)論及建議如下。

3.1 結(jié) 論

（1）邛海水體的營養(yǎng)化狀態(tài)良好。2003～2014年，邛海水體總體處于中營養(yǎng)狀態(tài)，綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)值處于逐年下降趨勢。

（2）邛海水質(zhì)狀態(tài)較為穩(wěn)定，水質(zhì)呈變好趨勢。2003年邛海的水質(zhì)較差，但是經(jīng)過邛海西岸截污干管及管網(wǎng)工程、邛海濕地恢復(fù)工程的建設(shè)后，邛海水質(zhì)得到持續(xù)改善。

（3）青龍寺監(jiān)測站點(diǎn)的水質(zhì)最優(yōu)，出?？诒O(jiān)測站點(diǎn)的水質(zhì)最差。青龍寺站點(diǎn)距離城區(qū)較遠(yuǎn)，城市人類活動(dòng)對其影響較小，受城市生活污水的影響較小，因此水質(zhì)較好;出?？诒O(jiān)測站點(diǎn)是湖水匯聚的地方，且距離城區(qū)較近，受城市生活污水和邛海周邊餐飲污水的影響較大，因此水質(zhì)較差。

3.2 建議

（1）嚴(yán)格限制生活污水向邛海的排放，動(dòng)態(tài)監(jiān)測水體的富營養(yǎng)化狀態(tài)，防止邛海水體富營養(yǎng)化。生活污水中通常包含著豐富的氮、磷元素，向邛海的大量排放會(huì)導(dǎo)致水體中氮、磷元素的濃度增大，綠色藻類植物大量繁殖，以及葉綠素a的濃度增大。水體中總氮、總磷、葉綠素a濃度的增加，容易導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，從而威脅水生物的生存。因此，必須限制生活污水向邛海的排放，同時(shí)加大對邛海水體中氮、磷元素的觀測，監(jiān)測水體的富營養(yǎng)化狀態(tài)。

（2）加大對邛海西北角出?？诘谋O(jiān)管力度，防止餐飲污水污染邛海。邛海出?？谡军c(diǎn)的水質(zhì)相對最差，水體中總磷、總氮的含量多年偏高。主要原因是岸邊餐飲污水向邛海出?？诘闹苯优欧牛我蚴前哆叀胺仕B(yǎng)魚”的魚塘。因此，要加大對邛海西北角的監(jiān)管力度，實(shí)行不定期檢查，對于污染較為嚴(yán)重的餐飲店，應(yīng)予以關(guān)閉;加大對邛海西北角魚塘的管理，將魚塘肥水作為灌溉用水引入農(nóng)田，經(jīng)過農(nóng)作物吸收后再排放。

（3）建議在青龍寺附近建設(shè)邛海向西昌市集中式供水的取水口。在邛海4個(gè)水質(zhì)監(jiān)測站點(diǎn)中，青龍寺站點(diǎn)的各項(xiàng)水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果均為最優(yōu)。該監(jiān)測站點(diǎn)遠(yuǎn)離城市，附近青山環(huán)繞，因此受人類污染較少，水質(zhì)良好。在青龍寺附近建設(shè)取水口，能夠保證西昌市飲用水的質(zhì)量，讓西昌市居民喝到優(yōu)質(zhì)水。

參考文獻(xiàn)：

[1] 辜曉琬，雷波，肖杰，等. 邛海水質(zhì)變化趨勢及保護(hù)對策研究[J]. 四川環(huán)境， 2013， 32（5）：77-82.

[2] 劉延美，劉守江，曾陽梅. 模糊數(shù)學(xué)在西昌邛海富營養(yǎng)化評價(jià)中的應(yīng)用[J]. 四川環(huán)境， 2011，30（2）：67-70.

[3] 張東坡. 邛海水域變化對西昌氣候的影響[J]. 西昌學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2011，25（2）：38-40.

[4] 楊軍，趙勇，張紅實(shí)，等. 利用衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)分析邛海濕地近50年的變遷[J]. 四川林業(yè)科技， 2013，34（4）：65-68.

[5] 常會(huì)慶， 車青梅. 富營養(yǎng)化水體的評價(jià)方法研究[J].? 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2007（32）：10407-10409.

[6] 顧丁錫. 湖泊富營養(yǎng)化評價(jià)方法[J]. 環(huán)境污染與防治， 1982（3）：15-18.

[7] 張晟，李崇明，魏世強(qiáng)，等. 三峽庫區(qū)富營養(yǎng)化評價(jià)方法探討[J]. 西南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2004， 26（3）：340-343.

[8] 李秋華. 貴州高原水庫富營養(yǎng)化特征及評價(jià)[J]. 貴州師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018， 36（2）：1-8.

[9] 鮑廣強(qiáng)，尹亮，余金龍，等. 基于綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的黑河富營養(yǎng)化評價(jià)[J].? 水土保持通報(bào)， 2018， 38（1）：264-269.

[10] 王明翠，劉雪芹，張建輝. 湖泊富營養(yǎng)化評價(jià)方法及分級標(biāo)準(zhǔn)[J]. 中國環(huán)境監(jiān)測，2002， 18（5）：47-49.

[11] 張寶，劉靜玲. 湖泊富營養(yǎng)化影響與公眾滿意度評價(jià)方法[J]. 水科學(xué)進(jìn)展，2009， 20（5）：695-700.

[12] 王京城，孫世群. 物元分析法在湖泊富營養(yǎng)化程度評價(jià)中的應(yīng)用[J]. 安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)報(bào)，2008， 8（1）：21-23.

[13] 邱林，馮曉波，馮麗云，等. 集對分析法在湖泊水質(zhì)富營養(yǎng)化評價(jià)中的應(yīng)用[J]. 人民長江，2008，39（5）：52-54.

[14] 崔東文. MATLAB神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在湖庫富營養(yǎng)化程度評價(jià)中的應(yīng)用[J]. 環(huán)境研究與監(jiān)測，2012，25（1）：42-48.

[15] 金相燦，屠清瑛. 湖泊富營養(yǎng)化調(diào)查規(guī)范[M]. 北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1990.

（編輯：李 晗）