济宁南四湖水质富营养化评价及防治对策研究

于光金，商 博，王桂勋，刘 菁

（山东省环境监测中心站，山东 济南 250101）

济宁南四湖水质富营养化评价及防治对策研究

于光金，商 博，王桂勋，刘 菁

（山东省环境监测中心站，山东 济南 250101）

以2012年南四湖水质监测数据为依据，采用修正的卡森指数法（TSIM）对南四湖水质进行评价。结果表明，修正卡森指数的评价结果为TSIM=56.04，南四湖已达到富营养化的标准。根据评价结果，从工业废水、生活污水排放、底质、农业生产、渔业养殖的影响方面分析了水体富营养化的原因，从减少外源污染物、应用生物措施和发展健康水产养殖模式三个方面提出了南四湖水体富营养化的防治对策。

南四湖；湖泊富营养化；修正的卡森指数法；评价

Abstract：Based on the monitoring data of Nansi Lake in 2012,the water quality of Nansi Lake was evaluated using the modified Carson index(TSIM).The results showed that the modified Carson indexes of evaluation results are TSIM=60.08,Nansi Lake has reached the standards of eutrophication.According to the evaluation results,the causes of water eutrophication were analyzed from the industrial wastewater,domestic sewage discharge,agricultural production and aquaculture,proposed the control measures from the three aspects of reducing exogenous pollutants,adopting biological measures and developing a healthy aquaculture model.

Key words： Nansi Lake； lake eutrophication； Carson index correction； evaluation

水体富营养化已成为世界范围内普遍存在的环境问题已引起世界各国的普遍关注，水体富营养化不仅会使水体丧失其应有功能，而且会严重破坏水体的生态平衡，使水质恶化，从而使水体不能满足生产功能和生活需要，制约人类社会和经济的发展[1]。南四湖位于山东省济宁市境内，是我国北方最大的淡水湖，也是南水北调东线输水干线。南四湖流域属于淮河流域泗运水系，流域总面积31 700 km2，通过河流汇集苏、鲁、豫、皖4省32个县市区的来水。南四湖是一个多用途的水体，具有饮用水源、洪水控制、水产水运、污水排放、农业水源等作用。多年来，由于没有对生态保护与环境治理和综合开发进行统筹考虑，废污水大多未经任何处理直接或间接排入入湖河道，造成部分河道和湖区的部分水域污染，并且湖泊内水环境出现了不同程度的富营养化现象。因此，研究南四湖水环境富营养化状况，提出相应的防治措施具有重要的社会意义。

1 评价方法

水体富营养化评价，即通过与水体营养状况有关系的叶绿素、总氮、总磷、透明度以及高锰酸盐指数等指标以及这些指标之间的相互关系对水体的营养状况进行准确、客观的评价。我国水体富营养化评价的主要方法有：参数法、营养状况指数法（卡尔森营养状况指数法TSI）、特征评价法、修正的营养状况指数法、中国环境监测总站发布的综合营养状态指数法（TSI）以及营养度评分法等[2]。根据南四湖流域的水质特征以及评价标准，本研究采用修正的卡森指数法（TSIM）来进行南四湖水体富营养化的分析和评价。

修正的卡森指数法（TSIM），就是通过以叶绿素a的浓度作为营养状态指数的基准，采用0～100之间的数值对湖库水体的营养状况进行分级。其中，指数值小于30的为贫营养，30～50之间的为中营养，50～100之间的即为富营养。指数值处于同一营养级的情况下，数值越高，富营养化程度就越严重。

修正的卡森指数计算公式如下：

2 结果与评价

2.1 南四湖水质监测结果

2012年，南四湖水体水质年均值各点位的监测值见表1。由表1可知，南四湖水体的TN含量在1.504～1.811 mg/L之间，平均值为1.666 mg/L，超过地表水Ⅳ类水质标准；TP含量在0.06～0.079 mg/L之间，平均值为0.07 mg/L，超过地表水Ⅲ类水质标准；CODMn含量在4.85～5.55 mg/L之间，平均值为5.158 mg/L，为地表水Ⅲ类水质标准。将所测得的各项水环境指标数据与湖泊营养类型标准相对照（见表2），可以发现南四湖水体的总氮含量已超过重富营养的标准，超标0.28倍；总磷达到富营养化的标准，超标0.01倍；CODMn在中营养型的标准内。

表1 南四湖水质状况

表2 湖泊营养类型标准 mg/L

2.2 修正的卡森指数评价结果

由表3可知，南四湖水体5个监测点位的TSIM（SD） 在68.95～73.76之间，平均为71.24；TSIM（chl） 在47.66～49.76之间，平均为48.88；TSIM（TP）在45.34～49.87之间，平均为48.01。其中，TSIM（chl）和TSIM（TP）符合中营养的标准，TSIM（SD） 达到富营养化的标准。TSIM在53.98～57.73之间，平均为56.04，说明南四湖水质已达到富营养化标准，5个监测点位的富营养化程度依次为南阳＞前白口＞大捐＞岛东＞二级坝。

表3 修正的卡森指数（TSIM）评价结果

3 水体富营养化的原因分析

3.1 工业废水、生活污水的大量排入

南四湖周边城市集中，人口密集，经济发展迅速，多年延续的高消耗、高污染的粗放型经济增长方式，使得南四湖流域内结构性污染严重，部分工业有机废水经处理后直接或间接排入南四湖，造成湖泊局部水质污染。特别是城市、农村大量生活污水的排放最终汇入南四湖，点源、面源污染造成湖泊水体中氮、磷等营养物质不断富集，使南四湖水体中营养物质的负荷量增加。

3.2 南四湖水体底质的影响

南四湖水体深度相对较浅，阳光的穿透性较好，水温适宜，营养物质易释放。含氮、磷的营养物质进入湖泊后，使某些藻类爆发性生长，经过不断代谢，湖底积累大量淤泥。受风浪影响，底泥被搅动，悬浮物被快速释放。逐年的积累，使得底质中的营养盐物质成为引起南四湖水体富营养化的原因之一。

3.3 农业生产和渔业养殖的影响

在农业生产活动中，南四湖流域化肥和农药使用量及畜禽养殖废弃物日渐增加。化肥主要为氮肥和磷肥，农药主要为有机磷、聚脂类和有机氮等，通过降雨径流冲刷和渗透作用，氮、磷等营养物质最终输送到南四湖。养殖户在湖泊中清除水草，大片圈占湖泊进行水产养殖，在一定程度上给南四湖的富营养化创造了条件。渔业养殖的发展、人为投放的鱼饵以及鱼类的排泄物给湖泊水体带来了大量的氮、磷等营养物质。

4 防治对策

采用修正的卡森指数法和综合营养状态指数评价的结果都表明，南四湖水域水质已经达到轻度或中度富营养化状态。湖库富营养化的防治是水污染治理中一个十分棘手的问题，目前主要是从控制外源污染物的输入和减少内源营养物质负荷两方面来控制湖库的富营养化[3]。针对南四湖特点，为控制和减少南四湖水体污染，改善水体生态环境，对南四湖水体富营养化的防治提出以下对策和建议：

4.1 减少外源污染物的输入

主要是从入湖河流污染物、沿湖面源污染物和湖泊养殖区污染物的控制这三个方面入手。对于入湖河流污染物的控制，主要途径是改变沿河两岸的工业、矿业生产方式，积极推行清洁生产。沿湖面源污染物主要由湖边农田施肥或者喷洒农药所致。在降雨过程中，田中的化肥、农药一部分随地表径流汇入湖中，是造成湖泊水体富营养化的主要原因之一。因此，要减少这种面源污染，控制农药和化肥的使用量，同时适当将部分农田退耕还林、还草。南四湖是山东省重要的淡水渔业基地之一，素有“生态宝库”的美称。养殖过程中，鱼料施用过量不仅浪费，而且造成水体污染。所以应该适当用料，并定期对养殖区进行打捞，从而保持养殖区的清洁。

4.2 应用生物措施

有选择地引进优良水生植物品种，利用水生植物生长过程中吸收磷、氮等营养物质的方法，来控制水体富营养化，如利用菹草、凤眼莲、菱、伊乐藻等来吸收磷、氮[4-6]。应用浮床陆生植物治理水体富营养化是一种新的技术路线，可通过利用陆生植物浮床水稻、花卉、蔬菜等的根系，吸收、降解、富集营养物质[7，8]。研究当地有益微生物制剂，通过降解水体中有机污染物来净化养殖水体，修复养殖水域的生态环境[9]。以上生物措施都能很好地起到控制水体富营养化、净化水质的作用。

4.3 发展健康水产养殖模式

根据南四湖特点，建立适合南四湖的生物链有机养殖模式，实现生态养殖。同时，加强湖区水产养殖管理，合理控制养殖规模，制定南四湖水产养殖发展规划等，从而减少水产养殖污染，净化养殖水体，控制南四湖水体富营养化。

[1]ZHOU J G，CAUSON D M，MINGHAM C G，et al.The surf ace gradient method for the treatment of source terms in the shallow water equations[J].Journal of Computational Physics，2001，168（1）：1-25.

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[5]林秋奇，王朝晖，杞桑，等.水网藻治理水体富营养化的可行性研究[J].生态学报，2001，21（5）：814-819.

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[7]宋祥甫，邹国艳，吴伟明，等.浮床水稻对富营养化水体中氮、磷的去除效果及规律研究[J].环境科学学报，1998，18（5）：489-493.

[8]唐林森，陈进，黄茁.人工生物浮岛在富营养化水体治理中的应用[J].长江科学院院报，2008，25（1）：21-24，39.

[9]吴小兰，李巍，马小能.微生态制剂在水产健康养殖中的应用[J].水产科技情报，2006，33（3）：130-133.

（编辑：程 俊）

Research on Eutrophic Evaluation and Control Measures for Nansi Lake

Yu Guangjin,Shang Bo,Wang Guixun,Liu Jing
（Environmental Monitoring Central Station of Shandong Province,Jinan Shandong 250101,China）

X824

A

1008-813X（2013）06-0054-03

10.3969 /j.issn.1008-813X.2013.06.016

2013-09-06

国家科技重大专项子课题《全国湖泊富营养化区域差异性调查及其演化规律研究》（2009ZX07106-001-001）

于光金（1983-），男，山东莱芜人，毕业于山东师范大学环境科学专业，硕士，助理工程师，主要从事环境监测工作。