东昌湖水质状况分析与富营养化评价

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摘要：选取南关桥、北关桥、东关桥、西关桥4个监测点，采用单因子指数、内梅罗指数及综合营养状态指数法对东昌湖2011年水质状况和富营养化程度进行了分析。结果表明，东昌湖各监测点夏季pH、CODCr及TN的含量较高，DO及TP含量夏、秋季较高，其中pH、DO、CODCr单因子指数基本满足Ⅳ类水质标准；TN单因子指数呈先上升后下降趋势，以7月较高；TP单因子指数总体呈上升趋势，以11月较高。内梅罗指数在调查年度内总体呈上升趋势，TP、TN对东昌湖水质影响较大。从富营养化评价结果来看，东昌湖富营养化指数以夏季最高，其中南关桥>西关桥>北关桥>东关桥。

关键词：水质分析；富营养化评价；东昌湖

中图分类号：X724 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）11-2524-05

东昌湖位于山东省聊城市城区西南部，环绕古城四周，水深2～3 m，湖岸线长约16 km，库容1 000万m3以上，现有水域面积5.0 km2，略小于杭州西湖，为济南大明湖的5倍。碧波荡漾的湖水和独特的自然风光形成了“城中有湖，湖中有城，城湖一体”的城市风貌。东昌湖是一个集灌溉用水、水上运动、旅游及水产养殖为一体的多功能湖泊，作为工业、农业、渔业等重要的补给水源，弥补聊城市的生产生活用水不足，对改善聊城人民的生活居住环境、丰富城市景观、促进经济发展和人民生活水平的提高具有十分重要的作用。随着聊城市社会经济和旅游业的发展，东昌湖水体污染和富营养化问题日益加重，严重影响了居民的生活质量和社会经济发展，引起了相关部门和学者们的广泛关注[1]。邓焕广等[2]运用卡尔森指数法对东昌湖2005年水质进行了评价，发现东昌湖水体处于富营养化水平。许文杰等[3]应用灰色聚类法对东昌湖2006年水质进行评价，发现西北、西南、东南3个湖区均属于富营养化水平。程俊美等[4]基于GA优化的普适卡森指数公式，得出2003-2008年东昌湖均已属富营养化水平。分析前人的研究发现，选用数据多为2008年以前的，分析方法较为单一，导致研究成果难以准确地反映东昌湖水质状况，制定的水环境管理措施及建议缺乏针对性。为此，利用2011年实测数据，运用单因子指数及内梅罗指数法，分析其年内各季水质变化，找出主要污染因子，并运用综合营养状态指数法对东昌湖各季富营养化水平进行评价，以期为东昌湖水资源利用和水环境管理提供科学依据和参考。

1 研究方法及评价标准

选取山东省聊城市东昌湖东关桥、西关桥、南关桥、北关桥4个具有代表性的监测点（图1），于2011年1-11月对4个监测点进行取样并分析水样pH、溶解氧（DO）、化学需氧量（CODCr）、总氮（TN）、总磷（TP）5项指标，其中pH采用玻璃电极法，DO采用碘量法，CODCr采用重铬酸钾法，TN采用过硫酸钾氧化-紫外分光光度法，TP采用过硫酸钾消解-钼酸铵分光光度法。东昌湖水质状况分析采用单因子指数、内梅罗指数法进行，鉴于东昌湖水体功能主要为工业用水、观赏、景观旅游，因此东昌湖水质评价标准参照GB 3838—2002[5]中规定的Ⅳ类水标准进行。东昌湖各监测点富营养化评价采用金相灿等[6]提出的富营养化5级分类法进行。数据计算和作图采用Excel进行。

2 东昌湖水质状况分析

2.1 水质月变化分析

2.1.1 南关桥水质月变化 由图2可知，南关桥pH单因子指数为0.8～1.3，基本符合Ⅳ类水质标准；DO单因子指数为0.1～0.9，在波动中总体呈上升趋势，符合Ⅳ类水质标准；TN单因子指数总体呈先上升后下降的趋势，1～5月为0.1～0.5，6、7月升到1.7和1.3，后降为11月的0.2；TP单因子指数1-4月在0.5～0.8之间，4月以后开始上升，7月及11月分别达到5.7和4.6；CODCr在调查年度内单因子指数均小于1.0，对水质影响不大。内梅罗指数在7月及11月值明显增大，与TP变化趋势相似，由此可知南关桥主要污染物为TP，其次为TN。造成上述现象的原因可能是南关桥两侧的1#和6#湖区（图1）水域面积较大，其中6#湖区游客数量较多，随意丢弃垃圾和食物的现象仍然存在，而1#湖区为养鱼区，鱼饵中含有的N、P元素及鱼类本身的新陈代谢对湖水的水质都有一定的影响。

2.1.5 东昌湖各监测点水质的比较 由图6可知，1-4月东关桥的内梅罗指数最高，表明东关桥水质最差；其次是西关桥和南关桥，北关桥内梅罗指数小于1.0，水质较好；6-11月南关桥的内梅罗指数最高，其次是北关桥和东关桥，西关桥水质较好。主要原因可能是南关桥与东关桥之间湖区东南部为渔业养殖区，鱼类代谢产物会污染湖水，同时垂钓者抛弃的废弃物排入湖中对水质也造成一定的影响。另外，2011年各个监测点的内梅罗指数在波动中上升，表明东昌湖水质有恶化趋势。

2.2 水质季节性变化分析

2.2.1 pH季节性变化 东昌湖水体pH在8.5左右，水体呈弱碱性，由图7可知，pH单因子指数以夏季最高，秋季最低。夏季各监测点单因子指数从大到小依次为西关桥、东关桥、南关桥、北关桥；秋季为西关桥、南关桥、北关桥、东关桥；春季与冬季各监测点相差不大。pH主要受湖水中溶解的CO2含量、温度及生物的影响[4]，东昌湖夏季水温比较高，水中植物光合作用强，消耗湖水中的CO2，从而使水体中pH单因子指数较高；而秋、冬季水温较低，光合作用弱，水体中pH单因子指数也相应降低。

2.2.2 CODCr季节性变化 从图8可见，CODCr单因子指数夏、秋季较高，春季与冬季较低，可能是冬季气温较低，东昌湖水面结冰，游客数量较少，湖岸饭店及游船公司暂停营业，有机物排放量也相应减少。4个监测点从大到小排序为西关桥、东关桥、北关桥、南关桥；西关桥CODCr单因子指数高是因为湖区周边游客多，游船“跑冒滴漏”现象导致有机污染物增加。

2.2.3 DO季节性变化 从图9可以看出，东昌湖2011年DO单因子指数夏、秋季较高，春季及冬季较低。可能是夏、秋季东昌湖的藻类丰富及有机物含量较高，使得耗氧速度超过了氧的补给速度，且水温较高，下层水体尤其是底部严重缺氧等原因所致。其中秋季各监测点DO单因子指数相差较大，从大到小依次为南关桥、西关桥、东关桥、北关桥。

2.2.4 TN季节性变化 从图10可以看出，2011年东昌湖TN单因子指数夏季最高，均值为1.1，按照南关桥、西关桥、北关桥、东关桥的顺序依次降低。秋季TN单因子指数最低，在0.1左右，各监测点相差不大。主要是由于夏季人类活动对东昌湖的影响作用较大，而南关桥附近居民较多，生活污水进入水体使有机氮和各种无机氮化合物含量增加，导致生物和微生物大量繁殖。

2.2.5 TP季节性变化 由图11可得，2011年东昌湖TP单因子指数以秋季最高，夏季次之，冬、春两季TP较低。秋季TP单因子指数由大到小依次为北关桥、南关桥、西关桥、东关桥，夏季为南关桥、东关桥、北关桥、西关桥，春季为东关桥、西关桥、北关桥、南关桥。这可能受黄河来水水质及泥沙含量影响。

3 东昌湖水体富营养化评价

从图12可以看出，东昌湖富营养化指数变化趋势与水质季节变化趋势相似，以夏季最高，秋季次之，冬、春季较小。夏季4个监测点富营养化程度从大到小依次为南关桥、西关桥、北关桥、东关桥。主要是由于南关桥邻近的湖区靠近交通干道，旅游开发强度大，人类活动频繁。秋季4个监测点富营养化指数从大到小依次为西关桥、北关桥、东关桥、南关桥，春季与冬季各监测点相差不大。从2011年各月富营养化趋势来看（图13），1-4月富营养化指数在40左右，属中营养化水平，4月以后开始上升，7月达到最高，属轻度富营养化水平，11月又有所下降，属中营养化水平。

4 结论

综合以上分析得出：①2011年东昌湖各监测点pH、DO、CODCr单因子指数基本能满足Ⅳ类水质标准；夏季pH、CODCr及TN较高，DO及TP夏、秋季较高，TP单因子指数在波动中总体呈上升趋势，且对湖区水质影响最大，是造成东昌湖水质恶化的主要原因。②1-4月东昌湖水质主要受东关桥影响，其次是西关桥和南关桥，北关桥水质最好；6-11月主要受南关桥影响，其次是北关桥和东关桥。③内梅罗指数在波动中总体呈上升趋势，表明东昌湖水质有恶化趋势。④东昌湖富营养化指数以夏季最高、秋季次之、冬春季较低，夏季各监测点富营养化指数按照南关桥、西关桥、北关桥、东关桥依次减小。

参考文献：

[1] 张 平，马启敏，刘 林.东昌湖水环境管理对策初探[J].海洋湖沼通报，2011（3）：145-148.

[2] 邓焕广，张 菊.东昌湖水体富营养化评价及N、P平衡研究[J].环境科学与管理，2008，33（8）：178-180.

[3] 许文杰，陈为国.东昌湖水环境质量评价与可持续发展对策[J].水资源与水工程学报，2006，17（6）：51-53.

[4] 程俊美，马启敏.东昌湖水体富营养化动态变化与分析[J].海洋湖沼通报，2010（4）：16-22.

[5] GB 3838—2002，地表水环境质量标准[S].

[6] 金相灿，屠清英.湖泊富营养化调查规范[M].北京：中国环境科学出版社，1990.