四川省邛海水體富營養化評價及建議

許霄霄 王靖偉

摘要：為評估四川省邛海的水體富營養化狀態，采用綜合營養狀態指數法，對邛海水體富營養化進行評價。利用水體中葉綠素含量、總磷含量、總氮含量、透明度、高錳酸鹽指數計算對應的5個營養狀態值，加權組合營養狀態值獲得綜合營養狀態指數。研究結果表明：2003～2014年，邛海水體總體處于中營養狀態，綜合營養狀態指數值處于逐年下降趨勢。邛海水質狀態較為穩定，水質呈變好趨勢。該方法簡便、通用，計算結果較為客觀和穩定，可為水質富營養化綜合評價提供參考。

關鍵詞：水體富營養化;綜合營養狀態指數法;水質評價;邛海;四川省

中圖法分類號：X824文獻標志碼：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.08.016

文章編號：1006 - 0081（2021）08 - 0083 - 05

邛海位于四川省涼山彝族自治州西昌市，是四川省第二大天然淡水湖，對西昌的局地氣候變化、生態環境保護和經濟社會發展具有重要意義[1-3]。20世紀60年代以來，受圍海造田、填海造塘、自然泥沙淤積等因素影響，邛海水域面積大幅減少[4]。同時，由于旅游開發、網箱養魚和農家樂的無序發展，大量湖濱濕地遭到嚴重破壞，灘涂和原生濕地植被快速消失，外來物種入侵，水鳥和本土物種減少，邛海水質呈現富營養化狀態。

1評價方法

水體富營養化評價方法有多種，包括特征評價法、參數法、生物指標參數法、營養狀況指數法及數學評價法[5-9]。綜合營養狀態指數法是一種重要的營養狀況指數法，計算簡單且所需指標較少，被王明翠等用于太湖水體的富營養化評價中[10-15]，取得了較好效果。為評估邛海水體富營養化狀態，本文采用綜合營養狀態指數法，選取葉綠素、總磷、總氮、透明度、高錳酸鹽指數等5個指標計算綜合營養狀態指數值，在此基礎上對邛海水體富營養化狀態進行評價。

綜合營養狀態指數通過多個營養狀態指標加權得到，計算公式如下：

綜合營養狀態指數的評價指標為葉綠素a濃度（CHL）、總磷（TP）、總氮（TN）、透明度（SD）、高錳酸鹽指數（CODMn），其中葉綠素a濃度的單位為mg/m3，透明度的單位為m，其他各指標的單位均為mg/L。

歸一化權重計算公式如下：

式中：[rj]為第j個指標與基準指標葉綠素a濃度的相關系數。葉綠素與葉綠素、總磷、總氮、透明度、高錳酸鹽指數之間的相關系數分別為1，0.84，0.82，-0.83，0.83。

依據《地表水環境質量評價辦法（試行）》，各營養狀態指標的權重及營養狀態值見表1。

依據綜合營養狀態指數對水體的富營養化狀態進行分級評價，將水體劃分為貧營養、中營養、輕度富營養、中度富營養、重度富營養五大類，評價方法如圖1所示。

2 實驗及結果分析

本次實驗區域水質監測數據來自邛海4個水質監測站點：二水廠、邛海公園、出海口、青龍寺（圖2），選取2003，2006，2010，2014年4個年份進行邛海水體富營養化評價。由于水質監測站點發生調整，出海口水質監測站點2014年數據缺失。

2.1葉綠素a

水體中葉綠素a濃度較高時，綠色藻類植物較多，光合作用旺盛，水體中溶解氧的濃度會增加，有利于水生物的生存;水體中葉綠素a濃度過高時，綠色藻類植物大量生長，會阻斷水體與外界大氣正常的氣體交換，導致水體中溶解氧減少，同時還會阻擋陽光穿透水面，造成水下植物無法進行光合作用，進一步降低水體中的溶解氧，從而威脅水生物的生存。

繪制二水廠、邛海公園、出海口、青龍寺4處監測站點在2003，2006，2010，2014年的葉綠素a濃度變化圖（圖3）。

由圖3可以看出：2003～2006年間，邛海水體中葉綠素a濃度呈上升趨勢;2006～2014年間，邛海水體中葉綠素a濃度繼續呈持續下降趨勢。

2.2總 磷

磷元素是水體中藻類植物生長的營養性元素。水體中總磷含量偏高時，水中藻類植物會大量繁殖。當藻類植物總量適當時，藻類植物通過光合作用產生氧氣，從而增加水體的溶解氧濃度;當藻類植物總量過多時，藻類植物會阻斷水體與大氣的氣體交換，大大降低水體中的溶解氧濃度，同時耗氧有機物大量繁殖，通過呼吸作用消耗水體中大量氧氣，威脅水生物生存。

繪制二水廠、邛海公園、出海口、青龍寺4處監測站點在2003，2006，2010，2014年的總磷含量變化圖（圖4）。

由圖4可以看出：2003～2006年間，邛海水體中總磷含量呈下降趨勢;2006～2010年，邛海水體中總磷含量開始上升，在2010年邛海水體中總磷含量達到最高值;2010～2014年間，邛海水體中總磷含量呈下降趨勢。

2.3 總 氮

氮元素是水體中藻類植物生長的營養性元素。水體中總氮含量偏高時，水體中藻類植物會大量繁殖。當藻類植物總量適當時，藻類植物通過光合作用能夠產生氧氣，從而增加水體的溶解氧濃度;當藻類植物總量過多時，藻類植物會阻斷水體與大氣的氣體交換，大大降低水體中的溶解氧濃度，同時耗氧有機物會大量繁殖，通過呼吸作用消耗水體中大量氧氣，威脅水生物生存。

繪制二水廠、邛海公園、出海口、青龍寺4處監測站點在2003，2006，2010，2014年的總氮含量變化圖（圖5）。

由圖5可以看出： 2003～2006年間，邛海水體總氮含量呈上升趨勢;2006～2010年間，邛海水體總氮含量開始下降;2010～2014年間，邛海水體總氮含量呈微弱上升趨勢。

2.4 透明度

水體透明度用來衡量水體能使光線透過的程度，是水質評價的指標之一，也是水體營養狀態評價的指標之一。當水體中含泥沙、微生物、懸浮物等物質時會產生渾濁現象，水體的透明度就會降低。水體透明度過低，則水體中懸浮物過多，會大量消耗水體中的氧氣，降低水體溶解氧含量，從而威脅水生物的生存。

繪制二水廠、邛海公園、出海口、青龍寺4處監測站點在2003，2006，2010，2014年的水體透明度變化圖（圖6）。

由圖6可以看出：2003～2010年間，4處監測站點的邛海水體透明度呈增大趨勢;2010～2014年間，青龍寺、二水廠2處監測站點的水體透明度呈減小趨勢，邛海公園監測站點的水體透明度呈增大趨勢。

2.5 高錳酸鹽指數（CODMn）

化學需氧量（COD）是指在一定嚴格的條件下，水中的還原性物質在外加強氧化劑的作用下，被氧化分解時所消耗氧化劑的數量，可以評價水體受有機物污染的狀況。用高錳酸鉀做氧化劑測定的化學需氧量記為CODMn，稱為高錳酸鹽指數。

繪制二水廠、邛海公園、出海口、青龍寺4處監測站點在2003，2006，2010，2014年的水體CODMn含量變化圖（圖7）。

由圖7可以看出：2003～2006年間，4處監測站點CODMn呈增大趨勢。2006～2010年間，邛海公園、出海口2處監測站點CODMn呈減小趨勢;青龍寺、二水廠2處監測站點CODMn含量呈微弱增大趨勢;2010～2014年間，邛海水體中CODMn均呈減小趨勢。

2.6 富營養化評價

利用葉綠素a濃度、總磷、總氮、透明度、高錳酸鹽指數計算得到邛海水體各年的綜合營養狀態指數及分級情況如表2所示。

從表2可以看出：2003～2014年，邛海水體的營養狀態較為穩定，基本保持在中營養狀態。2003年，邛海水體總體呈中營養狀態;2006年，出海口監測站點出現了輕度富營養狀態。這是因為2003～2006年間，西昌市沒有大型污水處理廠，城市生活污水直接排入邛海，而污水中包含著大量的營養性元素，邛海水體中總氮含量升高，水體中藻類植物大量生長，葉綠素a濃度增大，水體呈現輕度富營養狀態。2006年，邛海西岸長達9.1 km的截污干管工程建成，并建設了配套的污水處理廠，大大減少了排入邛海的城市生活污水量，因此2006～2010年間邛海的水質改善明顯，邛海水體恢復成中營養狀態。2010～2014年，隨著邛海西岸二、三級截污管網工程的建設，邛海西岸的保護進一步加強，從邛海西岸流入邛海的城市污水進一步減少;同時隨著2010年邛海濕地恢復工程的啟動，加強了邛海周邊的環境保護，邛海的水質在此期間有所恢復，青龍寺監測站點呈貧營養狀態。

4個水質監測站點中，出海口監測站點的水質最差，青龍寺監測站點的水質最優。這是由水質監測站點的空間分布決定的。出海口位于邛海的西北角，是邛海的出水口。一方面，出海口是邛海水流匯集的地方，各處的污染都會匯集在此處，水質惡化;另一方面出海口距離西昌城區較近，附近餐飲業發達，部分生活污水、餐飲污水未經處理就直接排入邛海，導致此處的水質較差，水體中總氮濃度較高。青龍寺位于邛海的東南角，距離西昌城區較遠，周圍青山環繞，受人類活動影響較小，因此水質最優。

3 結論及建議

本文采用水體中葉綠素含量、總磷含量、總氮含量、透明度、高錳酸鹽指數5個指標，構建了衡量水體富營養化狀態的綜合營養狀態指數，利用邛海水質監測站點數據，對邛海2003～2014年的水體富營養化狀態進行了評價分析，得出結論及建議如下。

3.1 結 論

（1）邛海水體的營養化狀態良好。2003～2014年，邛海水體總體處于中營養狀態，綜合營養狀態指數值處于逐年下降趨勢。

（2）邛海水質狀態較為穩定，水質呈變好趨勢。2003年邛海的水質較差，但是經過邛海西岸截污干管及管網工程、邛海濕地恢復工程的建設后，邛海水質得到持續改善。

（3）青龍寺監測站點的水質最優，出海口監測站點的水質最差。青龍寺站點距離城區較遠，城市人類活動對其影響較小，受城市生活污水的影響較小，因此水質較好;出海口監測站點是湖水匯聚的地方，且距離城區較近，受城市生活污水和邛海周邊餐飲污水的影響較大，因此水質較差。

3.2 建議

（1）嚴格限制生活污水向邛海的排放，動態監測水體的富營養化狀態，防止邛海水體富營養化。生活污水中通常包含著豐富的氮、磷元素，向邛海的大量排放會導致水體中氮、磷元素的濃度增大，綠色藻類植物大量繁殖，以及葉綠素a的濃度增大。水體中總氮、總磷、葉綠素a濃度的增加，容易導致水體富營養化，從而威脅水生物的生存。因此，必須限制生活污水向邛海的排放，同時加大對邛海水體中氮、磷元素的觀測，監測水體的富營養化狀態。

（2）加大對邛海西北角出海口的監管力度，防止餐飲污水污染邛海。邛海出海口站點的水質相對最差，水體中總磷、總氮的含量多年偏高。主要原因是岸邊餐飲污水向邛海出海口的直接排放，次要原因是岸邊“肥水養魚”的魚塘。因此，要加大對邛海西北角的監管力度，實行不定期檢查，對于污染較為嚴重的餐飲店，應予以關閉;加大對邛海西北角魚塘的管理，將魚塘肥水作為灌溉用水引入農田，經過農作物吸收后再排放。

（3）建議在青龍寺附近建設邛海向西昌市集中式供水的取水口。在邛海4個水質監測站點中，青龍寺站點的各項水質監測結果均為最優。該監測站點遠離城市，附近青山環繞，因此受人類污染較少，水質良好。在青龍寺附近建設取水口，能夠保證西昌市飲用水的質量，讓西昌市居民喝到優質水。

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（編輯：李 晗）