2004－2013年洱海富营养化变化趋势

2004—2013年洱海富营养化变化趋势

李泽坤，杨萍萍，苏社飞

(大理白族自治州环境监测站，云南 大理 671000)

摘要：通过整理近10年来(2004—2013年)洱海水质监测数据，计算得出富营养化指标：综合营养状态指数在38.30～42.05波动变化，洱海评分方法指数在54.81～58.62波动，分析得出近10年来洱海富营养化指标介于中营养—富营养之间，处于缓慢下降的趋势。

关键词：富营养化；指标；变化； 趋势；洱海

收稿日期：2014-06-10

作者简介：李泽坤 (1981-)，男，汉族,云南洱源人，学士，工程师，从事环境监测及洱海保护研究工作。

中图分类号：X52文献标识码： A

收稿日期：2014-07-07

基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项：不同类型入湖河流综合整治效果评估与技术管理体系研究(2012ZX07102-002-04)。

1引言

洱海古称“叶榆水”，也叫西洱河、洱河、叶榆河、叶榆泽、弥河、昆弥川、昆明池等，是由西洱河塌陷形成的高原湖泊，南北长，东西窄，外形如耳，故名洱海。北有弥苴河、罗时江、永安江注入，东南收波罗江水，西纳苍山18溪水，总径流面积2565km2。当洱海水位1966m时(85高程),南北长42.0km，东西宽最大8.8km，最小3.05km，湖面面积252.91km2，蓄水量27.94亿m3，最大水深21.50m，平均水深10.8m，是中国第七大淡水湖。

20世纪80年代以前，洱海受人类活动影响较小，营养水平为贫营养水平[1~3]；20世纪 80年代中后期，随着洱海周边经济发展，加上不合理开发利用洱海，使洱海水质及生态受到严重破坏，营养水平快速上升到中营养水平[3~5]，特别是1996年、2003年，洱海暴发了大规模的蓝藻水华，使洱海营养化水平一度达到富营养状态[3,6]。

洱海作为云南第二大湖泊，其富营养化水平研究已成为保护治理洱海的关键，一直以来，相关科研单位也做过大量的工作，但近年洱海富营养现状及趋势少见报道。本文通过整理洱海近10年的监测数据，采用综合营养状态指数和洱海评分方法指数对洱海富营养现状趋势进行分析评价，以期为洱海的后期保护提供科学依据。

2富营养化评价

2.1数据采集

本次研究所需的水质监测数据来源于大理州环境监测站对洱海常规监测的数据。

监测时间为2004—2013年，监测频率为每月1次，全湖12条垂线、24个监测点位， 采用透明度、TN、TP、高锰酸盐指数、叶绿素a、五日生化需氧量、藻类优势种及藻类细胞数量等监测指标。

2.2评价方法

富营养化评价方法较多[7]，一般采用国家环境监测总站推荐的综合营养状态指数法[8]进行评价。该方法采用水质监测指标中的透明度、TN、TP、高锰酸盐指数、叶绿素a进行计算，得出综合营养状态指数[9~10]。

由于洱海为高原湖泊，考虑到光照强度、气温、水温变化等因素影响，湖体藻类繁殖速度较快，细胞数量及优势种群变化较大等原因，在洱海保护治理过程中一直采用“洱海富营养化评分方法”进行洱海营养化指数计算。该计算方法除了用上述5个指标以外，增加计权了五日生化需氧量、藻类优势种及藻类细胞数量等指标[2~4]，所以评价方法更接近洱海实际营养化水平[3]。

本文对洱海的富营养化分析采取两种方法进行。

2.2.1综合营养状态指数

计算公式如下：

(1)

式中：TLI(∑)—综合营养状态指数；Wj—第j种参数指数的相关权重；TLI(j)—第j种参数的营养状态指数。

以chl-a作为基准参数，则第j种参数归一化的相关权重计算公式为：

(2)

式中：rij—第j种参数与chl-a的相关系数；m—评价参数的个数。

采用0～100连续数值进行湖库营养状态分级，其营养状态级别分为：贫营养、中营养、轻度富营养、中度富营养、重度富营养等五级，湖库营养状态水质类别与评分值对应的关系见表1。

2.2.2洱海营养化评分方法

洱海营养化评分采用对照标准，用内插法计算得出各计权参数的营养化分值，然后根据各参数分值求出计权平均分值，得出洱海营养化指数—洱海评分方法指数，评分标准见表2。

表1　湖库营养状态水质类别与评分值对应表

表2　洱海评分方法指数评分标准　(mg/L)

2.3评价结果

根据上述计算方法得出2004—2013年综合营养状态指数及洱海评分方法指数结果见表3。

表3　2004—2013年度营养状态指数统计表

3富营养化变化趋势分析

3.1分析方法

本次分析研究采用常用的Daniel的趋势检验[11]，该方法使用了spearman秩相关系数法进行计算。首先列出时间周期Y1，Y2，……YN以及对应的指数X，将X值由小到大排列，根据下式计算：

(3)

di=Xi-Yi

(4)

式中：rs—秩相关系数；di—变量xi和变量yi的差值；xi—周期i-n浓度值由小到大排列的序号；yi—按时间排列的序号。

3.2综合营养状态指数变化趋势

根据计算结果得出洱海综合营养状态指数变化趋势见图1。

近10年来，洱海综合营养状态指数在38.30～42.05波动，波动范围不大，2004年为最大值，2011年为最小值，总体处于中营养水平，水质良好。

根据Daniel的趋势检验，使用spearman秩相关系数法进行计算，得出相关系数为r综合=-0.661，查秩相关系数统计表(显著水平为0.05)中的临界值wp0.05=0.564，r综合的绝对值>wp0.05，且r综合为负值，表明近年来，洱海综合营养状态指数呈下降趋势，且有显著意义。

3.3洱海评分方法指数变化趋势

根据计算结果得出洱海评分方法指数变化见图2。

近10年来，洱海评分方法指数在54.81~58.62波动，其中2006年出现最大值，2011年为最小值，总体处于中—富营养水平。

根据Daniel的趋势检验，使用spearman秩相关系数法进行计算，得出相关系数为r洱海=-0.867，查秩相关系数统计表(显著水平为0.01)中的临界值为wp0.01=0.746，r洱海的绝对值>wp0.01，且r洱海为负值，表明近年来，洱海营养化评分方法指数呈下降趋势，且有极显著意义。

4分析结果

根据相关监测资料计算出洱海近10年(2004—2013年)的综合营养状态指数及洱海评分标准指数，利用计算结果进行趋势分析，得出综合营养状态指数的秩相关系数为-0.661；洱海评分方法指数的秩相关系数为-0.867。由此看来，近10年洱海综合营养状态指数呈下降趋势，且有显著意义，洱海评分方法指数也呈下降趋势，且有极显著意义。

5结语

(1)2004—2013年，洱海水体综合营养状态指数在38.30～42.05波动，营养化水平均处于中营养水平；

(2)采用洱海营养化评分方法进行评价，其指数在54.81~58.62波动变化，营养化水平为中—富营养水平；

(3)洱海综合营养状态指数与洱海评分方法指数变化规律基本一致，均为下降趋势，但其指数分值相差在15分左右，洱海营养化评分方法评价结果高于综合指数，评价结果为中—富营养级；

(4)利用spearman秩相关系数法分析得知，近10年来洱海综合营养状态指数处于显著下降趋势，洱海评分方法指数处于极显著下降趋势，洱海水体富营养化水平有所降低，这是多年来各级政府部门重视洱海保护治理研究，投入大量人力、物力、财力进行洱海保护治理取得的成果，说明洱海保护治理工作初具成效。

参考文献：

[1] 黎尚豪.云南高原湖泊调查[J].海洋与湖沼， 1963，5(2): 87-114.

[2]杜宝汉.大理州湖泊营养化及对策研究[J].环境科学，1987，8(5)：18-23.

[3]杜宝汉.大理州环境保护思考与对策 [M].北京：作家出版社，2006.

[4]杜宝汉.洱海富营养化变化趋势研究[A].云南洱海科学论文集[C].昆明：云南民族出版社，1989：153-161.

[5]杜宝汉.洱海富营养研究[J].湖泊科学，1992，4(2)：86-92.

[6]宋岸，肖举强.洱海流域富营养化成因及教训[J].广东化工，2010，8(37):133-134.

[7]金相灿，屠清瑛.湖泊富营养化调查规范(Ⅱ)[M].北京：中国环境科学出版社，1990：291-302.

[8]中国环境监测总站.(总站生字[2001]090号)湖泊(水库)富营养化评价方法级分级技术规定[Z].2001.

[9]国家环保总局.中国湖泊富营养化及其防治研究[M].北京：中国环境科学出版社,2001.

[10]本书编委会.水和废水监测分析方法(第四版)[M].北京:中国环境科学出版社，2002.

[11]孙山泽.概率与统计(第二版)[M].北京：科学出版社，2002.

Eutrophication Trend of Erhai Lake from 2004 to 2013

LI Ze-kun,YANG Ping-ping,SU She-fei

(Dali Environmental Monitoring Station,Dali Yunnan 671000 China)

Abstract：The eutrophication index of Erhai Lake was calculated using the water quality monitoring data in the recent decade(2004-2013).The comprehensive nutrition state index varied from 38.30 to 42.05 while the score index fluctuated between 54.81 and 58.62.The results indicated that the eutrophication index of Erhai Lake was between mesotrophic and eutrophic levels showing a trend of gradually decrease.

Key words： eutrophication index;trend;Erhai Lake