四川省邛海水体富营养化评价及建议

许霄霄 王靖伟

摘要：为评估四川省邛海的水体富营养化状态，采用综合营养状态指数法，对邛海水体富营养化进行评价。利用水体中叶绿素含量、总磷含量、总氮含量、透明度、高锰酸盐指数计算对应的5个营养状态值，加权组合营养状态值获得综合营养状态指数。研究结果表明：2003～2014年，邛海水体总体处于中营养状态，综合营养状态指数值处于逐年下降趋势。邛海水质状态较为稳定，水质呈变好趋势。该方法简便、通用，计算结果较为客观和稳定，可为水质富营养化综合评价提供参考。

关键词：水体富营养化;综合营养状态指数法;水质评价;邛海;四川省

中图法分类号：X824文献标志码：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.08.016

文章编号：1006 - 0081（2021）08 - 0083 - 05

邛海位于四川省凉山彝族自治州西昌市，是四川省第二大天然淡水湖，对西昌的局地气候变化、生态环境保护和经济社会发展具有重要意义[1-3]。20世纪60年代以来，受围海造田、填海造塘、自然泥沙淤积等因素影响，邛海水域面积大幅减少[4]。同时，由于旅游开发、网箱养鱼和农家乐的无序发展，大量湖滨湿地遭到严重破坏，滩涂和原生湿地植被快速消失，外来物种入侵，水鸟和本土物种减少，邛海水质呈现富营养化状态。

1评价方法

水体富营养化评价方法有多种，包括特征评价法、参数法、生物指标参数法、营养状况指数法及数学评价法[5-9]。综合营养状态指数法是一种重要的营养状况指数法，计算简单且所需指标较少，被王明翠等用于太湖水体的富营养化评价中[10-15]，取得了较好效果。为评估邛海水体富营养化状态，本文采用综合营养状态指数法，选取叶绿素、总磷、总氮、透明度、高锰酸盐指数等5个指标计算综合营养状态指数值，在此基础上对邛海水体富营养化状态进行评价。

综合营养状态指数通过多个营养状态指标加权得到，计算公式如下：

综合营养状态指数的评价指标为叶绿素a浓度（CHL）、总磷（TP）、总氮（TN）、透明度（SD）、高锰酸盐指数（CODMn），其中叶绿素a浓度的单位为mg/m3，透明度的单位为m，其他各指标的单位均为mg/L。

归一化权重计算公式如下：

式中：[rj]为第j个指标与基准指标叶绿素a浓度的相关系数。叶绿素与叶绿素、总磷、总氮、透明度、高锰酸盐指数之间的相关系数分别为1，0.84，0.82，-0.83，0.83。

依据《地表水环境质量评价办法（试行）》，各营养状态指标的权重及营养状态值见表1。

依据综合营养状态指数对水体的富营养化状态进行分级评价，将水体划分为贫营养、中营养、轻度富营养、中度富营养、重度富营养五大类，评价方法如图1所示。

2 实验及结果分析

本次实验区域水质监测数据来自邛海4个水质监测站点：二水厂、邛海公园、出海口、青龙寺（图2），选取2003，2006，2010，2014年4个年份进行邛海水体富营养化评价。由于水质监测站點发生调整，出海口水质监测站点2014年数据缺失。

2.1叶绿素a

水体中叶绿素a浓度较高时，绿色藻类植物较多，光合作用旺盛，水体中溶解氧的浓度会增加，有利于水生物的生存;水体中叶绿素a浓度过高时，绿色藻类植物大量生长，会阻断水体与外界大气正常的气体交换，导致水体中溶解氧减少，同时还会阻挡阳光穿透水面，造成水下植物无法进行光合作用，进一步降低水体中的溶解氧，从而威胁水生物的生存。

绘制二水厂、邛海公园、出海口、青龙寺4处监测站点在2003，2006，2010，2014年的叶绿素a浓度变化图（图3）。

由图3可以看出：2003～2006年间，邛海水体中叶绿素a浓度呈上升趋势;2006～2014年间，邛海水体中叶绿素a浓度继续呈持续下降趋势。

2.2总 磷

磷元素是水体中藻类植物生长的营养性元素。水体中总磷含量偏高时，水中藻类植物会大量繁殖。当藻类植物总量适当时，藻类植物通过光合作用产生氧气，从而增加水体的溶解氧浓度;当藻类植物总量过多时，藻类植物会阻断水体与大气的气体交换，大大降低水体中的溶解氧浓度，同时耗氧有机物大量繁殖，通过呼吸作用消耗水体中大量氧气，威胁水生物生存。

绘制二水厂、邛海公园、出海口、青龙寺4处监测站点在2003，2006，2010，2014年的总磷含量变化图（图4）。

由图4可以看出：2003～2006年间，邛海水体中总磷含量呈下降趋势;2006～2010年，邛海水体中总磷含量开始上升，在2010年邛海水体中总磷含量达到最高值;2010～2014年间，邛海水体中总磷含量呈下降趋势。

2.3 总 氮

氮元素是水体中藻类植物生长的营养性元素。水体中总氮含量偏高时，水体中藻类植物会大量繁殖。当藻类植物总量适当时，藻类植物通过光合作用能够产生氧气，从而增加水体的溶解氧浓度;当藻类植物总量过多时，藻类植物会阻断水体与大气的气体交换，大大降低水体中的溶解氧浓度，同时耗氧有机物会大量繁殖，通过呼吸作用消耗水体中大量氧气，威胁水生物生存。

绘制二水厂、邛海公园、出海口、青龙寺4处监测站点在2003，2006，2010，2014年的总氮含量变化图（图5）。

由图5可以看出： 2003～2006年间，邛海水体总氮含量呈上升趋势;2006～2010年间，邛海水体总氮含量开始下降;2010～2014年间，邛海水体总氮含量呈微弱上升趋势。

2.4 透明度

水体透明度用来衡量水体能使光线透过的程度，是水质评价的指标之一，也是水体营养状态评价的指标之一。当水体中含泥沙、微生物、悬浮物等物质时会产生浑浊现象，水体的透明度就会降低。水体透明度过低，则水体中悬浮物过多，会大量消耗水体中的氧气，降低水体溶解氧含量，从而威胁水生物的生存。

绘制二水厂、邛海公园、出海口、青龙寺4处监测站点在2003，2006，2010，2014年的水体透明度变化图（图6）。

由图6可以看出：2003～2010年间，4处监测站点的邛海水体透明度呈增大趋势;2010～2014年间，青龙寺、二水厂2处监测站点的水体透明度呈减小趋势，邛海公园监测站点的水体透明度呈增大趋势。

2.5 高锰酸盐指数（CODMn）

化学需氧量（COD）是指在一定严格的条件下，水中的还原性物质在外加强氧化剂的作用下，被氧化分解时所消耗氧化剂的数量，可以评价水体受有机物污染的状况。用高锰酸钾做氧化剂测定的化学需氧量记为CODMn，称为高锰酸盐指数。

绘制二水厂、邛海公园、出海口、青龙寺4处监测站点在2003，2006，2010，2014年的水体CODMn含量变化图（图7）。

由图7可以看出：2003～2006年间，4处监测站点CODMn呈增大趋势。2006～2010年间，邛海公园、出海口2处监测站点CODMn呈减小趋势;青龙寺、二水厂2处监测站点CODMn含量呈微弱增大趋势;2010～2014年间，邛海水体中CODMn均呈减小趋势。

2.6 富营养化评价

利用叶绿素a浓度、总磷、总氮、透明度、高锰酸盐指数计算得到邛海水体各年的综合营养状态指数及分级情况如表2所示。

从表2可以看出：2003～2014年，邛海水体的营养状态较为稳定，基本保持在中营养状态。2003年，邛海水体总体呈中营养状态;2006年，出海口监测站点出现了轻度富营养状态。这是因为2003～2006年间，西昌市没有大型污水处理厂，城市生活污水直接排入邛海，而污水中包含着大量的营养性元素，邛海水体中总氮含量升高，水体中藻类植物大量生长，叶绿素a浓度增大，水体呈现轻度富营养状态。2006年，邛海西岸长达9.1 km的截污干管工程建成，并建设了配套的污水处理厂，大大减少了排入邛海的城市生活污水量，因此2006～2010年间邛海的水质改善明显，邛海水体恢复成中营养状态。2010～2014年，随着邛海西岸二、三级截污管网工程的建设，邛海西岸的保护进一步加强，从邛海西岸流入邛海的城市污水进一步减少;同时随着2010年邛海湿地恢复工程的启动，加强了邛海周边的环境保护，邛海的水质在此期间有所恢复，青龙寺监测站点呈贫营养状态。

4个水质监测站点中，出海口监测站点的水质最差，青龙寺监测站点的水质最优。这是由水质监测站点的空间分布决定的。出海口位于邛海的西北角，是邛海的出水口。一方面，出海口是邛海水流汇集的地方，各处的污染都会汇集在此处，水质恶化;另一方面出海口距离西昌城区较近，附近餐饮业发达，部分生活污水、餐饮污水未经处理就直接排入邛海，导致此处的水质较差，水体中总氮浓度较高。青龙寺位于邛海的东南角，距离西昌城区较远，周围青山环绕，受人类活动影响较小，因此水质最优。

3 结论及建议

本文采用水体中叶绿素含量、总磷含量、总氮含量、透明度、高锰酸盐指数5个指标，构建了衡量水体富营养化状态的综合营养状态指数，利用邛海水质监测站点数据，对邛海2003～2014年的水体富营养化状态进行了评价分析，得出结论及建议如下。

3.1 结 论

（1）邛海水体的营养化状态良好。2003～2014年，邛海水体总体处于中营养状态，综合营养状态指数值处于逐年下降趋势。

（2）邛海水质状态较为稳定，水质呈变好趋势。2003年邛海的水质较差，但是经过邛海西岸截污干管及管网工程、邛海湿地恢复工程的建设后，邛海水质得到持续改善。

（3）青龙寺监测站点的水质最优，出海口监测站点的水质最差。青龙寺站点距离城区较远，城市人类活动对其影响较小，受城市生活污水的影响较小，因此水质较好;出海口监测站点是湖水汇聚的地方，且距离城区较近，受城市生活污水和邛海周边餐饮污水的影响较大，因此水质较差。

3.2 建议

（1）严格限制生活污水向邛海的排放，动态监测水体的富營养化状态，防止邛海水体富营养化。生活污水中通常包含着丰富的氮、磷元素，向邛海的大量排放会导致水体中氮、磷元素的浓度增大，绿色藻类植物大量繁殖，以及叶绿素a的浓度增大。水体中总氮、总磷、叶绿素a浓度的增加，容易导致水体富营养化，从而威胁水生物的生存。因此，必须限制生活污水向邛海的排放，同时加大对邛海水体中氮、磷元素的观测，监测水体的富营养化状态。

（2）加大对邛海西北角出海口的监管力度，防止餐饮污水污染邛海。邛海出海口站点的水质相对最差，水体中总磷、总氮的含量多年偏高。主要原因是岸边餐饮污水向邛海出海口的直接排放，次要原因是岸边“肥水养鱼”的鱼塘。因此，要加大对邛海西北角的监管力度，实行不定期检查，对于污染较为严重的餐饮店，应予以关闭;加大对邛海西北角鱼塘的管理，将鱼塘肥水作为灌溉用水引入农田，经过农作物吸收后再排放。

（3）建议在青龙寺附近建设邛海向西昌市集中式供水的取水口。在邛海4个水质监测站点中，青龙寺站点的各项水质监测结果均为最优。该监测站点远离城市，附近青山环绕，因此受人类污染较少，水质良好。在青龙寺附近建设取水口，能够保证西昌市饮用水的质量，让西昌市居民喝到优质水。

参考文献：

[1] 辜晓琬，雷波，肖杰，等. 邛海水质变化趋势及保护对策研究[J]. 四川环境， 2013， 32（5）：77-82.

[2] 刘延美，刘守江，曾阳梅. 模糊数学在西昌邛海富营养化评价中的应用[J]. 四川环境， 2011，30（2）：67-70.

[3] 张东坡. 邛海水域变化对西昌气候的影响[J]. 西昌学院学报（自然科学版）， 2011，25（2）：38-40.

[4] 杨军，赵勇，张红实，等. 利用卫星遥感影像数据分析邛海湿地近50年的变迁[J]. 四川林业科技， 2013，34（4）：65-68.

[5] 常会庆， 车青梅. 富营养化水体的评价方法研究[J].  安徽农业科学， 2007（32）：10407-10409.

[6] 顾丁锡. 湖泊富营养化评价方法[J]. 环境污染与防治， 1982（3）：15-18.

[7] 张晟，李崇明，魏世强，等. 三峡库区富营养化评价方法探讨[J]. 西南大学学报（自然科学版）， 2004， 26（3）：340-343.

[8] 李秋华. 贵州高原水库富营养化特征及评价[J]. 贵州师范大学学报（自然科学版），2018， 36（2）：1-8.

[9] 鲍广强，尹亮，余金龙，等. 基于综合营养状态指数和BP神经网络的黑河富营养化评价[J].  水土保持通报， 2018， 38（1）：264-269.

[10] 王明翠，刘雪芹，张建辉. 湖泊富营养化评价方法及分级标准[J]. 中国环境监测，2002， 18（5）：47-49.

[11] 张宝，刘静玲. 湖泊富营养化影响与公众满意度评价方法[J]. 水科学进展，2009， 20（5）：695-700.

[12] 王京城，孙世群. 物元分析法在湖泊富营养化程度评价中的应用[J]. 安徽水利水电职业技术学报，2008， 8（1）：21-23.

[13] 邱林，冯晓波，冯丽云，等. 集对分析法在湖泊水质富营养化评价中的应用[J]. 人民长江，2008，39（5）：52-54.

[14] 崔东文. MATLAB神经网络在湖库富营养化程度评价中的应用[J]. 环境研究与监测，2012，25（1）：42-48.

[15] 金相灿，屠清瑛. 湖泊富营养化调查规范[M]. 北京：中国环境科学出版社，1990.

（编辑：李 晗）