校园人工湖水质监测及富营养化状况评价

2023.05.04

洪钰婷王尉铭谢童冯佳

摘要：通过对校园人工湖进行采样监测，运用综合营养状态指数法和营养评分法对其富营养化程度进行评价分析，并对两种评价方法进行比较。结果显示校园水体处于中度富营养状态。综合营养状态指数法和营养评分法的评价结果大体一致，但综合营养状态指数法更符合水体实际情况。

关键词：水质监测;水体富营养化;综合营养指数法;评分法

人工湖泊、池塘、水池等各类人工景观水体是人们工作学习之余重要的休闲场所，对周边的生态系统、气候调节也有着积极影响。随着氮磷等营养元素含量的增加，浮游植物过度繁殖，导致初级生产与次级生产比例失衡的现象[1，2]，水体富营养化也随之产生。水体富营养化本是湖泊演化过程中的一种自然现象，这种演化是十分缓慢的，但由于人类活动的影响，大大加速了这一进程，严重影响水环境质量和功能，破坏了生态平衡，造成经济损失[3]。全世界的湖泊都不同程度地面临着富营养化的威胁[4]。据统计，全球约有75%以上的封闭水体存在富营养化问题[5，6]。景观水体由于水域面积小、水体流动性差，易受周围环境影响，水体自净能力差，这些缺点更易导致水体富营养化，致使水体丧失原有的使用价值，并对周围居住工作的人们造成十分恶劣的影响。因此对水体水质进行动态跟踪监测并对其富营养化状况加以研究具有极其重要的意义，为校园水体环境的持续改进提供数据参数，为后续治理措施提供参考。

一、材料与方法

（一）采样点布设及水样采集

校园水体为一人工湖，水深0.5米～2米（m），有两处外部水源汇入，来自于北面山上的小水库，一个出口，湖中心有三个小岛。

按照《水质采样方案设计技术规定》（HJ495―2009）校园人工湖共布设8个采样点。根据《水质湖泊和水库采样技术指导》（GBT 14581―1993）规定，在水面以下0.5m处用有机玻璃采水器采集水样于500mL或1500mL聚乙烯取样瓶，存放于4℃冰箱中。

（二）水质指标的测定

根据《水与废水监测分析方法（第四版）》测定水样中叶绿素（Chla）、总磷（TP）、总氮（TN）、高锰酸盐指数（CODMn）、化学需氧量（CODCr）的含量。具体方法如下表。

（三）综合营养状态指数法

二、结果与分析

（一）水质指标测定结果及其相关性

按照第一部分1节中的采集方法，分别在2008年12月、2009年03月、2009年07月、2009年10月对布设的8个采样点进行水样采集，并按照第一部分2节中所述的监测分析方法对各水质指标进行测定，从检测结果可以看出，各水质指标具有不同的时间、空间分布性。透明度夏季最低，平均0.32m;春季最高，比夏季提高56%。总氮秋季最低，平均为4.98mg/L;夏季高达9.27mg/L。总磷冬季最高，平均为0.13mg/L;秋季最低为0.05mg/L。叶绿素a夏季最高，平均为95.64mg/L;春季最低，下降到24.78mg/L。高锰酸盐指数夏季最高，平均为1095mg/L;冬季最低，为6.61mg/L。不同监测点由于周边环境的不同，各项指标差异显著，呈现出不同的污染特征。同时从总氮、总磷、高锰酸盐指数与透明度的相关性分析可知，总氮与总磷呈中度负相关，与高锰酸盐指数呈中度正相关，与透明度呈低度正相关;总磷与高锰酸盐指数呈中度负相关，与透明度呈低度负相关;高锰酸盐指数与透明度无相关关系。

（二）綜合营养状态指数法评价

按照第一部分3节所述的综合营养状态指数法评价的操作步骤，对校园水体2018.12至2019.10的水质监测结果进行水体富营养化的评价，其营养状态的评价结果可知，校园水体冬季处于轻度或中度富营养化状态;春季和秋季处于中度富营养化状态，夏季处于中度或重度富营养化状态。在参与评价的各项指标中，总氮的贡献值最大。

（三）营养评分法评价

按照第一部分4节所述的营养评分法的操作步骤，对校园水体2018.12至2019.10的水质监测结果进行水体富营养化的评价，其营养状态的评价结果可知校园水体各个监测点在不同季节都已经达到富营养程度，且总氮含量决定了水体的富营养化状态。

（四）综合营养状态指数法与营养评分法比较

对比分析上述两种评价方法的结果数值可发现，当SD>0.4198m时TIL（SD）>M（SD），当SD<0.4198m时TIL（SD）

对比两者评价结果，营养评分值略大于综合营养指数值。这是因为综合营养指数法是以一套参数为基础的评价方法，营养指数与各指标间并不呈线性关系，而是更为复杂的函数关系;而且与营养评分法相比，不同指标的营养指数对总体的评价结果贡献值所占的比重更有侧重。营养评分计算简便，不受指标项目的限制，但是受单一参数的影响大;同时营养评分法的评分值与其指标值成阶段性的线性关系，不利于更好体现实际富营养化过程中的实际情况。

三、讨论

根据调查结果发现，校园水体西北主入水口水源为山上的一个小型水库，水库附近有一个种植基地，其中施用的部分肥料会随雨水进入水体，造成氮磷等营养物质进入水体。周边生活服务区产生的废水、水体中鸭鹅的活动产生的排泄物等也是水体总氮的来源。由于人工湖面积较小，生态系统稳定性较差，同时降雨形成的地表径流在流经商业区、住宅区、街道、停车场时，地表聚集的一系列污染物，人为活动带来的外源污染物输入，使得水体营养过剩，超过生物的生产力[8]。

要有效控制校园水体的富营养化状况，一方面需减少外部营养物质输入，另一方面可适量种植合适的水生植物以吸收氮磷，在夏季，可以通过安装曝气装置，加快水体溶解氧的更新，改善水体的充氧条件，以加速有机物的分解，提高水体的自净能力，避免富营养化情况的发生。

参考文献：

[1]Qin B Q，Gao G，Zhu G W，et al.Lake eutrophication and its ecosystem response[J].Chinese Science Bulletin，2013，58：961-970.

[2]Yang X E，Wu X，Hao Y et al.Mechanisms and assessment of water eutrophication[J].Journal of Zhejiang University Science B，2008，9（3）：197-209.

[3]苏玲.水体富营养化[J].世界环境，1994，1：23-26.

[4]Vollenweider R A.1981.Water Qual.Bull.1981，6（3），59-62.

[5]Freedman B.2002.Evironmental ecology[M].Sandiege：Academic Press.

[6]郑晓红，汪琴.淀山湖水质状况及富营养化评价[J].环境监测管理与技术，2009，21（2）：68-70.

[7]金璨，张文涛，孙卓.湖库富营养化评价方法和分级标准的讨论[J].贵州水力发电，2011，25（5）：4-6.

[8]汪嘉杨，郭倩，余静，等.城市景观水体富营养化评价的升半Г型分布指数公式[J].环境科学学报，2017，3：373-379.

基金项目：2019年01月浙江农林大学校级科研训练项目“东湖底泥沉积物中污染物的测定、形态及分布规律解析”（KX20180087）