河流富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1、河流富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)能夠反映湖泊水庫(kù)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的變量很多 ,但只部分指標(biāo)可被用于湖庫(kù)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的評(píng)價(jià) ,而且不同國(guó)家和地區(qū)所選取的指標(biāo)各不相同 ,其中總磷(TP)、總氮 (TN)和葉綠素 a均為必選指標(biāo) ,雖然 TP和 TN中只有部分形式能夠?yàn)樵孱愃±?,但目前國(guó)際上大多是接受 TP和 TN指標(biāo) ,而不是選用可利用性總磷或者可利用性總氮等指標(biāo) ,這是由于營(yíng)養(yǎng)鹽的可利用態(tài)與不行利用態(tài)之間存在著簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)化關(guān)系。而其它指標(biāo)如透明度、 溶解氧 (DO)、化學(xué)需氧量 (COD)和 pH等只是在一些國(guó)家和地區(qū)被應(yīng)用。河道型水庫(kù)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則: ( 1)是水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化掌握的關(guān)鍵性

2、因素; (2)與藻類生長(zhǎng)具有明確的機(jī)理性關(guān)系; (3)指標(biāo)相對(duì)穩(wěn)定 ,不易受到其它因素的影響; (4)具有富營(yíng)養(yǎng)化的早期預(yù)警功能 ,為水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化掌握供應(yīng)支持?；谏鲜鲈瓌t ,對(duì)現(xiàn)有指標(biāo)在河道型水庫(kù)的適用性進(jìn)行分析.認(rèn)為總磷是我國(guó)大部分河道型水庫(kù)的限制性要素 ,是水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化掌握的關(guān)鍵因子. 氮不僅是某些水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化的掌握性要素,而且是河口以及海岸帶水體藻類的關(guān)鍵限制因子,為了體現(xiàn)水庫(kù)對(duì)河口的影響及掌握作用 ,在制定河道型水庫(kù)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)考慮氮元素.葉綠素a能夠反映水庫(kù)中藻類生物量的大小 ,雖然含量受到藻類種類的影響 ,容易在評(píng)價(jià)時(shí)造成肯定的偏差 ,仍然是水體富營(yíng)養(yǎng)化程度的一個(gè)重要表征指

3、標(biāo). 因此 ,認(rèn)為總磷、 總氮和葉綠素 a仍然是河道型水庫(kù)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)的關(guān)鍵指標(biāo)。透明度也是一個(gè)常用的湖泊水庫(kù)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo) ,這是由于在一般的湖泊水庫(kù)中 ,透明度變化主要源于水體中懸浮的藻類數(shù)量的差異 ,因此 ,它能夠很好表征湖庫(kù)的富營(yíng)養(yǎng)化程度 ,甚至有人認(rèn)為透明度是識(shí)別湖泊、 水庫(kù)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)趨勢(shì)的最好變量. 但河道型水庫(kù)與一般的湖泊水庫(kù)不一樣 ,其透明度指標(biāo)受河流流速、泥沙含量的影響較大 ,與真正意義上的湖泊水庫(kù)中的透明度不同.以三峽水庫(kù)為例 , 1年中消失富營(yíng)養(yǎng)化敏感時(shí)期分別是 36月和 910月 ,而兩個(gè)時(shí)期的透明度存在顯著差異 , 910月為汛后期 ,平均透明度為0.54 m, 3

4、6月為汛前期 ,平均透明度為1.76m,緣由在于汛期泥沙含量的影響作用 ,使得透明度作為河道型水庫(kù)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)中具有肯定局限性.因此 ,作者認(rèn)為透明度適用于河道型水庫(kù)春季敏感時(shí)期的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià) ,此時(shí)水體透明度受泥沙含量影響作用較少 ,大小主要取決于藻類數(shù)量的差異。目前 ,關(guān)于 COD與富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)系還不明確 ,雖然一些商量發(fā)現(xiàn)二者存在較好的相關(guān)性 ,但作用機(jī)理尚不明晰.而 DO在富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)生過(guò)程中始終發(fā)生動(dòng)態(tài)變化 ,很難作為預(yù)警性指標(biāo).因此 ,認(rèn)為這兩個(gè)指標(biāo)不適合作為河道型水庫(kù)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo).綜上所述 ,河道型水庫(kù)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指標(biāo)接受總氮、 總磷、 葉綠素 a、 透明度等 4個(gè)指標(biāo)比較

5、適宜 ,其中透明度僅適用于3月6月期間的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)。指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值的確定方法：河道型水庫(kù)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值的確定方法主要包括以下 3種方法：（1） 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法該法是對(duì)河道型水庫(kù)的營(yíng)養(yǎng)物濃度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析 ,將肯定概率下的營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)值作為標(biāo)準(zhǔn)值. 簡(jiǎn)略分析步驟如下: (1)在富營(yíng)養(yǎng)化敏感時(shí)期 ,對(duì)河道型水庫(kù)不同類型敏感區(qū)進(jìn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)取樣和監(jiān)測(cè) ,包括 TN、 TP、 葉綠素 a和透明度 ,樣品數(shù)量要滿足統(tǒng)計(jì)學(xué)分析的要求; (2)以不同類型敏感區(qū)為單位 ,對(duì)監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)的 TP、TN、葉綠素 a和透明度結(jié)果分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析 ,參照美國(guó)的營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)值制定方法 ,將 25%分布概率的對(duì)應(yīng)值設(shè)為該指

6、標(biāo)的貧營(yíng)養(yǎng)級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)值 , 50%分布概率的對(duì)應(yīng)值作為中營(yíng)養(yǎng)與富營(yíng)養(yǎng)級(jí)別間的標(biāo)準(zhǔn)值 , 75%分布概率的對(duì)應(yīng)值作為中富營(yíng)養(yǎng)與重富營(yíng)養(yǎng)級(jí)別間的標(biāo)準(zhǔn)值.該法具有簡(jiǎn)潔易行的特點(diǎn) ,缺點(diǎn)是由于以分布統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ) ,結(jié)果容易受到樣品數(shù)目大小的影響 ,而且要求樣品之間關(guān)聯(lián)性小 ,對(duì)于小型的河道型水庫(kù) ,可以通過(guò)對(duì)生態(tài)區(qū)內(nèi)多個(gè)河道型水庫(kù)的調(diào)查值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析 ,從而得到精確的結(jié)果。（2） 營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)與營(yíng)養(yǎng)物指標(biāo)的回歸分析方法該法是依據(jù)葉綠素 a與營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)的關(guān)系 ,確定葉綠素 a的標(biāo)準(zhǔn)值 ,然后建立河道型水庫(kù)的葉綠素 a含量與 TP、 T N和透明度的回歸關(guān)系式 ,然后以葉綠素 a標(biāo)準(zhǔn)值為基精確定其它指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值

7、.簡(jiǎn)略步驟如下:(1)對(duì)河道型水庫(kù)的 TN、TP、葉綠素 a和透明度等指標(biāo)取樣監(jiān)測(cè).(2)依據(jù)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化調(diào)查規(guī)范 中修正的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù) ( TSIM)與葉綠素 a濃度的關(guān)系公式及其TSIM分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),分別計(jì)算不同TSIM)分標(biāo)準(zhǔn)所對(duì)應(yīng)的葉綠素 a濃度值 ,獵取葉綠素 a的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值.TSIM= 10×(2.46 +lnA/ln2.5)式中:TSIM為修正的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù) ,無(wú)量綱單位; A為葉綠素 a濃度值 ,mg·m-3.表1 TSIM的營(yíng)養(yǎng)化分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（3） 營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)的閾值分析方法該法是依據(jù)浮游植物密度水平與營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的關(guān)系 ,分析藻類達(dá)到不同水華爆發(fā)狀態(tài)時(shí)對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的

8、限值要求 ,從而為標(biāo)準(zhǔn)值制定供應(yīng)依據(jù). 水華爆發(fā)依據(jù)藻類數(shù)量可以分為無(wú)爆發(fā)、臨界爆發(fā)和爆發(fā)3種狀態(tài) ,認(rèn)為藻類數(shù)量小于 500 ×104個(gè)·L-1時(shí)為無(wú)爆發(fā)狀態(tài) ,介于 (50010000) × 104個(gè)·L-1之間時(shí)為臨界爆發(fā)狀態(tài) ,大于 10000×104個(gè)·L-1時(shí)為爆發(fā)狀態(tài).分別統(tǒng)計(jì)河道型水庫(kù)在不同爆發(fā)狀態(tài)下的總磷、 總氮的濃度分布范圍 ,并對(duì)最小限值進(jìn)行分析 ,將其作為營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)定的基本依據(jù).如果調(diào)查期間河道型水體未爆發(fā)水華 ,可以依據(jù) N/P比例關(guān)系來(lái)間接分析營(yíng)養(yǎng)物濃度的潛在閾值.理論推算表明 ,浮游植物在代謝中的

9、N/P摩爾比為 161,假設(shè) N/P比大于 161,意味著 P是藻類爆發(fā)的潛在限制性要素 ,如果在其它條件適宜的情況下尚未爆發(fā)水華 ,依據(jù)此時(shí)監(jiān)測(cè)中的P最大值可以初步推斷出指標(biāo)的潛在閾值.假如 N /P比小于 16 1,意味著 N是潛在限制性要素 ,可接受同樣方法分析 N的富營(yíng)養(yǎng)化潛在閾值。營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)方法：選取葉綠素 a、總磷、總氮、透明度(SD)和高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)5 個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)的濃度值 ,分別計(jì)算水體單項(xiàng)指標(biāo)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)(TLI). TLI()=式中:TLI()為綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù);TLI(j)為第 j種參數(shù)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù);Wj 為第 j 種參數(shù)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的相關(guān)權(quán)重。各個(gè)

10、指標(biāo)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計(jì)算式：（1）TLI（chla） =10（2.5+1.086ln chla）（2）TLI（TP） =10（9.436+1.624lnTP）（3）TLI（TN） =10（5.453+1.694lnTN）（4）TLI（SD） =10（）（5）TLI（COD） =10（0.109+2.66lnCOD）可由一些評(píng)價(jià)參數(shù)作為基準(zhǔn)參數(shù),對(duì)其他評(píng)價(jià)參數(shù)進(jìn)行相關(guān)分析后,對(duì)相關(guān)系數(shù)歸一化得出相關(guān)的權(quán)重.式中: rij 為第 j 種參數(shù)與基準(zhǔn)參數(shù) chla的相關(guān)系數(shù);m為評(píng)價(jià)參數(shù)的個(gè)數(shù). 接受 0到100 的一系列連續(xù)數(shù)值對(duì)水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)進(jìn)行分級(jí).參考國(guó)際慣例,chla 取 1.6,10.0,26.0,60.0, 160.0mg/m3分別為貧營(yíng)養(yǎng)、中營(yíng)養(yǎng)、輕富營(yíng)養(yǎng)、中富營(yíng)養(yǎng)、重富營(yíng)養(yǎng)的上限表征值。將TLI計(jì)算式與結(jié)構(gòu)方程關(guān)系式聯(lián)立方程組；在參照狀態(tài)的閾值范圍內(nèi)自動(dòng)取數(shù)，作為模型的數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)行模型，得到各變