武漢市東湖不同區域水體水質和富營養化分析

摘要：以武漢市東湖為對象，通過定點定時采樣、水質分析等方法，對武漢市東湖不同區域不同月份水體水質和富營養化進行了研究。結果表明，10月東湖水體總磷、總氮、氨氮和化學需氧量最大，分別為0.18、1.08、0.46、39.30 mg/L。東湖水體綜合營養指數隨月份呈現規律性變化趨勢，即10月>8月>12月>2月>4月，4月和2月屬于輕度富營養，10月、8月和12月屬于中度富營養。東湖4個區域水體綜合營養指數變化趨勢為D區域>A區域>B區域>C區域，東湖D區域和A區域水體屬于中度富營養，東湖B區域和C區域水體屬于輕度富營養。東湖4個區域湖水細菌總數與湖水富營養化程度呈現正相關，D區域湖水富營養化程度最重，湖水細菌總數也最多、湖水富營養化程度最輕，湖水細菌總數也最少。

關鍵詞：武漢市東湖；水質；富營養化；細菌總數

中圖分類號：X832 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）10-2504-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.10.015

Abstract： The water quality and eutrophication for different areas of the East Lake in Wuhan city was investigated in different months. The results showed that TP，TN，NH3-N and COD of the East Lake water were 0.18，1.18，0.46，39.30 mg/L，respectively， and the highest in October. The comprehensive nutrition index（TLI（Σ）） of the East Lake water had a regularly decreasing tendency among months of October， August， December， February and April. The degree of TLI（Σ） for the East Lake water belonged to moderate eutrophication in October， August， and December， which belonged to light eutrophication in February and April. The comprehensive nutrition index of four areas in the East Lake had a decreasing tendency among D area，A area，B area and C area. The degree of TLI（Σ） for D area and A area belonged to moderate eutrophication，and it belonged to light eutrophication for B area and C area. In four areas water， the total number of bacteria presents a positive correlation with the degree of eutrophication. D area had the highest degree of TLI（Σ） and the highest number of CFU， while C area had the lowest degree of TLI（Σ） and the lowest number of CFU.

Key words： East Lake in Wuhan city； water quality； eutrophication； total number of bacteria

隨著經濟高速發展和城市化進程加劇，水污染問題嚴重地威脅中國水資源和水環境的安全[1]。2014年，全國七大水系中黃河、遼河流域為中度污染，海河流域為重度污染，而湖泊（水庫）富營養化問題尤為突出，24.6%的湖泊出現富營養化[2]，已成為中國湖泊生態和環境主要問題之一[3]。城市湖泊具有漁業、供水、游覽等諸多服務功能，對城市可持續發展具有重要意義，所以城市湖泊富營養化狀況也已成為當前研究的熱點之一[4]。

武漢市素有“百湖之城”的美譽，其湖泊大多為淺水型湖泊，在環境凈化方面起到了巨大作用。而目前武漢市湖泊情況令人堪憂，湖泊面積萎縮、淤積嚴重，人為作用下的水質惡化和富營養化現象持續發生[5-7]。東湖作為武漢市第二大內陸湖，面臨著更為嚴峻的形勢[8，9]。

本研究于2013年10月至2014年8月對武漢市東湖不同區域水體進行定點定時采樣，對樣品的物理、化學與生物指標進行測定，采用綜合富營養化評價方法對不同月份武漢市東湖不同區域水體水質進行評價，為武漢市東湖水體富營養化控制與改善提供參考。

1 研究區域概況

東湖位于湖北省武漢市武昌區的東部，長江南岸，是由長江淤塞而形成，主體水體范圍為30°31′-30°36′N，114°21′-114°28′E，水域面積達33 km2。東湖南岸多丘陵，東岸、西岸為崗狀平原，西北岸為沖積平原。氣候屬北亞熱帶季風濕潤氣候，常年雨量充沛、雨熱同季，降水多集中在6～8月。

2 材料與方法

2.1 采樣方法

本研究共設定9個采樣點，使用Google Earth軟件進行采樣點確定，Photoshop軟件進行繪圖。采樣點分布見圖1，采樣點地理位置見表1。于2013年10月、12月，2014年2月、4月、8月對采樣點的水樣進行采集。采樣用有機玻璃瓶采取距水面0.5 m的表層水樣1 L。采樣用的所有器皿都按嚴格的清洗程序處理，所有水樣帶回實驗室立即進行分析測定。

2.2 水樣分析方法

根據《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）[10]，分別測定pH、透明度、總磷（TP）、總氮（TN）、細菌總數、化學需氧量（COD）等指標。pH采用雷磁PHS23D精密pH計直接測定，透明度采用塞氏盤法現場測定，氨氮采用納氏試劑分光光度法（HJ535-2009）測定，總磷采用鉬酸銨分光光度法（GB11893-89）測定，總氮采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法（GB11894-89）測定，高錳酸鹽指數采用酸性高錳酸鉀法（GB11892-89）測定，細菌總量采用涂布平板菌落計數法測定。

2.3 富營養化評價方法

湖泊的營養化程度目前國內尚無統一的評價標準，本研究參照國內部分湖泊評價標準，應用綜合營養指數法對水質進行評價[11]。綜合營養指數計算公式為：

TLI（Σ）=■Wj×TLI（j）

式中，TLI（Σ）為綜合營養狀態指數；Wj為第j 種參數的營養狀態指數的相關權重；TLI（j）為第j種參數的營養狀態指數。采用0～100的一系列連續數字對湖泊營養狀態進行分級，TLI（Σ）<30為貧營養；30≤TLI（Σ）≤50為中營養；TLI（Σ）>50為富營養，其中5070為重度富營養。

3 結果與分析

3.1 不同月份東湖水體水質分析

分別于2013年10月、12月，2014年2月、4月、8月對東湖9個采樣點水樣進行總磷、總氮、氨氮和化學需氧量檢測，結果如圖2所示。10月份東湖水體總磷、總氮、氨氮和化學需氧量最高，分別為0.18、1.08、0.46、39.30 mg/L，根據《地表水環境質量標準》（GB3838-2002），10月東湖水體總磷、總氮、氨氮值處于Ⅲ類標準限值，化學需氧量處于Ⅴ類標準限值內。2月和4月東湖水體總磷、總氮、氨氮和化學需氧量較低，其中2月東湖水體總磷最低，為0.06 mg/L，處于Ⅱ類標準限值內，4月東湖水體總氮和化學需氧量最低，分別為0.52 mg/L和17.09 mg/L，略高于Ⅱ類標準限值。東湖水體總氮和化學需氧量隨月份變化趨勢為10月>8月>12月>2月>4月。

3.2 不同月份東湖水體富營養化評價

采用綜合營養指數法對東湖水體進行評分，采用0～100的一系列連續數字對湖泊營養狀態進行分級。從圖3中可以看出，5個月東湖水體綜合營養指數都介于50～70之間，表明東湖水體屬于富營養狀態。其中，4月東湖水體綜合營養指數最低，為56.43，屬于輕度富營養，10月東湖水體綜合營養指數最高，為68.60，屬于中度富營養。東湖水體綜合營養指數隨月份變化趨勢為10月>8月>12月>2月>4月，4月和2月東湖水體屬于輕度富營養，10月、8月和12月東湖水體屬于中度富營養。

3.3 東湖不同區域水體水質分析

2014年2月對東湖4個區域采集水樣進行總磷、總氮、氨氮和化學需氧量檢測，結果如圖4所示。D區域水體總磷、總氮、氨氮和化學需氧量最高，分別為0.08、0.96、0.55、28.60 mg/L，處于Ⅰ類和Ⅳ類標準限值之間；C區域水體總氮、氨氮和化學需氧量最低，分別為0.55、0.22、15.60 mg/L，處于Ⅰ類和Ⅲ類標準限值之間。東湖4個區域水體總氮和化學需氧量呈現規律性變化，即D區域>A區域>B區域>C區域，水體氨氮呈現的變化趨勢為D區域>B區域>A區域>C區域，總磷呈現的變化趨勢為D區域>A區域>C區域>B區域。

3.4 東湖不同區域水體富營養化評價與細菌總數分析

采用綜合營養指數法對東湖4個區域水體進行評分，從圖5中可以看出，東湖4個區域水體綜合營養指數都介于50～70之間，表明東湖4個區域水體屬于富營養狀態。其中，東湖C區域水體綜合營養指數最低，為53.32，屬于輕度富營養，東湖D區域水體綜合營養指數最高，為65.22，屬于中度富營養。東湖4個區域水體綜合營養指數變化趨勢為D區域>A區域>B區域>C區域，東湖D區域和A區域水體屬于中度富營養，東湖B區域和C區域水體屬于輕度富營養。

對東湖4個區域湖水細菌總數進行測定，從圖5中可以看出，D區域湖水細菌總數最多，為3 825 CFU/mL，C區域湖水細菌總數最少，為1 575 CFU/mL。東湖4個區域湖水細菌總數與水體富營養化程度呈正相關，D區域水體富營養化程度最重、湖水細菌總數也最多，C區域水體富營養化程度最輕、湖水細菌總數也最少。

4 小結與討論

東湖水體綜合營養指數隨月份呈現規律性變化趨勢，即10月>8月>12月>2月>4月，4月和2月東湖水體屬于輕度富營養，10月、8月和12月東湖水體屬于中度富營養。10月東湖水體總磷、總氮、氨氮和化學需氧量最大。根據東湖氣象資料，在夏季和秋季降水量較大，溫度較高，湖泊中藻類大量生長，微生物代謝加快，導致10月東湖水體綜合營養指數較高，在冬季和春季，降雨量小，溫度較低，湖泊中藻類生長緩慢，導致4月和2月東湖水體綜合營養指數較低。

東湖4個區域水體綜合營養指數變化趨勢為D區域>A區域>B區域>C區域，東湖D區域和A區域水體屬于中度富營養，B區域和C區域水體屬于輕度富營養。東湖4個區域湖水細菌總數與湖水富營養化程度呈正相關，D區域湖水富營養化程度最重、湖水細菌總數也最多，C區域湖水富營養化程度最輕、湖水細菌總數也最少。

參考文獻：

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