云龙湖2011—2020年水质指标和富营养化趋势分析

曹玉彬　王闽　李少杰

摘 要：本文对云龙湖东、西湖中心点2011—2020年丰水期指标（总磷、总氮、高锰酸盐指数、透明度、溶解氧和叶绿素a等）的10年数据变化特征进行分析，并利用综合营养指数法对富营养化程度进行研究。对比历史数据发现，总氮和叶绿素a有上升趋势，总磷、高锰酸盐指数基本持平，透明度和溶解氧有下降趋势。云龙湖水质整体处于轻度富营养程度，且呈轻微上升趋势，主要原因为污染物入湖量大于消减量。当前，要重视加强入湖水污染防控，削减入湖污染物总量，增强水体自净能力，提升水质。

关键词：云龙湖;水质;富营养化

中图分类号：X524 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）31-0129-03

Analysis of Water Quality Index and Eutrophication Trend of

Yunlong Lake in 2011—2020

CAO Yubin WANG Min LI Shaojie

（Xuzhou Environmental Monitoring Center of Jiangsu Province， Xuzhou Jiangsu 221000）

Abstract： This paper analyzes the 10-year data change characteristics of the index （total phosphorus， total nitrogen， permanganate index， transparency， dissolved oxygen and chlorophyll a， etc.） of the east and west lakes of Yunlong Lake during the high water period from 2011 to 2020， and uses the comprehensive nutrition index method to study the degree of eutrophication. Comparing historical data， it is found that total nitrogen and chlorophyll a have an upward trend， total phosphorus and permanganate indexes are basically the same， and transparency and dissolved oxygen have a downward trend. The overall water quality of Yunlong Lake is at a mild eutrophication level， showing a slight upward trend， the main reason is that the amount of pollutants entering the lake is greater than the amount of reduction， and this trend should be paid attention to. At present， it is necessary to strengthen the prevention and control of water pollution into the lake， reduce the total amount of pollutants into the lake， enhance the self-purification capacity of water bodies， and improve water quality.

Keywords： Yunlong Lake;water quality;eutrophication

湖泊作為地表水资源的重要组成部分，是促进地区社会经济发展的重要自然资源[1]。它不仅具有调节河川径流、提供灌溉用水、旅游观光和沟通航运等功能，还在干旱地区脆弱的生态环境保护方面具有不可替代的作用[2]。湖泊水质调查是揭示湖泊富营养化问题、评价湖泊营养状态、制定湖泊富营养化防治对策必不可少的基础工作[2]。近年来，由于人类过度开发利用湖泊资源加上外界环境因素的影响，排入湖泊的营养物质不断增加，富营养化湖泊数量不断增多[3]。根据《湖泊富营养化调查规范》，李鹏飞对全国130多个主要湖泊进行了富营养化评价，其中60多个湖泊水体水质达到富营养程度[4]。对于一个相对封闭的湖泊来说，输入量和削减量失衡，补给方式单一，容易造成湖泊水体污染物不断集聚，逐步导致富营养化。20世纪90年代以来，部分学者针对云龙湖水质、底泥变化与富营养化进行了研究。

本文利用2011—2020年云龙湖东、西湖丰水期长期监测数据，分析总磷、总氮、高锰酸盐指数、透明度、叶绿素a和溶解氧随着时间变化的趋势，利用中国环境监测总站推荐的综合营养状态指数法，对历年云龙湖丰水期东、西湖水质富营养化情况进行分析，为进一步做好云龙湖污染预警和防治提供参考。

1 研究区概况

云龙湖位于江苏省徐州市泉山区，地处云龙山西侧，属于人工湖泊，也是徐州市的标志性景点之一，具备蓄水、养殖、防洪等多种功能[5]。云龙湖分为东湖、西湖和小南湖3部分。水库上游连接玉带河、闸河、废黄河、丁万河及京杭运河，下游经奎河下泄洪水，向南流经濉河入洪泽湖。水库集水面积为59.1 km，总库容为3 330万m，兴利库容为905万m，水域面积已达到6.76 km，汛限水位为32.5 m[6]。

2 数据收集与评价方法

2.1 采样、分析方法

采样点位为云龙湖东湖和西湖的中心位置;采样时间为2011—2020年丰水期;采样方法为《地表水和污水监测技术规范》（HJ/T 91—2002）;分析方法有塞氏盘法（透明度）、分光光度法（叶绿素a）、钼酸铵分光光度法（总磷）、碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法（总氮）、《水质 高锰酸盐指数的测定》（GB/T 11892—1989）（高锰酸盐指数）和碘量法（溶解氧）。

2.2 富营养化评价方法

本文采用中国环境监测总站推荐的综合营养状态指数法对云龙湖水质历年富营养化程度进行评价。富营养化指标有总磷（TP）、总氮（TN）、高锰酸盐指数（CODMn）、透明度（SD）和叶绿素a（Chla）。湖泊（水库）营养状态分级如下：TLI（Σ）<30，贫营养;30≤TLI（Σ）≤50，中营养;TLI（Σ）>50，富营养;5070，重度富营养。富营养化指数（TLI）的计算公式如下：

式中：TLI（Σ）为综合营养状态指数;TLI（j）为第TLI种指标的营养状态指数;Wj为第j种指标的营养状态指数的相关权重。

不同富营养化指标的营养状态指数计算公式分别为：

TLI（Chla） = 10×（2.5 + 1.086 ln Chla） （2）

TLI（TP）=10×（9.436 + 1.624 lnTP） （3）

TLI（TN）=10×（5.453 + 1.694lnTN） （4）

TLI（SD）=10×（5.118-1.94lnSD）  （5）

TLI（COD）=10×（0.109 + 2.661lnCOD） （6）

其中：叶绿素a的单位为mg/m;透明度的单位为m;其他指标的单位为mg/L。以叶绿素a为基准参数，相关权重如下：叶绿素a为0.266 3，总磷为0.187 9，总氮为0.179 0，透明度为0.183 4，高锰酸盐指数为0.183 4。

3 结果与讨论

3.1 云龙湖东、西湖水质历年监测数据

如表1所示，近10年历史监测数据显示，云龙湖水质指标相对稳定，总磷、总氮、高锰酸盐指数、透明度、叶绿素a和溶解氧分别保持在0.020～0.050 mg/L、0.31～1.70 mg/L、4.5～5.9 mg/L、0.20～0.55 m、10～51 mg/m和5.4～10.4 mg/L。

3.2 云龙湖东、西湖丰水期主要指标变化趋势

东湖和西湖是云龙湖的核心组成部分，补给水源由西湖汇入。相对来说，东湖水质更加稳定。东湖叶绿素a保持在14～46 mg/m，总磷保持在0.020～0.050 mg/L，总氮保持在0.31～1.70 mg/L，透明度保持在0.2～0.5 m，高锰酸盐指数保持在4.5～5.7 mg/L。东湖近10年历史数据趋势分析显示，叶绿素a、总氮和透明度有上升趋势，高锰酸盐指数基本持平，总磷和溶解氧有下降趋势。典型趋势如图1至图4所示。

西湖近10年历史数据汇总分析显示，西湖叶绿素a保持在10～51 mg/m，总磷保持在0.027～0.050 mg/L，总氮保持在0.34～1.70 mg/L，透明度保持在0.20～0.55 m，高锰酸盐指数保持在4.7～5.9 mg/L。历史数据变化趋势显示，叶绿素a、总氮、透明度和总磷有上升趋势，高锰酸盐指数基本持平，溶解氧呈现下降趋势。典型趋势如图5至图8所示。

3.3 云龙湖东、西湖丰水期营养化变化趋势

选取2011—2020年云龙湖东、西湖丰水期水体的富营养化综合指数资料分析发现，云龙湖东、西湖富营养化呈现轻微上升趋势，其富营养化综合指数变化趋势如图9、图10所示。

4 结语

本文分析了云龙湖东、西湖2011—2020年历年丰水期部分水质指标的变化趋势特征，采用综合营养指数法对水体富营养化程度进行研究。结果表明：云龙湖水质总体相对稳定，水质指标总磷、总氮、高锰酸盐指数、透明度、叶绿素a和溶解氧分别保持在0.02～0.05 mg/L、0.31～1.70 mg/L、4.5～5.9 mg/L、0.20～0.55 m、10～49 mg/m3和5.4～10.4 mg/L;从时间变化趋势来看，东、西湖水质总氮、叶绿素a和透明度有不同程度的上升趋势，溶解氧下降趋势明显;计算结果显示，富营养化综合指数保持在51.1～58.5，水质整体处于轻度富营养程度，东、西湖均有上升趋势。云龙湖水体仍存在一定污染风险，未来需要继续控制入湖污染物排放量，加强湖体自净能力，扭转湖区水体缓慢富营养化的趋势。

参考文献：

[1]马荣华，杨桂山，段洪涛，等.中国湖泊的数量、面积与空间分布[J].中国科学（地球科学），2011（3）：394-401.

[2]姜加虎，窦鸿身，黄群.湖泊资源特征及与其功能的关系分析[J].自然资源学报，2004（3）：386-391.

[3]姜波，楊士建，赵秀兰.骆马湖水质变化特征及其富营养化评价[J].干旱环境监测，2005（4）：224-228.

[4]李鹏飞.喻家湖底泥氮磷形态及释放规律研究[D].武汉：华中科技大学，2013：17-18.

[5]郝红艳，单爱琴，纪振，等.徐州市云龙湖富营养化特征分析与评价[J].资源开发与市场，2006（2）：121-122.

[6]张双圣，刘喜坤，强静，等.徐州市云龙湖水质评价及污染原因分析[J].水资源保护，2017（3）：52-58.