湖水富营养化的检测评价

来源:http://www.shuizhifenxi.com/ 作者:余氯检测仪 时间:2018-08-06

  为了解秀山县境内酉水河流域湖库水体富营养化状态,选取隘口水库、钟灵水库、宋农水库、石堤水库为研究对象,分析评价了4个水库水质特征及富营养化状态。研究结果表明:4个水库水质状况总体良好,均处于中营养状态,综合营养状态指数范围在33.4~44.6之间,其顺序为宋农水库>石堤水库>钟灵水库>隘口水库;5个研究因子的营养状态指数顺序为TLI(TN)>TLI(chla)>TLI(SD)>TLI(TP)>TLI(CODMn);TN是研究水库富营养化状态的决定性因素。

  1 引言

  随着经济社会的快速发展,工业废水和生活污水的排放量不断增加,大量的N、P等营养盐输入环境水体,引发水体富营养化,造成水生态系统失衡。目前,水体富营养化已成为全球普遍存在的环境问题,尤其是湖泊、水库等封闭或半封闭水体的富营养化已成为全球水污染关注的焦点之一[1]。

  近年来,开展湖泊、水库富营养化的研究报道较多,但主要集中在大中型水库、湖泊、半封闭海湾等。对重庆市大中型水库的调查发现,70%以上的水库达到富营养化[2]。秀山县在重庆市功能区域划分中被定位为渝东南生态保护发展区,区域内水域功能的湖库水体环境保护受到各方关注,但目前尚无对于该区域湖库的富营养研究。因此,选择秀山县境内酉水河流域的湖库(隘口水库、钟灵水库、宋农水库、石堤水库)为研究对象,通过水体富营养化评价法对区域内湖库水质进行分析评价,以期为秀山县湖库富营养化控制和生态环境保护提供参考。

  2 材料与方法

  2.1 样品采样和分析

  以秀山县境内酉水河流域的隘口水库(E:108.8054°,N:28.3259°)、钟灵水库(E:109.0559°,N:28.2841°)、宋农水库(E:109.1117°,N:28.6837°)、石堤水库(E:109.1836°,N:28.7630°)为研究对象,以4个水库的库心为监测点。按照《地表水和污水监测技术规范》(HJ/T 91-2002)[3]的技术要求,采用有机玻璃采样器,于2016年3月~2017年2月分别在4个水库采集水样。选择《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)[4]中规定的方法进行测定,其中总氮(TN)、总磷(TP)、叶绿素a(chal)等采用可见分光光度计进行测定,高锰酸盐指数(CODMn)采用滴定法测定,透明度(SD)采用塞氏盘法测定。选择总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(CODMn)、叶绿素a(chal)、透明度(SD)等5项指标进行水体富营养化评价。

  2.2 评价方法

  水体富营养化评价的方法采《地表水环境质量评价办法(试行)》中规定的综合营养状态指数法(TLI(∑))进行,评价指标包括总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(CODMn)、叶绿素a(chal)、透明度(SD)等5个指标,其计算公式如下:

  3 结果与讨论

  3.1 水质结果及特征

  研究流域4个水库水体中总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(CODMn)、叶绿素a(chal)、透明度(SD)等5个指标的含量及特征见表3。按《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ级标准评价,4个水库水体中CODMn浓度范围为0.05~2.2 mg/L,符合Ⅲ�标准限值要求,有研究表明,当CODMn浓度超过4 mg/L时,水体受有机污染[5],测定结果表明:4个水库CODMn浓度均小于4mg/L,说明研究水库未受有机污染;TP浓度范围为0.01~0.04mg/L,符合Ⅲ级标准限值要求;TN浓度范围为1.15~5.24 mg/L,超标率为100%,其中宋农水库TN均值为3.80 mg/L,表明受N影响最为明显。根据《地表水环境质量评价办法(试行)》的规定,湖库TN指标作为参考指标进行单独评价,故剔除TN的影响,研究的4个水库水体中TP、CODMn浓度均低于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类标准限值,说明湖库水环境质量状况总体良好。

  从各因子变异系数看,5个研究因子变异系数顺序为:TN>TP>CODMn>chal>SD,其变异系数范围为:5.8%~61.3%,其中TN和TP的变异系数分别为61.3%和52.7%,表明研究水体已经受到人为活动的明显影响[6],同时反映出TN和TP受人为因素影响较为明显。有研究表明,当水体中ρ(TN)/ρ(TP)在12∶1~13∶1范围内时,藻类最容易生长,当该比值小于4时, N元素成为水体富营养化的限制性因素[7]。对研究湖库水体中TN/TP计算发现:其比值在70~95,故4个水库中N元素不是发生富营养化的限制性因素。综上所述,TN和TP受人为影响较为明显,应加强流域内湖库水体中TN和TP的控制,尤其是TN的防治。

  3.2 富营养化评价

  由表4可以看出,隘口水库、钟灵水库、宋农水库、石堤水库4个水库均处于中营养水平,综合营养状态指数范围在33.4~44.6之间,其顺序为宋农水库>石堤水库>钟灵水库>隘口水库。

  根据世界经济合作与发展组织(OECD)富营养化单因子(chla)评价标准(chla<3 mg/m3为贫营养,3~11 mg/m3为中营养,11~78 mg/m3为富营养,>78 mg/m3为严重富营养)[8],结合表3结果,叶绿素a(chla)浓度范围为3.22~7.01 mg/L,也说明研究的4个水库处于中营养水平。研究的各项营养状态指数占综合营养状态指数的比重发现:5个因子所占比重顺序为TLI(TN)>TLI(chla)>TLI(SD)>TLI(TP)>TLI(CODMn),其中TLI(TN)、TLI(chla)和TLI(SD)分别占30.7%、29.4%和21.2%,TLI(TP)占15.3%,TLI(CODMn)所占比重最小为3.4%;说明TN是研究水库富营养化状态的决定性因素,这与前节水质结果与特征分析结果基本一致,故应加强研究水体中N元素的输入控制。

  4 结论

  (1)研究期间,隘口水库、钟灵水库、宋农水库、石堤水库等4个水库水质状况总体良好。4个水库水体中TP、CODMn浓度均低于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类标准限值。

  (2)综合富营养化评价法结果表明,4个水库水体均处于中营养状态,综合营养状态指数范围在33.4~44.6之间,其顺序为宋农水库>石堤水库>钟灵水库>隘口水库。

  (3)5个研究因子的营养状态指数顺序为:TLI(TN)>TLI(chla)>TLI(SD)>TLI(TP)>TLI(CODMn),说明TN是研究水库富营养化状态的决定性因素。

  参考文献:

  [1]张宗庆,张永江,冉 丹,等. 黔江区小南海湖水不同季节的磷形态分布特征[J].贵州师范大学学报(自然科学版),2015,33(3):19~22.

  [2]刘景红,张 晟.重庆市水库富营养化调查及评价[J].水土保持学报,2005,19(4):131~1341.

  [3]HJ/T 91-2002.地表水和污水监测技术规范[S].北京:环境保护部,2002.

  [4]GB 3838-2002.地表水环境质量标准[S].北京:国家标准出版社,2002.

  [5]金相灿,屠清英.湖泊富营养化调查规范[M].北京:中国环境科学出版社, 1990, 286~3021.

  [6]王 波,刘晓青,冯昌伟.芜湖市部分市售蔬菜重金属含量及其健康风险研究[J].中国农学通报,2011,27(31):143~146.

  [7]彭近新,陈慧君.水质富营养化与防治[M] .北京:中国环境出版社, 1988.

  [8]Organization for Economic Cooperation and Development Eutrophication of waters monitoring, assessment and control[M].Paris:OECD,1982.

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