原生态塘富营养化状态跟踪调查及分析
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【摘 要】2008年6月-10月，对泉州迎宾馆一个自然形成的水塘进行了采样检测，采用综合营养状态指数法，对水体的富营养化状态变化进行了跟踪评价。结果表明，1）水塘大多处于中营养状态，在有大量外源污染进入的情况下表现出了轻度富营养； 2）总氮、总磷的含量与叶绿素a呈正相关关系；3）此自然形成的生态系统对外来的N、P污染具有很强的抗冲击能力。
【Abstract】 From June to October 2008，we samplinged and checked a natural pond at Yingbin Hotel Quanzhou. Also we inspected and evaluated the status change of the eutrophicated water by analyzed the integrated trophic state index of the water. As the result of this test： 1） most of the pond is in nutritional status， they will change to be in a mild eutrophication when much exogenous pollution come into the circumstances ； 2） the relationship of total nitrogen 、total phosphorus and chlorophyll-a is direct proportion； 3） this natural ecosystems has excellent anti- impactive power to the exogenous pollution of N and P.
【Key words】 original pond、 eutrophication、direct proportion
2008年5月份，泉州迎宾馆建筑工地附近堆放了大量建渣，雨季时于低洼处积累大量雨水后形成一个面积约300平米左右，最大水深约1.2米，平均水深0.8米，总水量约为240m3的水塘。岸坡种植了草皮，塘里长有绿金鱼藻、浮叶眼子菜和小茨藻等，为纯生态自然生长，沉水植物的生长面积占总水面面积的1/3-1/2，塘内有少量的螺蛳和野杂鱼，故称之为原生态塘。外源污染主要来自于雨水。8月份有大量的高尔夫湖水进入到塘内，造成了短时间的污染。本文以6月10号到10月10号对水体进行的富营养化采样检测的数据为依据，采用综合应用状态指数法，对水体的富营养化水平进行了评价，并分析了其对污染的耐冲击能力，同时为城市景观微型浅水湖泊的设计思路、水质管理和营养化控制提供理论基础。
1 检测与分析、评价方法
1.1 检测布点
2008年6月10号-10月10号对水体开展了手工采样检测，选取湖中心为采样点，在0.5米左右深处采集亚表层水样，采样频率为每半个月一次，采样时间为每月的10号和25号。
1.2 检测项目与分析方法
重点选取了与水体富营养化密切相关的检测项目：总氮（TN）、氨氮（NH4）、总磷（TP）、叶绿素（Chl.a）。
叶绿素a的测定：取适量水样，倒入抽滤器中抽滤（滤膜孔径为0.45？m）；将带有浮游植物的滤膜放入冰箱中低温干燥6-8h后，放入均浆器中，加入2-3ml90%丙酮溶液、少量的碳酸粉末，充分研磨提取；将提取液置于离心管中，离心10min，将上清液倒入10ml容量瓶中，重复1-2次，直至沉淀物不含绿色，最后将上清液定容到10ml，摇匀。在分光光度计上用1cm光程比色皿，分别读取750nm、663nm、645nm、630nm波长的吸光度，并以90%的丙酮作为空白吸光度测定，对样品吸光度进行校对。
其他检测项目检测方法按照《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中要求的方法测定。
1.3 评价方法[1]
湖泊富营养化程度的综合评价是对湖泊富营养化发展过程中某一阶段营养状态的定量描述。其主要目的是通过对具体湖泊富营养化代表性指标的详细调查，判断该湖泊的营养状态，了解其富营养化进程及预测其发展趋势，为湖泊水质管理及富营养化的控制提供科学依据。
目前我国湖泊富营养化评价的基本方法主要有营养状态指数法（卡尔森营养状态指数（TSI）、修正的营养状态指数、综合营养状态指数（TLI））、营养度指数法和评分法。 以上几种方法在实际工作中都被采用， 其中营养度指数法计算步骤繁琐、耗时长， 不如综合营养指数法简便易行； 评分法在实际应用过程中， 受人为因素的干扰较多， 影响结果的准确性。 因此， 本文选取相关加权综合营养状态指数法评价目标水体的富营养化程度，该方法以chl的状体指数TLI（chl）为基准，再选择2个与基准状态指数TLI（chl）比较接近（指绝对偏差较小）的参数同基准参数进行相关加权。
评价项目选取了反映水体营养程度的主要指标： 叶绿素a （Chl.a）、总磷（TP）、总氮（TN），则综合营养状态指数为：
式中： TLI（Σ）为综合营养状态指数； Wj 为第j 种参数的营养状态指数的相关权重； TLI（j）为第j 种参数的
营养状态指数。
以Chl.a 作为基准参数， 则第j 种参数的归一化的相关权重计算公式为：
式中： rij 为第j 种参数与基准参数Chl.a 的相关系数； m 为评价参数的个数。
各项目营养状态指数计算公式为：
TLI（ Chl.a）=10（ 2.5+1.086lnChl.a）；
TLI（ TP）=10（ 9.436+1.624lnTP）
TLI（ TN）=10（ 5.453+1.694lnTN）；
采用0-100 的一系列连续数字对湖泊营养状态进行分级： TLI（Σ）＜30 为贫营养； 30≤TLI（Σ）≤50 为中营养； TLI（Σ）>50 为富营养， 其中50＜TLI（Σ）≤60 为轻度富营养， 60＜TLI（Σ）≤70 为中度富营养，TLI（Σ）>70 为重度富营养。
2 评价结果
2.1 湖泊富营养化总体状况和分析
经过4个月的检测调查，湖泊富营养化评价结果可以看出（表1），八次采样中只有一次数据表示出轻度富营养状态，其他均为中营养水平。
2.2 对外源污染耐受性分析
水塘的外源污染主要来自于地表径流，经检测，水塘接收来自道路的地表径流污染物含量分别为：总磷TP平均为0.05mg/l，总氮TN平均为4.37 mg/l，分别是水体中总磷、总氮平均值的3倍和6.7倍。
8月份有大量的高尔夫湖水进入到原生态塘，持续了几个星期，大约进入80m3污水，经过化验外源污染的污染物含量为总磷TP为0.16mg/l，总氮TN为2.26 mg/l，叶绿素Chl.a为80mg/m3，TSI为69，中度富营养化。水流的冲击致使水体浑浊发黑，透明度降为20公分，水塘达到轻度富营养化（见图1）。以占主导地位的评价因子叶绿素a的量的变化使原生态塘的富营养化特征变得更加明显（见图2）。输入的营养盐逐渐被沉水植物所消耗，营养盐进入水生植物以另一种状态继续起来，同时沉水植物的竞争作用也抑制了浮游植物的生长[2]。
图2 叶绿素a含量逐月变化情况
Fig.2 Situation of chlorophyll a content month by month changes
由于高尔夫湖水收集了几乎所有球道、草坪的雨水，所以湖水富含肥料和有机农药，来自于雨水径流以及农用化肥的氨氮是原生态塘氮元素的主要来源（见图3），在微生物的作用下，经过氨化-硝化-反硝化过程，部分化合态氮变成氮气释放到了空气。
2.3 水体中总氮、总磷的含量与叶绿素a的相关性分析
不考虑8月份那次外源污染涌入的意外事件，对其他数据进行分析可知总氮、总磷的含量与叶绿素a呈正相关关系（见图4）
3 讨论
水塘形成初期，塘底全部是黄泥，没有任何植物生长。水体由贫营养型向富营养型发展是湖泊自然演变的过程，沉水植物的出现是湖泊富营养化发展过程中自然选择的结果[5]。
塘内长有大量的绿金鱼藻、浮叶眼子菜和小茨藻等水生高等植物，其整个植株都可以吸收底泥和水中的营养盐，并分泌产生他感物质抑制浮游植物生长[3]。在没有人类活动的干扰下，稳定的生态系统具有自我维持、自我修复的能力，对外来污染也具有一定的抗冲击能力。即使突然发生外源污染的涌入，只要还在健康水生态系统的耐受阀值内，基本上都会逐渐实现自净。
4 结论
1、水塘大多处于中营养状态，在有大量外源污染进入的情况下表现出了轻度富营养；
2、此自然形成的生态系统对外来的N、P污染具有很强的抗冲击能力。
3、总氮、总磷的含量与叶绿素a呈正相关关系，并且总磷与叶绿素a 的相关性更加显著，N/P>7，磷是限制性营养盐[4]；
4、对于城市潜水湖泊，建设时要采用泥底，坚决杜绝水泥硬底，增大吸污能力强的沉水植物的种植面积，削减入湖外源污染负荷，以生态系统结构与功能关系为依据，构建较为完整的生态系统。
参考文献
[1] 金相灿， 屠清瑛主编. 湖泊富营养化调查规范. 北京： 中国环境科学出版社， 1990： 286-302.
[2] 李杰君主编.洱海富营养化探析及防治建议.湖泊科学，2001，2（13）：187-192.
[3] 濮玉民，王国祥，李正魁，等主编.健康水生态系统的退化及其修复——理论、技术及应用. 湖泊科学，2001，3（13）：193-203.
[4] 王国祥，成小英，濮玉民主编. 湖泊藻型富营养化控制——技术、理论及应用. 湖泊科学，2002，3（14）：273-281.
[5] 荆红卫， 华 蕾， 孙成华， 郭 婧主编.北京城市湖泊富营养化评价与分析. 湖泊科学，2008，20（3）：357-363.