大连市大型水库富营养化状况及影响因素研究

原 晖

(辽宁省大连水文局，辽宁 大连 116023)

连续流动注射分析是近年来不断发展起来的检测技术，将复杂的化学反应进行模块化设计，进而实现了自动、快速并准确地检测批量样品[1-3]。与传统化学方法相比，连续流动注射分析技术具有试剂用量少、自动化程度高、分析时间短等优点，在批量样品检测中具有不可替代的地位。

大连市的碧流河水库、英那河水库、刘大水库、松树水库、朱家隈子水库均为大连市重要饮用水源地，其水质好坏直接影响着两岸人民的用水健康。近年来，随着工业化进程的加快，各种工农业废水和生活污水任意排放，使得水库的水质逐步恶化并有富营养化的趋势。因此，对大连市水库的富营养化状态进行评价已经迫在眉睫[4]。

1 实验部分

此次评价以大连市碧流河水库、英那河水库、刘大水库、松树水库、朱家隈子水库2018年4—12月(1—3月冰期无法采样)的水质数据为例，采用连续流动注射分析仪分别对其中的富营养化影响因子总磷、总氮以及高锰酸盐指数的浓度进行检测，仪器的参数设置见表1。以高纯水分别配制总磷、总氮以及高锰酸盐指数的标准曲线溶液，其中各指标的浓度梯度见表2。通过连续流动注射分析仪对标准曲线溶液进行检测并对比其实际浓度与理论浓度，进而建立标准曲线，获得相关系数，其结果见表3。由表3可知，以连续流动注射方法测定总磷、总氮、高锰酸盐指数，测定值与实际浓度值具有良好的线性相关性，相关系数均超过0.9995，优于国家标准所规定的0.9990。

据中国黄金协会最新统计数据显示，2018年前三季度，国内累计生产黄金289.745 t，与去年同期相比，减产23.344 t，同比下降7.46%。其中，黄金矿产金246.842 t，有色原料产金42.903 t。另有国外进口原料产金83.082 t，同比增长34.24%，全国累计生产黄金(含进口料)372.827 t，同比下降0.57%。中国黄金、山东黄金、紫金矿业、山东招金等十二家大型黄金企业集团国内黄金成品金产量和矿产金产量分别占全国产量(含进口料)的53.44%和43.33%。

表1 连续流动注射分析仪仪器参数设定

表2 标准曲线浓度梯度 单位：mg/L

表3 各指标标准曲线与相关系数 单位：mg/L

水库叶绿素的测定按照《水质 叶绿素的测定 分光光度法》(SL 88-2012)进行，透明度则按照《透明度的测定(透明度计法、圆盘法)》(SL 87-1994)进行，综合连续流动注射分析仪的测定结果，得到5座大型水库2018年4—12月的监测数据，见图1。

评分法是一种简单通用的评价模式，在我国绝大部分水体都有应用，已经成为验证其他评价模式的最好验证对比法。评分值越高说明水体的富营养化程度越严重。

2 富营养化评价

由表5和图2可知，碧流河水库、英那河水库、松树水库及朱家隈子水库均为中营养状态，而刘大水库则达到了轻度富营养状态。究其原因，大连市这几座大型水库所控制的流域内产业基本以农业、养殖业为主，而制造业、建筑业等规模化的工业较少。因此，主要是农药的不合理使用以及生活污水和养殖废水的任意排放导致了水库的富营养化[5]。

研究表明，水库的氮磷比会对水库富营养化产生重要的影响。浮游植物在发生光合作用的时候，对于氮和磷的吸收是按照一定的原子比进行的，该比例为16/1，这也是藻类发生爆发性生长的必要条件。在藻类长期生长的淡水环境中，如氮磷比大于7，则磷是可能的限制性营养盐；相反，当氮磷比小于7时，则氮是可能的限制性营养盐[6]。基于此种情况，本文分析了大连市5座大型水库的氮磷比，得到结果见表6。

具体的赋分标准及分级方法见表4。

图1 大连市5座大型水库2018年各指标检测结果

表4 营养状态评价标准

续表

按照《中共天津市委天津市人民政府关于贯彻落实中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定的实施意见》中有关“推进水生态环境治理、严格落实水环境属地管理责任制”的要求，天津市于2013年1月制定印发了《关于实行河道水生态环境管理地方行政领导负责制意见》。

根据营养状态指数的计算公式，分别计算出碧流河水库、英那河水库、刘大水库、松树水库及朱家隈子水库的总磷、总氮、叶绿素、高锰酸盐指数以及透明度的富营养化指数，并利用各项指标的富营养化指数计算获得各水库的综合营养状态指数，所得结果见表5和图2。

他，就是哈斯巴彦尔。自2003年以来一直从事食品安全监管工作，办理食品违法案件600余起。2014年随着食品药品机构改革，他从质量技术监督系统选调到自治区食品药品监督管理局食品药品稽查局（总队）承担食品稽查工作。他始终以蒙古族人特有的刚毅、果敢和坚韧，以“拼命三郎”的精神，奋战在内蒙古食品安全监管的第一线。近3年来，他带领食品稽查队伍，办理多起涉案货值上千万元的大案，成为食品稽查办案领域的“行家里手”和“领军人物”，得到各级领导和同志们的一致好评。多次获得先进工作者和优秀共产党员荣誉。

表5 各水库综合营养指数评价结果

图2 大连市5座大型水库2018年综合营养状态指数

富营养化是指水体在人类活动或自然条件的作用下，氮、磷等营养物质过剩，进而导致水体发生水质污染的一种现象。根据水利部《地表水资源质量评价技术规程》的要求，湖库富营养化的评价采用指数法，评价项目包括总磷、总氮、叶绿素、高锰酸盐指数以及透明度。根据湖泊(水库)营养状态评价标准及分级方法，依据各个指标的浓度值，采用线性插值法获得各个指标的赋分值En，利用下式计算求得营养状态指数EI：

3 氮磷比对水库富营养化的影响

式中：EI为营养状态指数；En为评价项目赋分值；N为评价项目个数。

由表6可知，刘大水库的氮磷比为16.7，与藻类发生爆发性生长所需要的16/1最为接近，易发生富营养化，这个结果亦与以上结论中所述刘大水库是5座大型水库中唯一发生轻度富营养化的评价结果相吻合。另外4座水库的氮磷比结果分别为22.5，30.5，23.1及26.7，均大于20，说明另外4座水库的营养盐状态均为磷限制性营养盐状态。因此，需要严格控制此4座水库的总磷含量，以防发生富营养化情况。

表6 大连市5座大型水库氮磷比结果

分析：本题设计基于轴对称，即AB=AC、CD=AD.以边与边之间的数量关系来控制角的大小，此类问题一般需化归特殊三角形，常见的特殊三角形有等边三角形、30°与45°的直角三角形.分析条件存在30°的特殊角，思路自然向等边三角形转化，即需要构造等边三角形.同时分析问题求∠ACB的大小，由于AC=AB，即求等腰△ABC的顶角∠BAC的大小.

4 季节变化对水库富营养化的影响

以评价结果为轻度富营养化状态的刘大水库为例，分析季节变化对水库富营养化的影响，将刘大水库2018年4—12月综合营养状态指数随月份变化的结果绘制成趋势图，见图3。

图3 刘大水库综合营养状态指数随月份变化趋势

由图3可以看出，刘大水库4—10月的综合营养状态指数总体是逐步升高的，在9月和10月达到了峰值，于是9月和10月的刘大水库也达到了轻度富营养状态。而10月以后，综合营养状态指数呈现下降的趋势，水库亦恢复了中营养状态。以上变化特征说明，水库富营养化与季节变化密不可分，总体来说，夏季和秋季为富营养化多发季节。

总磷和总氮作为水生生物的重要营养物质来源，其浓度的升高会直接导致水生生物的过量繁殖，进而使水体中的溶解氧迅速被消耗，造成水体透明度下降、有机质上升，高锰酸盐指数升高。4—9月，由于光照强度以及光照时间的增加，光合作用增强，刘大水库在9月到达了各项指标富营养化指数的峰值。

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5 结 语

本文以连续流动注射方法对2018年大连市5座大型水库的富营养影响因子进行了检测，并以此为依据对5座大型水库的富营养化状况进行了探究。结果表明，除刘大水库呈现轻度富营养化状态外，碧流河水库、英那河水库、松树水库以及朱家隈子水库均为中营养状态。经研究发现，氮磷比以及季节变化均会对水库富营养化产生重要影响。刘大水库的氮磷比最接近藻类暴发的必要条件，而其余4座水库则均为磷限制性营养盐，由此需要严格控制另外4座水库的总磷含量，以防发生富营养化。水库富营养化易在夏季和秋季发生，因此，夏季和秋季需更加严格关注各项污染物浓度，杜绝水库富营养化的发生。此次研究的结果为大连市水库富营养化的控制提供了理论支持和数据支撑。