太湖富營(yíng)養(yǎng)化主要指標(biāo)及營(yíng)養(yǎng)水平變化分析 太湖富營(yíng)養(yǎng)化

太湖富營(yíng)養(yǎng)化主要指標(biāo)及營(yíng)養(yǎng)水平變化分析 太湖富營(yíng)養(yǎng)化 第25卷第4期xx年8月 水資源與水工程學(xué)報(bào) Journal of Water esourcesWater Engineering Vol25No4Aug ，xx DOI ：1011705/jissn1672643Xxx04001 太湖富營(yíng)養(yǎng)化主要指標(biāo)及營(yíng)養(yǎng)水平變化分析 12，31224 呂學(xué)研，吳時(shí)強(qiáng)，張?jiān)?，周冬卉，楊倩倩，劉曉華 （1江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，江蘇南京210036；2南京水利科學(xué)研究院，江蘇南京210029； 3水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210029；4江蘇省環(huán)境工程咨詢中心，江蘇南京210036）摘 要：分析了太湖1980xx年富營(yíng)養(yǎng)化水質(zhì)指標(biāo)的變化情況，同時(shí)利用水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)結(jié)果，分析了xxxx年不同湖區(qū)營(yíng)養(yǎng)水平的變化特征。結(jié)果表明：太湖富營(yíng)養(yǎng)化水質(zhì)指標(biāo)整體呈上升趨勢(shì)，雖然TN 和TP 在 +1996年后開始降低，N 和Chl-a 的最高值出現(xiàn)在xx年；TN 和NH 4+-N 具有相似的月間但仍處于較高水平；NH 4-+ a 呈單峰的月間變化特征，N 的極值較TN 提前一個(gè)月出現(xiàn)；COD Mn 和Chl-但是NH 4-變化特征，而TP 的月間變化呈 雙峰特征。西部沿岸區(qū)和五里湖的水質(zhì)改善明顯，梅梁湖、竺山湖和南部沿岸區(qū)水質(zhì)改善不明顯，東部沿岸區(qū)和東太湖水質(zhì)呈惡化趨勢(shì)。太湖不同湖區(qū)富營(yíng)養(yǎng)水質(zhì)出現(xiàn)頻次的月變化特征也非常明顯。關(guān)鍵詞：富營(yíng)養(yǎng)化；營(yíng)養(yǎng)水平；水質(zhì)評(píng)價(jià)；太湖：TV2133 ：A ：1672-643X （xx）04-0001-06 Analysis on variation of main indicators of eutrophication and mutrition level in Taihu lake 3 L Xueyan 1，WU Shiqiang 2，ZHANG Yong 1，ZHOU Donghui 2，YANG Qianqian 2，LIU Xiaohua 4 （1Jiangsu Province Environmental Monitoring Centre ，Nan _g 210036，China ；2Nan _g Hydraulic esearchInstitute ，Nan _g 210029，China ；3State Key Laboratory of Hydro-water esourcesand Hydrolic Enginering ，Nan _g 210029，China ； 4Jiangsu Province Environmental Consultants Centre ，Nan _g 210036，China ） Abstract ：The paper analyzed the variation situation of water quality indicators of eutrophication in Taihu lake from 1980to xxBy use of the evaluation result of water quality eutrophication it analyzed the vari-ation feature of nutrition level in different lake areas from xxto xxThe results indicate that the eu-trophication indicators rise generallyAlthough TN and TP have decreased since 1996，they are still on a relative high levelThe maximum of NH 4+-N and Chl-a appeared in xxTN and NH 4+-N share a simi-N turn up one month earlier than those of lar monthly variation character ，but the extreme value of NH 4+-TNCOD Mn and Chl-a presents the unimodal character of monthly variation ，but that of TP presents doub-le-peakedImprovement of water quality in west zone and Wuli lake is obvious ，but the improvement in Meiliang lake ，Zhushan Lake and south zone is not significantThe water quality in east beach zone and Dongtaihu lake exhibits a downtrendThere are also obvious variation characters of the monthly our-rence frequency in the subzones Key words ：eutrophication ；nutrition level ；water quality assessment ；Taihu lake 作為流域水資源的調(diào)蓄中心，太湖具有防洪、供水、生態(tài)、航運(yùn)、旅游及養(yǎng)殖等多種功能，其水環(huán)境質(zhì)量直接關(guān)系到蘇、浙、滬兩省一市的 _發(fā)展。1990年，太湖藍(lán)藻水華給無錫市造成了13億元的直接經(jīng)濟(jì)損失 1 國(guó)家、流域、地方鑒于藍(lán)藻水華危害的嚴(yán)重性， 各級(jí)政府均采用各種措施來削減流域污染物的排放量、恢復(fù)湖區(qū)的生態(tài)環(huán)境 3 。太湖水質(zhì)短期變化的 報(bào)道目前很多，且在一定程度上反映了湖區(qū)水質(zhì)對(duì)外部壓力的響應(yīng)，但是難以全面認(rèn)識(shí)太湖水質(zhì)的變化過程及特征。 。xx年5月爆發(fā)的太湖藍(lán)藻水 2 華，更是造成了2877億元的直接經(jīng)濟(jì)損失。 ：xx-02-28；修回日期：xx-03-26 基金項(xiàng)目：國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目（xxZX0750600304）；江蘇省太湖治理科研課題（THxx301）； 水利部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目（xx01041）；中央級(jí)公益性科研院所基本科研項(xiàng)目（Y114002） 作者簡(jiǎn)介：呂學(xué)研（1984-），男，江蘇宿遷人，博士，工程師，研究方向?yàn)樗廴究刂萍碍h(huán)境與生態(tài)水力學(xué)。 為了揭示太湖水質(zhì)的變化特征，本文在收集、的基礎(chǔ)上，分析了太湖富營(yíng)養(yǎng)化指標(biāo)總氮 +（TN ）、N ）、氨氮（NH 4-總磷（TP ）、高錳酸鹽指數(shù) 的水體定為中營(yíng)養(yǎng)水平 。 （COD Mn ）和葉綠素a （Chl-a ）的變化規(guī)律，同時(shí)結(jié)合xxxx年10a 間太湖不同分區(qū)水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果，分析了不同湖區(qū)營(yíng)養(yǎng)水平的變化情況。 1 11 研究區(qū)域概況及指標(biāo)選擇 研究區(qū)域概況 太湖是我國(guó)的第三大淡水湖，位于北緯30?56 31?34 ，東經(jīng)119?54 120?36 之間，地處江蘇省南部、太湖流域中部，南北長(zhǎng)685km ，東西寬560 22 km ，湖區(qū)面積3192km （包括湖面2338km 、湖中 22 島嶼897km 及湖濱低地764km ）。根據(jù)水質(zhì)測(cè)點(diǎn)的區(qū)域分布特征，通常將太湖分成如圖1所示的 圖1太湖湖體分區(qū)示意圖 9個(gè)湖區(qū)。12指標(biāo)選擇 相關(guān)成果表明 4 2 ，TN 、NH 4+-N 、TP 和COD Mn 是 21 結(jié)果與討論 能夠較好地反映太湖太湖水質(zhì)狀況的代表性指標(biāo)，Chl-a 單項(xiàng)評(píng)價(jià)與太湖富營(yíng)養(yǎng)化綜水質(zhì)的總體情況， 合評(píng)價(jià)的相關(guān)性最高，可作為反映太湖富營(yíng)養(yǎng)化的 NH 4+-N 、TP 和COD Mn 和指標(biāo)。因此，本文選擇TN 、Chl-a ，進(jìn)行太湖富營(yíng)養(yǎng)化指標(biāo)的變化特征分析。文5（19811995中太湖水質(zhì)數(shù)據(jù)分別文獻(xiàn) 年）和太湖流域管理局（1996xx年）。 xx年開始采用新的富在富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)方面， 營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)方法，即地表水資源質(zhì)量評(píng)級(jí)技術(shù)規(guī)，程SL295xx為了保證數(shù)據(jù)的可比性，本文仍采用舊的評(píng)價(jià)方法，即仍將評(píng)分值位于50 60之間 太湖富營(yíng)養(yǎng)化指標(biāo)變化 211太湖TN 的變化1960年的調(diào)查顯示，太湖的氮含量處于較低水平，總無機(jī)氮（TIN ）為0050mg /L。至1980年，TIN 的濃度升高至0894mg /L，增加了1688倍。1988年TIN 上升至1115mg /L5。太湖TN 年均值變化（圖2a ）顯示，太湖TN 濃度總體呈升高趨勢(shì)，其中1996年之前的上升 TN 濃度有趨勢(shì)較快，在達(dá)到最大值388mg /L后，所降低，但濃度仍較高，處于地表水劣V 類水平。 從太湖TN 的月均值變化曲線（圖2b ）可以看出，TN 濃度在春末（4月份）達(dá)到最大值后開始下降，至秋末（10月份）達(dá)到最小值，隨后又開始上升 。 圖2太湖TN 年均值和月均值變化 212 與TN 的變化過程不 同，可能受當(dāng)時(shí)工農(nóng)業(yè)發(fā)展影響，太湖水體的 + N 的變化太湖NH 4- xx年太湖水質(zhì)惡化，xx年之后，水質(zhì)逐步好 + N 的月間變化（圖3b ）與TN 的轉(zhuǎn)。太湖水體NH 4-NH 4+-N 最大值和最小變化趨勢(shì)相似，不同點(diǎn)在于， 值出現(xiàn)的時(shí)間均比TN 提前一個(gè)月。213 太湖TP 的變化太湖TP 的年均值變化情 況（圖4a ）顯示，太湖的TP 整體上呈上升趨勢(shì)，最大值在1996年出現(xiàn)，隨后開始降低，但仍處于地表 NH 4+-N 在20世紀(jì)80年代初期處于較高的水平（圖 3a ），隨后開始下降，經(jīng)過小幅波動(dòng)后，在21世紀(jì)初開始快速上升，在xx年達(dá)到最大值后又開始快速 6 降低。陳潤(rùn)等在分析太湖xxxx年的水質(zhì)xx變化時(shí)也發(fā)現(xiàn)xx年是水質(zhì)變化的一個(gè)拐點(diǎn)， IV 類水水平。1996年，江蘇省開始實(shí)施江蘇省太 ，湖水污染防治條例一定程度上控制了氮、磷的入TN 和TP 濃度的年際變化直觀反應(yīng)了這一措湖量， 施的效果。 由太湖TP 濃度的月間變化曲線（圖4b ）可以TP 濃度的最高值出現(xiàn)在3月份，看出，作為淡水藻，較高的TP 濃度對(duì)浮游藻類復(fù)蘇是非常有利的。隨后，在水生植物的消耗以及類生長(zhǎng)的限制因子 TP 濃度開始降低，其他因素的影響下，在7月份達(dá)到最小值，在8月份顯著上升達(dá)到次大值后再次降低。TP 濃度的年內(nèi)月間變化具有明顯的雙峰特征。214太湖COD Mn 的變化作為水體富營(yíng)養(yǎng)化狀況評(píng)價(jià)的指標(biāo)之一，太湖水體的COD Mn 整體上呈現(xiàn) 79 上升趨勢(shì)（圖5a ），在xx年達(dá)到最大值后，開始 降低。COD Mn 的月間變化顯示出明顯的單峰特征（圖5b ），9、10三個(gè)月。且峰形較為平緩，延續(xù)了8、215太湖Chl-a 的變化Chl-a 是目前表征水體浮游植物現(xiàn)存量的常用指標(biāo)，也是評(píng)價(jià)水體富營(yíng)養(yǎng) a 在化狀況的重要指標(biāo)之一。數(shù)據(jù)顯示，太湖Chl-1990和xx年出現(xiàn)了較高的濃度（圖6a ）。太湖 Chl-a 多年月均值結(jié)果（圖6b ）表明，9、10湖體8、三個(gè)月的藻類現(xiàn)存量較高，最高值出現(xiàn)在9月份；5月份出現(xiàn)一個(gè)相對(duì)較小的峰值。22221 太湖水質(zhì)營(yíng)養(yǎng)水平的時(shí)空分布特征 太湖富營(yíng)養(yǎng)水質(zhì)空間分布在分析太湖富 營(yíng)養(yǎng)化指標(biāo)變化的過程中發(fā)現(xiàn)，雖然xx 年太湖西 圖3 + N 年均值和月均值變化太湖NH 4- 圖4太湖TP 年均值和月均值變化 圖5 太湖COD Mn 年均值和月均值變化 圖6a 年均值和月均值變化太湖Chl- 4水資源與水工程學(xué)報(bào)xx年 北部湖區(qū)發(fā)生了嚴(yán)重的藍(lán)藻水華，但是該年全湖的Chl-a 濃度并不是最高的。這主要是因?yàn)?，太湖的水質(zhì)存在明顯的分區(qū)特征。分析xxxx年太湖9個(gè)湖區(qū)不同營(yíng)養(yǎng)水平水質(zhì)出現(xiàn)的頻次（表1）發(fā)現(xiàn)，不同湖區(qū)富營(yíng)養(yǎng)水質(zhì)出現(xiàn)次數(shù)的高低順序?yàn)椋好妨汉?、竺山湖五里湖湖心區(qū)東部沿岸區(qū)貢湖南部沿岸區(qū)西部沿岸區(qū)東太湖。 表1 太湖9個(gè)湖區(qū)xxxx年不同 營(yíng)養(yǎng)水平出現(xiàn)頻次 現(xiàn)頻次顯著降低；五里湖的水質(zhì)在湖區(qū)生態(tài)修復(fù)和 底泥疏浚等工程的作用下，從xx年開始改善，尤其是xx年以后，富營(yíng)養(yǎng)水質(zhì)出現(xiàn)的頻次顯著降 “引江濟(jì)太”低；受及其他工程措施的影響，從xx年開始，貢湖灣和湖心區(qū)富營(yíng)養(yǎng)水質(zhì)出現(xiàn)的頻次也有所降低，但是仍存在回升的趨勢(shì)；作為太湖較為封閉的湖灣，梅梁湖和竺山湖的水質(zhì)在治理工程開展后雖然略有好轉(zhuǎn)，富營(yíng)養(yǎng)水質(zhì)出現(xiàn)的頻次也有所降低，但是沒有西部沿岸區(qū)和五里湖的改善程度明顯，基本維持在原有的水平；南部沿岸區(qū)的富營(yíng)養(yǎng)水質(zhì)出現(xiàn)頻次波動(dòng)較大。 xxxx年期間，東部沿岸區(qū)的水質(zhì)整體呈xxxx 年的水質(zhì)全部屬于現(xiàn)明顯的惡化趨勢(shì)， xx年水質(zhì)開富營(yíng)養(yǎng)水平，隨著治理措施的推進(jìn)，始改善。更為值得關(guān)注的是，水質(zhì)一直較好的東太 湖在xx年開始出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)水質(zhì)，且頻次有升高的趨勢(shì)，這對(duì)于維持太湖東部區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)健康是非常不利的，有可能導(dǎo)致東部湖區(qū)“草型”生態(tài)系統(tǒng)的崩潰，進(jìn)而轉(zhuǎn)變成“藻型”生態(tài)系統(tǒng)，最終出現(xiàn)類 1011 。似西北部湖區(qū)的藍(lán)藻水華危害 不同湖區(qū)水質(zhì)營(yíng)養(yǎng)水平年際變化從太湖 9個(gè)湖區(qū)xxxx年每年富營(yíng)養(yǎng)水質(zhì)出現(xiàn)的頻次（圖7）看，隨著宜興地區(qū)入河污染物控制措施的逐步實(shí)施，受其入湖河流水質(zhì)影響較大的西部沿岸區(qū)的水質(zhì)自xx年開始顯著改善，富營(yíng)養(yǎng)水質(zhì)的出 222 圖7xxxx太湖9個(gè)湖區(qū)每年富營(yíng)養(yǎng)水質(zhì)出現(xiàn)頻次 223 不同湖區(qū)水質(zhì)營(yíng)養(yǎng)水平月間變化圖8為 太湖不同湖區(qū)xxxx年10a 間每個(gè)月富營(yíng)養(yǎng)水質(zhì)出現(xiàn)的頻次。結(jié)果表明，太湖富營(yíng)養(yǎng)水質(zhì)出現(xiàn)的月份，隨湖區(qū)變化而變化，五里湖811月份富營(yíng) 23分析討論 TN 和NH 4+-N 表現(xiàn)出相似的月間變化特征，均在 秋季出現(xiàn)最低值。這主要是因?yàn)?，春季出現(xiàn)最高值， 秋季是水生植物（包括大型水生植物和浮游植物）開始衰亡的季節(jié)，對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收降低，而其殘?bào)w內(nèi)積蓄的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在微生物的作用下開始向水體釋放，水體的TN 含量開始升高；到了春末，復(fù)蘇的水生植物需要消耗大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行新陳代謝，水體的氮含TN 的這種月間變化特征也可能量開始下降。此外， + N 與TN 的與外源的輸入強(qiáng)度變化有關(guān)。雖然NH 4-+ N 極值的出現(xiàn)時(shí)間均較TN 但是NH 4-月間變化相似， 提前一個(gè)月。這主要是因?yàn)?，有機(jī)體在微生物的作用 養(yǎng)水質(zhì)出現(xiàn)的頻次較高，以8月份最高，每年均會(huì)出 811月均常年處于富營(yíng)現(xiàn)；梅梁湖水質(zhì)14月， 養(yǎng)水平；竺山湖水質(zhì)在1012月相對(duì)較好，富營(yíng)養(yǎng) 水質(zhì)出現(xiàn)頻次有所降低；貢湖的富營(yíng)養(yǎng)水質(zhì)出現(xiàn)頻次較為分散，相對(duì)集中在24月份；湖心區(qū)富營(yíng)養(yǎng) 3、4月份達(dá)到第一個(gè)峰水質(zhì)出現(xiàn)頻次呈雙峰特征， 10月份達(dá)到第二個(gè)峰值，7月份的水質(zhì)最好，值，富 營(yíng)養(yǎng)水質(zhì)出現(xiàn)的頻次最低；東部沿岸區(qū)和西部沿岸區(qū)的富營(yíng)養(yǎng)水質(zhì)頻次峰值均發(fā)生在3月份；東太湖的富營(yíng)養(yǎng)水質(zhì)集中出現(xiàn)在12月份至翌年的4月份，5月份和79但是出現(xiàn)的頻次顯著低于其他湖區(qū)， 月，東太湖水質(zhì)最好，未出現(xiàn)過富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)；南部沿岸區(qū)整體上15月份的營(yíng)養(yǎng)水平較高，富營(yíng)養(yǎng)水質(zhì)出現(xiàn)頻次較高。 ON 在氨化細(xì)菌下首先向水體釋放的是有機(jī)氮（ON ）， +N ，N 向穩(wěn)定態(tài)而NH 4-的作用下很快礦化成NH 4-N 的轉(zhuǎn)變需要經(jīng)歷亞硝化和硝化過程，NO 3-其中涉 及的影響因素眾多。TN 是表征水中各種形態(tài)氮的綜TN 極值的合指標(biāo)，受到不同形態(tài)氮之間轉(zhuǎn)化的制約， + N 均有延遲 。出現(xiàn)較NH 4- 圖8xxxx太湖9個(gè)湖區(qū)每月富營(yíng)養(yǎng)水平出現(xiàn)頻次 COD Mn 和Chl-a 的月均值表現(xiàn)出顯著的相關(guān)性 （r =0689，p 005），810月份的濃度值均較雖然COD Mn 是水體富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)的高。這是因?yàn)?，指?biāo)之一，但并不是影響浮游植物生長(zhǎng)的主動(dòng)環(huán)境因素，而被認(rèn)為是浮游植物生長(zhǎng)后反饋給水體的被 12 動(dòng)因素，因而二者之間存在顯著的響應(yīng)關(guān)系。 Chl-a 濃度的年際變化顯示，xx年的Chl-a 濃 度并不高。這是因?yàn)椋闹胁捎玫臄?shù)據(jù)是太湖所有測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)值按照面積加權(quán)平均后得到的全湖均值，然后再由每個(gè)月的均值計(jì)算全年的平均值。xx年的藍(lán)藻水華主要發(fā)生在西北部湖區(qū)（竺山湖、梅梁湖、五里湖和貢湖），從面積上看，僅約占全 湖面積的145%，對(duì)整個(gè)太湖水體藻類現(xiàn)存量的影響較低。 分析過程中還發(fā)現(xiàn)，東太湖自xx年開始出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)水質(zhì)，究其原因主要是20世紀(jì)80年代開始，東太湖圍網(wǎng)養(yǎng)蟹盛行，到xx年，整個(gè)湖面幾乎全被圍網(wǎng)占據(jù)。養(yǎng)殖投放的過量餌料腐爛后釋放出大量氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽，導(dǎo)致水質(zhì)惡化。雖然xx年對(duì)東太 xx年初湖區(qū)內(nèi)的圍網(wǎng)湖的圍網(wǎng)養(yǎng)殖進(jìn)行了治理， 基本全部拆除，但是累積在湖底的營(yíng)養(yǎng)鹽存在緩慢 的釋放過程，短期內(nèi)尚不能全面恢復(fù)湖區(qū)的水質(zhì) 11 有惡化的趨勢(shì)。 _： 1張振克太湖流域湖泊水環(huán)境問題、成因與對(duì)策J 1999，8（1）：8187長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境， 2劉聚濤，楊永生，高俊峰，等太湖藍(lán)藻水華災(zāi)害災(zāi)情評(píng) J 湖泊科學(xué)，xx，23（3）：334338估方法初探 3Li Yiping ，Kumud Acharya ，Yu ZhongboModeling impact of Yangtze iverwater transfer on water ages in lake Taihu ，China J Ecological Engineering ，xx，37（2）：325334 4水利部太湖流域管理局健康太湖綜合評(píng)價(jià)與指標(biāo)研 上海：水利部太湖流域管理局，xx究 5黃漪平太湖水環(huán)境及其污染控制M 北京：科學(xué)出 xx版社， 6陳潤(rùn)，王躍奎，高怡，等xxxx年太湖水質(zhì)變 水電能源科學(xué)，xx，28（11）：化原因及治理對(duì)策J 3537 7Bj rkmanK M ，Karl D MBioavailability of dissolvedorgan-ic phpsphorus in the euphotic zone at station ALOHA ，North Pacific Subtripical Gyre J Limnology and Ocea-nography ，xx，（3）：10491057 8Barlow K ，Nash D ，Grayson Investigating phosphorus in-teractions with bed sediments in a fluvial environment using a recirculating flume and intact soil cores J Water e-