天津濱海地區(qū)景觀水體富營養(yǎng)化特征及成因分析

鄭劍鋒　 賈澤宇

摘要 [目的]研究天津濱海地區(qū)景觀水體富營養(yǎng)化的特征及成因。[方法]根據(jù)2013年3～9月天津濱海地區(qū)典型景觀水體——清凈湖富營養(yǎng)化監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法，對清凈湖景觀水體的營養(yǎng)狀態(tài)及其成因進行評價與分析。[結(jié)果]清凈湖景觀水體屬中-重度富營養(yǎng)化水平，綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)隨季節(jié)變化十分明顯，呈春季低、夏秋季高，尤其是7、8月較為嚴重，為重度富營養(yǎng)狀態(tài)；富營養(yǎng)化成因分析表明，雨水、再生水補水攜帶的污染物聚積及高氮磷底泥釋放是清凈湖景觀水體富營養(yǎng)化加劇的主要原因。[結(jié)論]該研究為天津濱海地區(qū)景觀水體富營養(yǎng)化防治提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 清凈湖；富營養(yǎng)化；綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；成因分析；特征

中圖分類號 S181.3 文獻標識碼

A 文章編號 0517-6611（2014）08-02436-02

Analysis on the Eutrophication Characteristics and Cause of Landscape Water Body in Coastal Area of Tianjin

ZHENG Jianfeng et al （School of Environmental and Municipal Engineering， Tianjin Chengjian University， Tianjin 300384； Tianjin Key Laboratory of Aquatic Science and Technology， Tianjin 300384）

Abstract [Objective] The research aimed to study the eutrophication characteristic and cause of landscape water body in coastal area of Tianjin. [Method] Based on the eutrophication monitoring data of Qingjing Landscape Lake in coastal area of Tianjin from March to September in 2013， the eutrophication level and cause of Qingjing Landscape Lake were analyzed by the comprehensive trophic level index （TLI） method. [Result] The eutrophication level of Qingjing Landscape Lake was moderate - severe eutrophication， and the TLI changes with the seasons was very obvious，the TLI values was low in spring，and high in summer and autumn.In especial Qingjing Landscape Lake were at severe eutrophication level in July and August. The primary causes of serious eutrophication were nutrients accumulation from rainwater runoff， reuse water and sediment. [Conclusion] The study provides the theoretical basis for prevention and cure of eutrophication in coastal area of Tianjin.

Key words Qingjing Landscape Lake； Eutrophication； Comprehensive trophic level index； Cause analysis； Characteristic

隨著城市居民生活水平不斷提高，人們對城市景觀水體的休閑娛樂功能要求越來越高。天津?qū)俚Y源匱乏的嚴重缺水城市，生態(tài)用水需求難以保障，其景觀水體水量消耗補充多來自于城市雨水徑流、再生水等低質(zhì)水源，加之人類的生產(chǎn)生活的影響及封閉的水環(huán)境，其富營養(yǎng)化及由此帶來的水華問題十分普遍[1-3]。掌握水體富營養(yǎng)化動態(tài)特征及成因，可使富營養(yǎng)化防治工作更具針對性，由此該研究以天津市濱海地區(qū)景觀水體—清凈湖為研究對象，利用該湖2013年3～9月富營養(yǎng)化監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法，對其富營養(yǎng)化的特征及成因進行分析，以期為其富營養(yǎng)化防治提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 清凈湖簡介 清凈湖位于天津濱海地區(qū)，距渤海海岸線不足1 km，由清凈湖核心水域和薊運河故道組成，水面面積2.58 km2，平均水深2 m，常水位蓄水量約560萬 m3。由于天津淡水資源極度缺乏，其補水水源以城市雨水徑流和再生水為主，富營養(yǎng)化防治一直是其水質(zhì)管理的重點和難點。

1.2 研究方法 該研究于2013年3～9月開展清凈湖富營養(yǎng)化專項監(jiān)測，分別在清凈湖核心水域、清凈湖-薊運河故道連通處和薊運河故道布設(shè)A、B、C 3個監(jiān)測點（圖1），監(jiān)測方法參照《水和廢水監(jiān)測分析方法》[4]，每月監(jiān)測2～4次。水質(zhì)監(jiān)測指標包括透明度、總氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù)和葉綠素a共5項水質(zhì)指標。其中，透明度采用塞氏盤在現(xiàn)場測定，其余水質(zhì)指標在實驗室測定，測試方法參照《水和廢水監(jiān)測分析方法》[4]。

富營養(yǎng)化評價采用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法（TLI），具體方法參見中國環(huán)境監(jiān)測總站制定的《湖泊（水庫）富營養(yǎng)化評價方法及分級技術(shù)規(guī)定》[5]。

圖1 水體采樣點示意圖

2 結(jié)果與分析

2.1 清凈湖水質(zhì)變化特征

2.1.1 透明度。由圖2a可知，監(jiān)測期間清凈湖透明度變化范圍為0.2～0.5 m，均值為0.35 m，呈A監(jiān)測點>C監(jiān)測點>B監(jiān)測點的空間分布。若根據(jù)富營養(yǎng)化單因子評價（透明度）和分級標準，清凈湖為中度富營養(yǎng)水平。

注：a.透明度；b.高錳酸鹽指數(shù)；c.總氮；d.總磷；e.葉綠素a。

圖2 2013年3～9月清凈湖水質(zhì)動態(tài)變化

2.1.2 高錳酸鹽指數(shù)。清凈湖高錳酸鹽指數(shù)隨時間變化較明顯，監(jiān)測期間最大值出現(xiàn)在7月，最小值出現(xiàn)在3月，均值為21.9 mg/L，呈C監(jiān)測點>B監(jiān)測點>A監(jiān)測點（圖2b）。根據(jù)高錳酸鹽指數(shù)單因子富營養(yǎng)化評價，清凈湖為富營養(yǎng)化水體，尤其是6～9月為重度富營養(yǎng)化。

2.1.3 總氮、總磷。氮、磷是水體富營養(yǎng)化發(fā)生的最主要營養(yǎng)鹽因子，清凈湖的總氮和總磷主要來自周圍雨水匯流及再生水補水，監(jiān)測期間總氮范圍為0.90～9.96 mg/L，均值為4.50 mg/L，總磷為0.02～0.35 mg/L，均值為0.12 mg/L（圖2c、d），無論從總氮濃度還是總磷濃度來判斷，清凈湖已經(jīng)發(fā)生富營養(yǎng)化。氮、磷空間分布均呈C監(jiān)測點>B監(jiān)測點>A監(jiān)測點的空間分布，這主要是由于湖心水域（A監(jiān)測點）水體流動性好，水體更新周期短，水質(zhì)較好，而C監(jiān)測點水體流動性較差，導(dǎo)致氮磷等污染物聚集。

2.1.4 葉綠素a。清凈湖水體中葉綠素a濃度隨季節(jié)變化明顯，呈夏秋季高、春季較低的“峰臺”型分布。6～9月葉綠素a濃度處于較高水平，峰值出現(xiàn)在6月初、7月末和9月初。從空間分布（圖2e）來看，監(jiān)測點A的葉綠素a濃度變化范圍為2.06～33.69 μg/L，均值為14.80 μg/L；監(jiān)測點B變化范圍為20.84～168.72 μg/L，均值為69.08 μg/L；監(jiān)測點C變化范圍為21.17～358.15 μg/L，均值為72.62 μg/L。葉綠素a濃度水平呈C監(jiān)測點>B監(jiān)測點>A監(jiān)測點的分布，其主要原因是緩流區(qū)或死水區(qū)氮、磷營養(yǎng)鹽累積嚴重，藻類快速生長繁殖導(dǎo)致葉綠素a水平較高。

2.2 清凈湖富營養(yǎng)化評價

根據(jù)中國環(huán)境監(jiān)測總站制定的《湖泊（水庫）富營養(yǎng)化評價方法及分級技術(shù)規(guī)定》[5]，選取葉綠素a（Chla）、總磷（TP）、總氮（TN）、透明度（SD）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）共5項水質(zhì)指標，采用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法（TLI）對清凈湖營養(yǎng)水平進行評價。由圖3可見，3個監(jiān)測點TLI值的范圍分別為A監(jiān)測點49.8～68.4、B監(jiān)測點61.7～83.2、C監(jiān)測點64.6～88.0，表明清凈湖已發(fā)生不同程度的富營養(yǎng)化。其中，A監(jiān)測點3～6月為輕度富營養(yǎng)狀態(tài)，7、8月達到中度富營養(yǎng)狀態(tài)；B監(jiān)測點5、6月多為中度富營養(yǎng)，3、4、7、8為重度富營養(yǎng)；C監(jiān)測點富營養(yǎng)化較為嚴重，整個監(jiān)測期間均為重度富營養(yǎng)狀態(tài)。3個監(jiān)測點綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)大小順序依次為C監(jiān)測點>B監(jiān)測點>A監(jiān)測點，表明湖心水域富營養(yǎng)化程度較輕，而C監(jiān)測點的緩流區(qū)富營養(yǎng)化較為嚴重。

圖3 2013年3～9月清凈湖綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)

2.3 清凈湖富營養(yǎng)化成因分析 清凈湖水體營養(yǎng)級別基本在中度富營養(yǎng)至重度富營養(yǎng)之間，其主要原因為：①清凈湖景觀水體是缺水城市典型淺水景觀湖，平均水深僅為1.8 m，水體相對封閉，水流動性差，水體更新周期長，水體自凈能力較弱，在陽光、溫度、營養(yǎng)鹽等條件適宜藻類生長的環(huán)境條件下，極易加劇水體富營養(yǎng)化，甚至爆發(fā)水華[6-7]。②清凈湖