東昌湖水質狀況分析與富營養化評價

摘要：選取南關橋、北關橋、東關橋、西關橋4個監測點，采用單因子指數、內梅羅指數及綜合營養狀態指數法對東昌湖2011年水質狀況和富營養化程度進行了分析。結果表明，東昌湖各監測點夏季pH、CODCr及TN的含量較高，DO及TP含量夏、秋季較高，其中pH、DO、CODCr單因子指數基本滿足Ⅳ類水質標準；TN單因子指數呈先上升后下降趨勢，以7月較高；TP單因子指數總體呈上升趨勢，以11月較高。內梅羅指數在調查年度內總體呈上升趨勢，TP、TN對東昌湖水質影響較大。從富營養化評價結果來看，東昌湖富營養化指數以夏季最高，其中南關橋>西關橋>北關橋>東關橋。

關鍵詞：水質分析；富營養化評價；東昌湖

中圖分類號：X724 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）11-2524-05

東昌湖位于山東省聊城市城區西南部，環繞古城四周，水深2～3 m，湖岸線長約16 km，庫容1 000萬m3以上，現有水域面積5.0 km2，略小于杭州西湖，為濟南大明湖的5倍。碧波蕩漾的湖水和獨特的自然風光形成了“城中有湖，湖中有城，城湖一體”的城市風貌。東昌湖是一個集灌溉用水、水上運動、旅游及水產養殖為一體的多功能湖泊，作為工業、農業、漁業等重要的補給水源，彌補聊城市的生產生活用水不足，對改善聊城人民的生活居住環境、豐富城市景觀、促進經濟發展和人民生活水平的提高具有十分重要的作用。隨著聊城市社會經濟和旅游業的發展，東昌湖水體污染和富營養化問題日益加重，嚴重影響了居民的生活質量和社會經濟發展，引起了相關部門和學者們的廣泛關注[1]。鄧煥廣等[2]運用卡爾森指數法對東昌湖2005年水質進行了評價，發現東昌湖水體處于富營養化水平。許文杰等[3]應用灰色聚類法對東昌湖2006年水質進行評價，發現西北、西南、東南3個湖區均屬于富營養化水平。程俊美等[4]基于GA優化的普適卡森指數公式，得出2003-2008年東昌湖均已屬富營養化水平。分析前人的研究發現，選用數據多為2008年以前的，分析方法較為單一，導致研究成果難以準確地反映東昌湖水質狀況，制定的水環境管理措施及建議缺乏針對性。為此，利用2011年實測數據，運用單因子指數及內梅羅指數法，分析其年內各季水質變化，找出主要污染因子，并運用綜合營養狀態指數法對東昌湖各季富營養化水平進行評價，以期為東昌湖水資源利用和水環境管理提供科學依據和參考。

1 研究方法及評價標準

選取山東省聊城市東昌湖東關橋、西關橋、南關橋、北關橋4個具有代表性的監測點（圖1），于2011年1-11月對4個監測點進行取樣并分析水樣pH、溶解氧（DO）、化學需氧量（CODCr）、總氮（TN）、總磷（TP）5項指標，其中pH采用玻璃電極法，DO采用碘量法，CODCr采用重鉻酸鉀法，TN采用過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法，TP采用過硫酸鉀消解-鉬酸銨分光光度法。東昌湖水質狀況分析采用單因子指數、內梅羅指數法進行，鑒于東昌湖水體功能主要為工業用水、觀賞、景觀旅游，因此東昌湖水質評價標準參照GB 3838—2002[5]中規定的Ⅳ類水標準進行。東昌湖各監測點富營養化評價采用金相燦等[6]提出的富營養化5級分類法進行。數據計算和作圖采用Excel進行。

2 東昌湖水質狀況分析

2.1 水質月變化分析

2.1.1 南關橋水質月變化 由圖2可知，南關橋pH單因子指數為0.8～1.3，基本符合Ⅳ類水質標準；DO單因子指數為0.1～0.9，在波動中總體呈上升趨勢，符合Ⅳ類水質標準；TN單因子指數總體呈先上升后下降的趨勢，1～5月為0.1～0.5，6、7月升到1.7和1.3，后降為11月的0.2；TP單因子指數1-4月在0.5～0.8之間，4月以后開始上升，7月及11月分別達到5.7和4.6；CODCr在調查年度內單因子指數均小于1.0，對水質影響不大。內梅羅指數在7月及11月值明顯增大，與TP變化趨勢相似，由此可知南關橋主要污染物為TP，其次為TN。造成上述現象的原因可能是南關橋兩側的1#和6#湖區（圖1）水域面積較大，其中6#湖區游客數量較多，隨意丟棄垃圾和食物的現象仍然存在，而1#湖區為養魚區，魚餌中含有的N、P元素及魚類本身的新陳代謝對湖水的水質都有一定的影響。

2.1.5 東昌湖各監測點水質的比較 由圖6可知，1-4月東關橋的內梅羅指數最高，表明東關橋水質最差；其次是西關橋和南關橋，北關橋內梅羅指數小于1.0，水質較好；6-11月南關橋的內梅羅指數最高，其次是北關橋和東關橋，西關橋水質較好。主要原因可能是南關橋與東關橋之間湖區東南部為漁業養殖區，魚類代謝產物會污染湖水，同時垂釣者拋棄的廢棄物排入湖中對水質也造成一定的影響。另外，2011年各個監測點的內梅羅指數在波動中上升，表明東昌湖水質有惡化趨勢。

2.2 水質季節性變化分析

2.2.1 pH季節性變化 東昌湖水體pH在8.5左右，水體呈弱堿性，由圖7可知，pH單因子指數以夏季最高，秋季最低。夏季各監測點單因子指數從大到小依次為西關橋、東關橋、南關橋、北關橋；秋季為西關橋、南關橋、北關橋、東關橋；春季與冬季各監測點相差不大。pH主要受湖水中溶解的CO2含量、溫度及生物的影響[4]，東昌湖夏季水溫比較高，水中植物光合作用強，消耗湖水中的CO2，從而使水體中pH單因子指數較高；而秋、冬季水溫較低，光合作用弱，水體中pH單因子指數也相應降低。

2.2.2 CODCr季節性變化 從圖8可見，CODCr單因子指數夏、秋季較高，春季與冬季較低，可能是冬季氣溫較低，東昌湖水面結冰，游客數量較少，湖岸飯店及游船公司暫停營業，有機物排放量也相應減少。4個監測點從大到小排序為西關橋、東關橋、北關橋、南關橋；西關橋CODCr單因子指數高是因為湖區周邊游客多，游船“跑冒滴漏”現象導致有機污染物增加。

2.2.3 DO季節性變化 從圖9可以看出，東昌湖2011年DO單因子指數夏、秋季較高，春季及冬季較低?？赡苁窍?、秋季東昌湖的藻類豐富及有機物含量較高，使得耗氧速度超過了氧的補給速度，且水溫較高，下層水體尤其是底部嚴重缺氧等原因所致。其中秋季各監測點DO單因子指數相差較大，從大到小依次為南關橋、西關橋、東關橋、北關橋。

2.2.4 TN季節性變化 從圖10可以看出，2011年東昌湖TN單因子指數夏季最高，均值為1.1，按照南關橋、西關橋、北關橋、東關橋的順序依次降低。秋季TN單因子指數最低，在0.1左右，各監測點相差不大。主要是由于夏季人類活動對東昌湖的影響作用較大，而南關橋附近居民較多，生活污水進入水體使有機氮和各種無機氮化合物含量增加，導致生物和微生物大量繁殖。

2.2.5 TP季節性變化 由圖11可得，2011年東昌湖TP單因子指數以秋季最高，夏季次之，冬、春兩季TP較低。秋季TP單因子指數由大到小依次為北關橋、南關橋、西關橋、東關橋，夏季為南關橋、東關橋、北關橋、西關橋，春季為東關橋、西關橋、北關橋、南關橋。這可能受黃河來水水質及泥沙含量影響。

3 東昌湖水體富營養化評價

從圖12可以看出，東昌湖富營養化指數變化趨勢與水質季節變化趨勢相似，以夏季最高，秋季次之，冬、春季較小。夏季4個監測點富營養化程度從大到小依次為南關橋、西關橋、北關橋、東關橋。主要是由于南關橋鄰近的湖區靠近交通干道，旅游開發強度大，人類活動頻繁。秋季4個監測點富營養化指數從大到小依次為西關橋、北關橋、東關橋、南關橋，春季與冬季各監測點相差不大。從2011年各月富營養化趨勢來看（圖13），1-4月富營養化指數在40左右，屬中營養化水平，4月以后開始上升，7月達到最高，屬輕度富營養化水平，11月又有所下降，屬中營養化水平。

4 結論

綜合以上分析得出：①2011年東昌湖各監測點pH、DO、CODCr單因子指數基本能滿足Ⅳ類水質標準；夏季pH、CODCr及TN較高，DO及TP夏、秋季較高，TP單因子指數在波動中總體呈上升趨勢，且對湖區水質影響最大，是造成東昌湖水質惡化的主要原因。②1-4月東昌湖水質主要受東關橋影響，其次是西關橋和南關橋，北關橋水質最好；6-11月主要受南關橋影響，其次是北關橋和東關橋。③內梅羅指數在波動中總體呈上升趨勢，表明東昌湖水質有惡化趨勢。④東昌湖富營養化指數以夏季最高、秋季次之、冬春季較低，夏季各監測點富營養化指數按照南關橋、西關橋、北關橋、東關橋依次減小。

參考文獻：

[1] 張 平，馬啟敏，劉 林.東昌湖水環境管理對策初探[J].海洋湖沼通報，2011（3）：145-148.

[2] 鄧煥廣，張 菊.東昌湖水體富營養化評價及N、P平衡研究[J].環境科學與管理，2008，33（8）：178-180.

[3] 許文杰，陳為國.東昌湖水環境質量評價與可持續發展對策[J].水資源與水工程學報，2006，17（6）：51-53.

[4] 程俊美，馬啟敏.東昌湖水體富營養化動態變化與分析[J].海洋湖沼通報，2010（4）：16-22.

[5] GB 3838—2002，地表水環境質量標準[S].

[6] 金相燦，屠清英.湖泊富營養化調查規范[M].北京：中國環境科學出版社，1990.