濟(jì)寧南四湖水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)及防治對(duì)策研究

于光金，商 博，王桂勛，劉 菁

（山東省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，山東 濟(jì)南 250101）

濟(jì)寧南四湖水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)及防治對(duì)策研究

于光金，商 博，王桂勛，劉 菁

（山東省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，山東 濟(jì)南 250101）

以2012年南四湖水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，采用修正的卡森指數(shù)法（TSIM）對(duì)南四湖水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，修正卡森指數(shù)的評(píng)價(jià)結(jié)果為T(mén)SIM=56.04，南四湖已達(dá)到富營(yíng)養(yǎng)化的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，從工業(yè)廢水、生活污水排放、底質(zhì)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、漁業(yè)養(yǎng)殖的影響方面分析了水體富營(yíng)養(yǎng)化的原因，從減少外源污染物、應(yīng)用生物措施和發(fā)展健康水產(chǎn)養(yǎng)殖模式三個(gè)方面提出了南四湖水體富營(yíng)養(yǎng)化的防治對(duì)策。

南四湖；湖泊富營(yíng)養(yǎng)化；修正的卡森指數(shù)法；評(píng)價(jià)

Abstract：Based on the monitoring data of Nansi Lake in 2012,the water quality of Nansi Lake was evaluated using the modified Carson index(TSIM).The results showed that the modified Carson indexes of evaluation results are TSIM=60.08,Nansi Lake has reached the standards of eutrophication.According to the evaluation results,the causes of water eutrophication were analyzed from the industrial wastewater,domestic sewage discharge,agricultural production and aquaculture,proposed the control measures from the three aspects of reducing exogenous pollutants,adopting biological measures and developing a healthy aquaculture model.

Key words： Nansi Lake； lake eutrophication； Carson index correction； evaluation

水體富營(yíng)養(yǎng)化已成為世界范圍內(nèi)普遍存在的環(huán)境問(wèn)題已引起世界各國(guó)的普遍關(guān)注，水體富營(yíng)養(yǎng)化不僅會(huì)使水體喪失其應(yīng)有功能，而且會(huì)嚴(yán)重破壞水體的生態(tài)平衡，使水質(zhì)惡化，從而使水體不能滿足生產(chǎn)功能和生活需要，制約人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[1]。南四湖位于山東省濟(jì)寧市境內(nèi)，是我國(guó)北方最大的淡水湖，也是南水北調(diào)東線輸水干線。南四湖流域?qū)儆诨春恿饔蜚暨\(yùn)水系，流域總面積31 700 km2，通過(guò)河流匯集蘇、魯、豫、皖4省32個(gè)縣市區(qū)的來(lái)水。南四湖是一個(gè)多用途的水體，具有飲用水源、洪水控制、水產(chǎn)水運(yùn)、污水排放、農(nóng)業(yè)水源等作用。多年來(lái)，由于沒(méi)有對(duì)生態(tài)保護(hù)與環(huán)境治理和綜合開(kāi)發(fā)進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，廢污水大多未經(jīng)任何處理直接或間接排入入湖河道，造成部分河道和湖區(qū)的部分水域污染，并且湖泊內(nèi)水環(huán)境出現(xiàn)了不同程度的富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象。因此，研究南四湖水環(huán)境富營(yíng)養(yǎng)化狀況，提出相應(yīng)的防治措施具有重要的社會(huì)意義。

1 評(píng)價(jià)方法

水體富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)，即通過(guò)與水體營(yíng)養(yǎng)狀況有關(guān)系的葉綠素、總氮、總磷、透明度以及高錳酸鹽指數(shù)等指標(biāo)以及這些指標(biāo)之間的相互關(guān)系對(duì)水體的營(yíng)養(yǎng)狀況進(jìn)行準(zhǔn)確、客觀的評(píng)價(jià)。我國(guó)水體富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)的主要方法有：參數(shù)法、營(yíng)養(yǎng)狀況指數(shù)法（卡爾森營(yíng)養(yǎng)狀況指數(shù)法TSI）、特征評(píng)價(jià)法、修正的營(yíng)養(yǎng)狀況指數(shù)法、中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站發(fā)布的綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法（TSI）以及營(yíng)養(yǎng)度評(píng)分法等[2]。根據(jù)南四湖流域的水質(zhì)特征以及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，本研究采用修正的卡森指數(shù)法（TSIM）來(lái)進(jìn)行南四湖水體富營(yíng)養(yǎng)化的分析和評(píng)價(jià)。

修正的卡森指數(shù)法（TSIM），就是通過(guò)以葉綠素a的濃度作為營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的基準(zhǔn)，采用0～100之間的數(shù)值對(duì)湖庫(kù)水體的營(yíng)養(yǎng)狀況進(jìn)行分級(jí)。其中，指數(shù)值小于30的為貧營(yíng)養(yǎng)，30～50之間的為中營(yíng)養(yǎng)，50～100之間的即為富營(yíng)養(yǎng)。指數(shù)值處于同一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的情況下，數(shù)值越高，富營(yíng)養(yǎng)化程度就越嚴(yán)重。

修正的卡森指數(shù)計(jì)算公式如下：

2 結(jié)果與評(píng)價(jià)

2.1 南四湖水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果

2012年，南四湖水體水質(zhì)年均值各點(diǎn)位的監(jiān)測(cè)值見(jiàn)表1。由表1可知，南四湖水體的TN含量在1.504～1.811 mg/L之間，平均值為1.666 mg/L，超過(guò)地表水Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；TP含量在0.06～0.079 mg/L之間，平均值為0.07 mg/L，超過(guò)地表水Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；CODMn含量在4.85～5.55 mg/L之間，平均值為5.158 mg/L，為地表水Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。將所測(cè)得的各項(xiàng)水環(huán)境指標(biāo)數(shù)據(jù)與湖泊營(yíng)養(yǎng)類型標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)照（見(jiàn)表2），可以發(fā)現(xiàn)南四湖水體的總氮含量已超過(guò)重富營(yíng)養(yǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，超標(biāo)0.28倍；總磷達(dá)到富營(yíng)養(yǎng)化的標(biāo)準(zhǔn)，超標(biāo)0.01倍；CODMn在中營(yíng)養(yǎng)型的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。

表1 南四湖水質(zhì)狀況

表2 湖泊營(yíng)養(yǎng)類型標(biāo)準(zhǔn) mg/L

2.2 修正的卡森指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果

由表3可知，南四湖水體5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的TSIM（SD） 在68.95～73.76之間，平均為71.24；TSIM（chl） 在47.66～49.76之間，平均為48.88；TSIM（TP）在45.34～49.87之間，平均為48.01。其中，TSIM（chl）和TSIM（TP）符合中營(yíng)養(yǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，TSIM（SD） 達(dá)到富營(yíng)養(yǎng)化的標(biāo)準(zhǔn)。TSIM在53.98～57.73之間，平均為56.04，說(shuō)明南四湖水質(zhì)已達(dá)到富營(yíng)養(yǎng)化標(biāo)準(zhǔn)，5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的富營(yíng)養(yǎng)化程度依次為南陽(yáng)＞前白口＞大捐＞島東＞二級(jí)壩。

表3 修正的卡森指數(shù)（TSIM）評(píng)價(jià)結(jié)果

3 水體富營(yíng)養(yǎng)化的原因分析

3.1 工業(yè)廢水、生活污水的大量排入

南四湖周邊城市集中，人口密集，經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，多年延續(xù)的高消耗、高污染的粗放型經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，使得南四湖流域內(nèi)結(jié)構(gòu)性污染嚴(yán)重，部分工業(yè)有機(jī)廢水經(jīng)處理后直接或間接排入南四湖，造成湖泊局部水質(zhì)污染。特別是城市、農(nóng)村大量生活污水的排放最終匯入南四湖，點(diǎn)源、面源污染造成湖泊水體中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不斷富集，使南四湖水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的負(fù)荷量增加。

3.2 南四湖水體底質(zhì)的影響

南四湖水體深度相對(duì)較淺，陽(yáng)光的穿透性較好，水溫適宜，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)易釋放。含氮、磷的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入湖泊后，使某些藻類爆發(fā)性生長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)不斷代謝，湖底積累大量淤泥。受風(fēng)浪影響，底泥被攪動(dòng)，懸浮物被快速釋放。逐年的積累，使得底質(zhì)中的營(yíng)養(yǎng)鹽物質(zhì)成為引起南四湖水體富營(yíng)養(yǎng)化的原因之一。

3.3 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和漁業(yè)養(yǎng)殖的影響

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，南四湖流域化肥和農(nóng)藥使用量及畜禽養(yǎng)殖廢棄物日漸增加?；手饕獮榈屎土追?，農(nóng)藥主要為有機(jī)磷、聚脂類和有機(jī)氮等，通過(guò)降雨徑流沖刷和滲透作用，氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)最終輸送到南四湖。養(yǎng)殖戶在湖泊中清除水草，大片圈占湖泊進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖，在一定程度上給南四湖的富營(yíng)養(yǎng)化創(chuàng)造了條件。漁業(yè)養(yǎng)殖的發(fā)展、人為投放的魚(yú)餌以及魚(yú)類的排泄物給湖泊水體帶來(lái)了大量的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

4 防治對(duì)策

采用修正的卡森指數(shù)法和綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)評(píng)價(jià)的結(jié)果都表明，南四湖水域水質(zhì)已經(jīng)達(dá)到輕度或中度富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。湖庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化的防治是水污染治理中一個(gè)十分棘手的問(wèn)題，目前主要是從控制外源污染物的輸入和減少內(nèi)源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)負(fù)荷兩方面來(lái)控制湖庫(kù)的富營(yíng)養(yǎng)化[3]。針對(duì)南四湖特點(diǎn)，為控制和減少南四湖水體污染，改善水體生態(tài)環(huán)境，對(duì)南四湖水體富營(yíng)養(yǎng)化的防治提出以下對(duì)策和建議：

4.1 減少外源污染物的輸入

主要是從入湖河流污染物、沿湖面源污染物和湖泊養(yǎng)殖區(qū)污染物的控制這三個(gè)方面入手。對(duì)于入湖河流污染物的控制，主要途徑是改變沿河兩岸的工業(yè)、礦業(yè)生產(chǎn)方式，積極推行清潔生產(chǎn)。沿湖面源污染物主要由湖邊農(nóng)田施肥或者噴灑農(nóng)藥所致。在降雨過(guò)程中，田中的化肥、農(nóng)藥一部分隨地表徑流匯入湖中，是造成湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因之一。因此，要減少這種面源污染，控制農(nóng)藥和化肥的使用量，同時(shí)適當(dāng)將部分農(nóng)田退耕還林、還草。南四湖是山東省重要的淡水漁業(yè)基地之一，素有“生態(tài)寶庫(kù)”的美稱。養(yǎng)殖過(guò)程中，魚(yú)料施用過(guò)量不僅浪費(fèi)，而且造成水體污染。所以應(yīng)該適當(dāng)用料，并定期對(duì)養(yǎng)殖區(qū)進(jìn)行打撈，從而保持養(yǎng)殖區(qū)的清潔。

4.2 應(yīng)用生物措施

有選擇地引進(jìn)優(yōu)良水生植物品種，利用水生植物生長(zhǎng)過(guò)程中吸收磷、氮等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的方法，來(lái)控制水體富營(yíng)養(yǎng)化，如利用菹草、鳳眼蓮、菱、伊樂(lè)藻等來(lái)吸收磷、氮[4-6]。應(yīng)用浮床陸生植物治理水體富營(yíng)養(yǎng)化是一種新的技術(shù)路線，可通過(guò)利用陸生植物浮床水稻、花卉、蔬菜等的根系，吸收、降解、富集營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[7，8]。研究當(dāng)?shù)赜幸嫖⑸镏苿ㄟ^(guò)降解水體中有機(jī)污染物來(lái)凈化養(yǎng)殖水體，修復(fù)養(yǎng)殖水域的生態(tài)環(huán)境[9]。以上生物措施都能很好地起到控制水體富營(yíng)養(yǎng)化、凈化水質(zhì)的作用。

4.3 發(fā)展健康水產(chǎn)養(yǎng)殖模式

根據(jù)南四湖特點(diǎn)，建立適合南四湖的生物鏈有機(jī)養(yǎng)殖模式，實(shí)現(xiàn)生態(tài)養(yǎng)殖。同時(shí)，加強(qiáng)湖區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖管理，合理控制養(yǎng)殖規(guī)模，制定南四湖水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展規(guī)劃等，從而減少水產(chǎn)養(yǎng)殖污染，凈化養(yǎng)殖水體，控制南四湖水體富營(yíng)養(yǎng)化。

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（編輯：程 ?。?/p>

Research on Eutrophic Evaluation and Control Measures for Nansi Lake

Yu Guangjin,Shang Bo,Wang Guixun,Liu Jing
（Environmental Monitoring Central Station of Shandong Province,Jinan Shandong 250101,China）

X824

A

1008-813X（2013）06-0054-03

10.3969 /j.issn.1008-813X.2013.06.016

2013-09-06

國(guó)家科技重大專項(xiàng)子課題《全國(guó)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化區(qū)域差異性調(diào)查及其演化規(guī)律研究》（2009ZX07106-001-001）

于光金（1983-），男，山東萊蕪人，畢業(yè)于山東師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)，碩士，助理工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。