东平湖水体营养化状况综合评价

陈豪 徐洪增 路民 于晓龙 冀健红 刘新阳 苏强 张修宇

摘 要：为研究东平湖水体营养化状况，从2019年7月开始在东平湖开展了6次水环境和水生态调查实验，获取浮游植物种类、密度及水体理化指标等数据，采用浮游植物指示生物法、丰度评价法和综合营养状态指数法，分析了东平湖水体的营养化状况。结果表明：研究期间蓝藻门和绿藻门占据优势地位；不同时间不同监测点出现了不同的优势物种，但以蓝藻门物种为主，且均指示水体呈富营养化状况；总体上，东平湖水体呈现“轻富營养”水平，特别是夏季水体营养化程度更高，达到“中富营养”水平。

关键词：浮游植物；生态学评价；理化指标评价；富营养化；东平湖

中图分类号：X824；X826 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2022.01.018

引用格式：陈豪，徐洪增，路民，等.东平湖水体营养化状况综合评价[J].人民黄河，2022，44（1）：83-88.

ComprehensiveEvaluationofWaterTrophicationStatusinDongpingLake

CHENHao1，XUHongzeng2，LUMin3，YUXiaolong2，JIJianhong4，LIUXinyang1，SUQiang1，ZHANGXiuyu1

（1.NorthChinaUniversityofWaterResourcesandElectricPower，Zhengzhou450046，China；2.EngineeringConstructionCenterofYellowRiverShandongBureau，Jinan250011，China；3.DongpingBureauofDongpingLakeAdministrationBureau，Taian271500，China；4.HenanVocationalCollegeofWaterConservancyandEnvironment，Zhengzhou450008，China）

Abstract：InordertostudythewatertrophicationofDongpingLake，sixwaterenvironmentandwaterecologysurveyexperimentshadbeen carriedoutsinceJuly2019.Thephytoplanktonspecies，densityandphysicochemicalindicatorshadbeenobtained.Thetrophicstatusof DongpingLakewasanalyzedbyusingthephytoplanktonindicatormethod，phytoplanktonabundanceevaluationmethodandcomprehensive trophicstateindexmethod.Theresultsshowthatcyanophytaandchlorophytaarethedominantspeciesduringthestudyperiod.Differentdom inantspeciesappearatdifferentmonitoringsitesindifferentperiods，butcyanophytaspeciesarethedominantspeciesandallshoweutrophi cation.Ingeneral，thewaterbodyofDongpingLakepresentslight levelofeutrophication.Thewaterbodyhasahigherdegreeofeutrophica tion，especiallyinsummer，reachingtothemoderate level.

Keywords：phytoplankton；ecologicalevaluation；physicochemicalindexevaluation；eutrophication；DongpingLake

东平湖位于山东省东平县、梁山县和汶上县交界处，是黄河下游最大的蓄滞洪区。同时，东平湖也是南水北调东线调水工程的调度湖泊，担负着向胶东半岛和山东北部、天津市、河北省输水的任务，具有防洪、调水、航运、旅游和灌溉等功能，在国家和区域水资源利用配置中起着积极作用，这对东平湖水环境状况提出了更高要求。

东平湖作为一个浅水型湖泊，其周围分布着诸多村庄，捕鱼期渔民在湖区捕鱼，这都会对湖区水体质量产生影响。浮游植物是湖泊水生态系统的初级生产者，能够为水生动物提供所需的食物来源。浮游植物群落结构与水体营养化程度关系密切，环境因子的变化会引起浮游植物群落结构的变化。目前，国内外在利用浮游植物群落特征指标或水体理化指标进行水体营养化评价方面已经开展较多研究[1]。指示生物法、优势种评价法等生物学评价法是地表水体营养化评价的常用方法[2-3]，基于水体理化指标的综合营养状态指数法、修正卡尔森营养指数法和模糊数学等评价方法也应用较多[4-7]。由于湖泊水体营养化状况受到诸多因素的共同影响，因此综合运用生物学评价方法和水体理化指标评价法能够较为准确地评价水体实际营养化状况。

笔者通过在东平湖开展水环境和水生态调查实验，结合获取的水体理化指标和浮游植物群落特征指标，从水体理化指标、浮游植物群落结构和生态学评价等方面对水体营养状况进行分析，探求浮游植物对湖泊水体营养化的指示作用，以期为湖泊水体的营养化评价和治理提供实验支撑和理论依据。

1 研究方法

1.1 采样时间和采样点布置

东平湖老湖区常年蓄水，水面面积约为209km2。从2019年7月开始，共开展6次水环境和水生态调查实验，分别为2019年7月（SY1）、8月（SY2）、9月（SY3）、11月（SY4）、12月（SY5）和2020年6月（SY6）。实验中共设置12个监测点，分别为东平湖入口贾村东（D1）、侯屯村（D2）、浮粮店（D3）、东平湖出口陈山口闸（D4）、黑虎庙（D5）、八里湾泵站（D6）、金山坝头（D7）、卧牛山村（D8）、湖心西北（D9）、湖心西南（D10）、湖心东南（D11）和湖心北（D12），其中D1～D3为湖东岸，D4为湖出口，D5～D6为湖南岸，D7～D8为湖西岸，D9～D12为湖心监测点，见图1。

1.2 样品采集和分析

（1）水体理化指标。现场使用哈希多功能探头和萨氏盘等仪器监测水温（T）、pH值、透明度（SD）、电导率（EC）、溶解氧含量（DO）和叶绿素a含量（Chla）6个指标。用聚乙烯瓶采集1000mL湖水，帶回实验室检测氨氮（NH4-N）、总氮（TN）、总磷（TP）、五日生化需氧量（BOD5）、高锰酸盐指数（CODMn）和化学需氧量（CODCr）等指标，监测方法参照《水和废水监测分析方法》[8]。

（2）浮游植物。用聚乙烯瓶在离湖面0～2m水深处采集1000mL水样，立刻加入1.5%体积鲁哥氏液固定。将样品带回实验室，静置沉淀48h后，浓缩至60mL，并加3mL甲醛溶液封存，然后对浮游植物群落结构进行检测[9]。

1.3 数据处理及方法

1.3.1 生物学评价方法

（1）优势度评价法。优势度计算公式[10]为

2 结果与分析

2.1 水体理化指标分布特征

图2为Chla、TP、CODMn、TN和SD的时空变化特征，可以看出：SY6的实验中TP质量浓度较大，D3监测点的最大，为0.66mg/L；TN质量浓度值变化较为剧烈，最大值出现在SY5的实验中的D8监测点，而SY6的实验中TN的质量浓度值整体较小，原因主要是东平湖中的菹草对TN具有吸附作用；SD在SY5和SY4的实验中D1监测点的值较大，主要原因是冬季水体扰动比较小；Chla最大值多出现在D1或D2监测点（SY5出现在D8监测点），主要原因是D1、D2和D8监测点处于湖湾处，水体流动性相对较低；CODMn质量浓度变化相对平缓，总体上SY1和SY6的实验中各监测点质量浓度较大。

2.2 浮游植物群落结构特征

图3为蓝藻门、绿藻门、硅藻门、甲藻门、隐藻门、裸藻门和金藻门浮游植物密度随时间的变化情况，可以看出：6次实验中蓝藻门的密度最大；SY1、SY3和SY6的实验中蓝藻门密度位居前三大，其中SY1的实验中密度最大（14.8亿个/L），原因在于SY1的实验中TN与TP质量浓度最高，且其水温较高，导致浮游植物大量生长和繁殖；SY4的实验中绿藻门密度最大，SY5的实验中蓝藻门密度最大。相关研究表明，中营养型湖泊中甲藻门、隐藻门、硅藻门密度较大，富营养型湖泊中硅藻门和绿藻门密度较大，重富营养型湖泊以绿藻门和蓝藻门密度较大[14-15]。由此可见，多数实验中东平湖均呈现富营养化状态。

6次实验中浮游植物密度随空间的变化情况见图4，可以看出：除了SY2的实验中D11监测点、SY3的实验中D8和D11监测点硅藻门的密度相对较大之外，SY1～SY3和SY6的实验中多数监测点蓝藻门密度占绝对优势；SY4的实验中除了D1～D5监测点蓝藻门密度较大之外，其余监测点则是绿藻门密度较大；SY5的实验中隐藻门的密度较其他5次实验均有所增大，特别是D3～D5、D7监测点占明显优势。

图5为浮游植物总密度的时空变化情况。SY1的实验中除了D7、D8、D11和D12监测点（D11和D12监测点未实施监测）之外，浮游植物总密度在其他监测点中均为最大。总体上看，两次夏季（SY1和SY6）实验中多数监测点浮游植物密度比较大，且蓝藻门密度较大，主要原因是夏季温度相对较高（SY1和SY6的平均水温分别为34℃和30℃），且营养物质浓度较大，有利于浮游植物的生长和繁殖[16]。

2.3 优势物种特征分析

6次实验各监测点优势物种见表1，可以看出：假鱼腥藻出现的次数最多（5次）；D7和D11监测点出现优势物种的次数较少，D7监测点只在SY1和SY5的实验中发现优势物种，D11监测点只在SY4和SY5的实验中发现优势物种。蓝藻门优势物种最多（3种），分别为假鱼腥藻、小席藻、细小隐球藻；绿藻门优势物种为游丝藻；隐藻门优势物种为尖尾蓝隐藻。根据浮游植物种类对水体营养化的指示特征，假鱼腥藻是淡水蓝藻水华爆发时的常见藻种，可以指示水体达到富营养化水平[17]，小席藻是典型的富营养化指示物种[18]，细小隐球藻为中富营养化水体指示物种，尖尾蓝隐藻是富营养化指示物种，游丝藻为贫营养化指示物种[19]。

2.4 营养化状况评价

2.4.1 生物学方法评价营养化状况

依据指示生物法的评价原理和优势物种的定义，将优势物种指示的营养化状况作为各监测点的营养化状况，同时结合浮游植物丰度情况评价各监测点的水体营养化状况。以SY1的实验中D1监测点为例，该点出现的优势物种为假鱼腥藻和小席藻，两者均指示“富营养”状态，则利用指示生物法得到的评价结果为“富营养”。同时，D1监测点浮游植物密度为1.96×108个/L，结合丰度评价法及评价标准，其评价结果为“重富营养”。其他有优势物种的监测点评价过程与D1相同，没有优势物种的监测点（如SY2的实验中D7监测点等），则直接采用丰度评价法进行评价。具体评价结果见表2。

2.4.2 理化指标评价营养化状况

各监测点综合营养状态指数见图6。由图6可以看出：各监测点的指数为43～66，最大值和最小值均出现在SY5（最大值出现在D8监测点、最小值出现在D3监测点）。各监测点的综合营养状态指数均值变化范围为52～58，结合综合营养状态指数法的评价标准，所得具体评价结果见表3，东平湖整体上为“轻富营养”水体。

由表3可知，各监测点多处于“轻富营养”状态，而在SY1的D1和D2监测点、SY2的D2监测点、SY3的D12监测点、SY5的D8监测点和SY6的监测点（D1、D3、D8）出现了“中富营养”状态。东平湖营养化最轻状态为“中营养”，如SY4的监测点（D3、D5）、SY5的监测点（D1、D3）和SY6的监测点（D10、D11）。由此可见，6次实验中东平湖均存在一定程度的营养化状态，特别是SY1、SY2和SY6的湖东岸D1～D3监测点均出现了“中富营养”状态，原因是东平湖东岸的旅游业比较发达，村镇较为集中，受生活污水排放影响较大。

2.4.3 综合分析

水体理化指标和浮游植物群落结构均能反映水体的营养化程度。本文对浮游植物指示生物法、丰度评价法和综合营养状态指数法计算得到的水体营养化状况进行综合评价。以SY1的实验中D1监测点为例，该监测点存在明确的指示生物（假鱼腥藻、小席藻、细小隐球藻），需结合丰度评价法和综合营养状态指数法评价结果对其营养化程度进行综合分析。SY1的实验中，指示生物法评价结果为“富营养”、丰度评价结果为“重富营养”、综合营养状态指数法评价结果为“中富营养”，3种方法的评价结果均为“富营养”以上。鉴于D1监测点的浮游植物总密度较大，蓝藻门和绿藻门密度占比很大，特别是蓝藻门占比在80%以上，同时假鱼腥藻等典型富营养化指示物种均有出现，因此将SY1的实验中D1监测点综合评定为“中富营养”。这一评价结果符合当地的实际情况，该监测点位于大汶河入湖口，周围有沿湖公园、村庄和交通干道，使得该点受上游来水条件和周边生活污水影响较大。采取同样的思路分析其余监测点的营养化状况，结果见表4。

从表4可以看出：东平湖整体上存在一定程度的营养化状态，SY1各监测点营养化程度均比较严重，多处出现“中富营养”状态，D7监测点的营养化程度最轻，但也达到了“轻富营养”状态；其余5次实验中水体的营养化程度有所降低，多处出现“中营养”水体，特别是SY4和SY5湖心（D9～D12监测点）的营养化程度最低，均处于“中营养”状态，主要原因是湖心受人类活动影响相对较小，且水体流动性较岸边强，能够促进水中污染物的降解；岸边水体的营养化程度较严重，多处于“中-轻富营养”状态，主要原因是岸边受到人类活动影响较大，且岸边点（如D1～D3监测点）多处于村庄附近，而D5、D6、D8监测点离村庄相对较远，同时D6监测点位于南水北调东线入湖口附近，受到南水北调东线来水和东平湖自身水体状况的综合影响，除SY1之外多为“中营养”或“中-轻富营养”水体。

相关研究成果表明，TN与TP质量浓度比值大于16时，湖泊富营养化主要受磷限制，小于7时则受氮限制[20]。6次实验中，SY1～SY5多数监测点均受磷限制，SY6则受氮限制比较明显，分析结果表明东平湖水体中多数情况下磷是其营养化的主要影响因子，这与何德进等[20]和王丹等[21]的分析结果一致。因此，多数情况下东平湖需要控制含磷元素污废水的入湖量。

总体来看，东平湖的营养化状况有所加剧，已经开始出现“轻富营养”水体，甚至部分时间出现了“中富营养”水体，特别是夏季（SY1）营养化状况更为严重，但多数时间多个监测点处于“中营养”到“轻富营养”状态，这与刘双爽等[22]、师吉华等[23]的研究成果较为一致。

3 结 论

东平湖6次现场调查实验中共监测到蓝藻门、绿藻门、硅藻门、隐藻门、甲藻门、裸藻门和金藻门7门浮游植物，不同的浮游植物种类对水体营养化的指示作用不同。文中分别从指示生物、丰度评价和水体综合营养状态指数3個方面对水体的营养化状况进行分析，结论如下。

（1）第1次实验（SY1）浮游植物的总密度最大；多数情况下绿藻门和蓝藻门密度较大，特别是SY1的蓝藻门密度最大，达到14.8亿个/L；6次实验中，优势物种共出现了5种，其中蓝藻门最多（3种）。

（2）从综合利用指示生物法、丰度评价法和综合营养状态指数的评价结果可以看出，东平湖总体上处于“轻富营养”状态，但在SY1和SY3实验中出现了“中富营养”状态，特别是SY1最为严重。

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【责任编辑 张华兴】