基于營養(yǎng)狀態(tài)綜合指數(shù)法的煤礦沉陷湖水體水質(zhì)狀況綜合評價

計承富，崔莉娟，方文惠，王正紅，桂和榮

(1.合肥興皖煤炭化工科技有限公司，安徽 合肥 230000；2.安徽惠洲地質(zhì)安全研究院股份有限公司，安徽 合肥 230000；3.安徽理工大學(xué)，安徽 合肥 23000;4.安徽省標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會，安徽 合肥 230000；)

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基于營養(yǎng)狀態(tài)綜合指數(shù)法的煤礦沉陷湖水體水質(zhì)狀況綜合評價

計承富1,2,3,4，崔莉娟1,2，方文惠3，王正紅3，桂和榮3

(1.合肥興皖煤炭化工科技有限公司，安徽 合肥 230000；2.安徽惠洲地質(zhì)安全研究院股份有限公司，安徽 合肥 230000；3.安徽理工大學(xué)，安徽 合肥 23000;4.安徽省標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會，安徽 合肥 230000；)

利用營養(yǎng)狀態(tài)綜合指數(shù)對煤礦沉陷湖水體水質(zhì)狀況進(jìn)行了綜合評價，結(jié)果顯示：煤礦沉陷湖營養(yǎng)狀態(tài)綜合指數(shù)評價其污染級別為Ⅳ級，屬中污染級別，表明農(nóng)業(yè)面源污染和畜禽業(yè)污染對塌陷塘影響較大。對塌陷區(qū)水域的水質(zhì)狀況進(jìn)行了綜合研究，為地方政府合理有效治理塌陷區(qū)水域提供基礎(chǔ)資料和科學(xué)依據(jù)。

礦區(qū)；塌陷塘；水質(zhì)

1　采樣

鑒于塌陷塘的特殊性，參照目前國內(nèi)外湖泊、水庫監(jiān)測中常用的布點方式，選用在塌陷塘的出水區(qū)、中心區(qū)和岸邊區(qū)分設(shè)3條監(jiān)測垂線；對于垂線上采樣點的布設(shè)，一般要求采集距離水面10～15 cm以下的水樣。在每條垂線上分別設(shè)3個取樣點，即水面下0.5 m，1/2水深處和水底上0.5 m處，進(jìn)行采樣，并且把3個樣點的水等量混合后作為一個樣品進(jìn)行理化指標(biāo)的監(jiān)測和浮游生物的定量測試[1～3]。

對于謝二沉陷湖水體，在每條垂線上分別設(shè)3個取樣點，即水面下0.5 m，1/2水深處和水底上0.5 m處進(jìn)行采樣，并且把3個樣點的水等量混合后作為一個樣品進(jìn)行各項指標(biāo)的監(jiān)測。

每條采樣垂線和采樣點的位置確定后，垂線所在處應(yīng)該有固定而明顯的岸邊天然標(biāo)志。如果沒有天然的標(biāo)志，則應(yīng)設(shè)置人工的標(biāo)志物，如豎石柱、打木樁等。設(shè)置后要防止丟失、移動。每次采樣嚴(yán)格以標(biāo)志物為準(zhǔn)，使采集的樣品所取自同一位置上，以保證樣品的代表性和可比性。于2004年3月～2006年3月間，每月采樣1次，采樣時間為每月的中下旬，選擇晴好天氣，連續(xù)3 d，每次時間為上午8∶00～11∶00，各點位采樣次序一致。

所有測試數(shù)據(jù)均采用或借助Excel和Spss For Windows 軟件進(jìn)行統(tǒng)計處理分析，相關(guān)圖表的繪制采用Word和Excel軟件進(jìn)行。

2　評價方法

營養(yǎng)狀態(tài)綜合指數(shù)法(TSCI)是通過綜合影響水質(zhì)的多項指標(biāo)來實現(xiàn)對湖泊營養(yǎng)狀態(tài)的連續(xù)分級(Carlson，1977)，該方法也得到了較為廣泛的應(yīng)用，并在實踐中不斷得到完善。這里采用的營養(yǎng)狀態(tài)綜合指數(shù)，選擇葉綠素a(Chla)、BOD5、TP、TN、和透明度(SD)5個指標(biāo)來綜合分析謝二沉陷湖水體水質(zhì)狀況。綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)公式[3～5]為：

(1)

式中:TSI(∑) 表示綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；TSI(j) 代表第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；Wj為第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的相關(guān)權(quán)重。以Chla作為基準(zhǔn)參數(shù)，則第j種參數(shù)歸一化的相關(guān)權(quán)重計算公式為:

(2)

表1　中國湖泊部分參數(shù)與Chla的相關(guān)關(guān)系rij及值 ※

※引自金相燦等著《中國湖泊環(huán)境》， 表中rij來源于中國26 個主要湖泊調(diào)查數(shù)據(jù)的計算結(jié)果

營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計算式[5]:

TSI(BOD5)=10×(2.118+2.579lnBOD5)

(3)

TSI(SD)=10×(5.118-2.117lnSD)

(4)

TSI(TN)=10×(5.453+1.849lnTN)

(5)

TSI(TP)=10×(9.436+1.624lnTP)

(6)

TSI(Chla)=10×(2.5+1.086ln Chla)

(7)

上述各式中：SD為湖水透明度值(m)；Chla為湖水中葉綠素a 含量(mg/m3)；BOD5為湖水中五日生化需氧量(mg/L)；TP為水中總磷含量(mg/L)；TN為水中總氮含量(mg/L)。為了說明湖泊富營養(yǎng)狀態(tài)情況，采用0～100的一系列連續(xù)數(shù)字對湖泊營養(yǎng)狀態(tài)進(jìn)行分級[2,3]，如表2。

表2　營養(yǎng)狀態(tài)分級

3　評價結(jié)果

營養(yǎng)狀態(tài)綜合指數(shù)值越高，表示其營養(yǎng)程度水質(zhì)級別越高，分別將2004～2006年的相關(guān)數(shù)值代入公式得計算結(jié)果為：謝二沉陷湖2004、2005、2006年的TSI(∑)分別為65.93、63.7、50.69，很顯然，謝二沉陷湖的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)在50～70之間，但非常接近于70，對照表2可知其水質(zhì)級別分別為：2004、2005年度為中度富營養(yǎng)(Ⅳ)，06年為輕度富營養(yǎng)(Ⅲ)。2006年的數(shù)值為上半年的數(shù)據(jù),故不能完全反映其全年的水質(zhì)狀況)

由以上分析可知謝二沉陷湖水體水質(zhì)已經(jīng)受到一定程度的污染，營養(yǎng)狀態(tài)綜合指數(shù)評價其污染級別為Ⅳ級，屬中污染級別，綜合分析，不難看出其水體水質(zhì)變化一方面受環(huán)境因素影響較嚴(yán)重，另一方面也有其內(nèi)在的發(fā)展規(guī)律。

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Comprehensive Assessment of Water Quality in Coal Minesubsidence Lake

Ji Chengfu1,2,3,4,Cui Lijuan1,2, Fang Wenhui3, Wang Zhenghong3,Gui Herong3

(1.HefeiXingwanCoalChemicalTechnologyCo.,Ltd.,Hefei,Anhui230000，China;2.AnhuiHuizhouInstituteofGeologicalSecurityCo.,Ltd.,Huizhou,Anhui230088，China;3.AnhuiUniversityofScienceandTechnology,Huainan,Anhui230000，China;4.AnhuiAssociationforStandardization,Hefei,Anhui230000，China)

Comprehensiveindex of nutritional state was used to assess the water quality of coal mine subsidence lake. The results showed that the pollutinglevel was Ⅳ. It belonged to moderate pollutinglevel, which revealed the subsidence lake was badly affected by agriculture and animal husbandry industrypollution. This paper conducted comprehensive research to water quality of subsided area, which offered basic data and scientific evidence for treating the subsided area water.

mining area；subsidence pool;water quality

2016-06-10

計承富(1967—)，男，碩士，主要從事環(huán)境工程方面的工作。

X826

A

1674-9944(2016)14-0078-02