抚仙湖水体总磷（TP）周年变化及水质影响评价

来源:用户上传      作者:杨丽仙

　　摘要：为研究抚仙湖水体总磷（TP）的周年变化，进一步了解水质状况，分析了2018年5月（春季）、8月（夏季）、11月（秋季）、2019年2月（冬季）水体总磷（TP）和部分理化指标的监测数据，采用综合指数法（TLI（∑））进行水质营养状态评价，并分析其变化趋势。结果表明，总磷（TP）是影响抚仙湖水质营养状态变化的主要指标，综合营养指数（TLI（∑））年均值小于30。评价认为，抚仙湖水质处于贫营养状态。
　　关键词：抚仙湖;总磷（TP）;周年变化;水质评价
　　中图分类号：X824 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）03-00-03
　　DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.03.003
　　Annual changes of total phosphorus （TP） in water body of fuxian lake and water quality impact assessment
　　Yang Lixian
　　（Yuxi Environmental Monitoring Station，Yuxi Yunnan 653100，China）
　　Abstract：In order to study the annual change of total phosphorus （TP） in the water body of Fuxian Lake and further understand the water quality， May （Spring）， August （Summer）， November （Autumn）， and February 2019 （Winter） ） Monitoring data of total phosphorus （TP） and some physical and chemical indicators of water body， using comprehensive index method （TLI （∑）） to evaluate water nutrition status， and analyze its changing trend.The results show that total phosphorus （TP） is the main indicator that affects the nutritional status of water quality in Fuxian Lake. According to the evaluation， the water quality of Fuxian Lake is in a poor nutrition state.
　　Key words：Fuxian Lake;Total phosphorus （TP）;Annual change;Water quality evaluation
　　總磷是评价水质的重要指标、水体中的磷含量过高会引起藻类植物的过度生长，引起水体富营养化，发生水华或赤潮，降低水体透明度和溶解氧，打乱水体的平衡和使用功能。
　　抚仙湖位于滇中盆地中部长江水系与珠江水系的分水岭地带，地理坐标为24。21′～24。38′N，102。49′～102。57′E，湖面积为21.6km2，最大水深为157.3m，平均水深为95m，蓄水量206亿m3，水资源总量占全国湖泊淡水资源总量的9.16%，是中国第二深水湖泊[1]。近年来随着城镇化进程的加快和入湖污染负荷的积累，抚仙湖水的透明度急剧下降，水质出现下降的趋势，而总磷作为一个关键性的指标，直接影响着水体藻类的生长繁殖和水质的状况评价，故研究水体总磷的周年变化有利于评价水体的水质健康状况。本文从样品的采集、保存、实验室数据分析及结果评价，研究了抚仙湖总磷的周年变化，旨在抚仙湖富营养化防治及湖泊水资源可持续发展利用提供基础参考资料。
　　1 实验部分
　　1.1 采样点及时间
　　全湖共设置8个采样点，其中哨咀、湖心、路居、尖山、孤山与隔河口之间都设有表深层取水点（图1）。于2018年5月（春季）、8月（夏季）、11月（秋季）、2019年2月（冬季），每月月初对8个采样点的总磷及其他水质理化指标做全分析。研究中用于分析的水质指标包括10个：pH、透明度（SD）、溶解氧（DO）、悬浮物（SS）、总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮（NH3-N）、五日生化需氧量（BOD5）、叶绿素a（Chla）、高锰酸盐指数（CODMn）。
　　1.2 样品采集、处理
　　按照HJ/T91技术规范和《地表水总磷现场前处理技术规定（试行）》的通知〔2019〕63号文件规定，水样采集后应做前处理（表1）。采集总磷的样品均采用500mL透明或棕色玻璃瓶采样，0～5℃保存，不加保存剂，24h内分析。采集现场平行时需等体积轮流分装成2份，禁止装完一瓶样品后再装另一瓶样品。采集后的水样需做原水浊度测试，且需进行3次浊度测定，3次测定结果的相对偏差不超过5%，以中位值作原水浊度值。其余理化指标的测定按照《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）进行。
　　1.3 实验分析
　　1.3.1 仪器和试剂
　　V-1800可见光分光光度计（上海美普达分析仪器有限公司）;手提式压力蒸汽灭菌锅DSX-280A（上海申安医疗器械厂）;50mL具塞（磨口）刻度管。
　　过硫酸钾、钼酸铵（AR）、浓硫酸（优级纯）、NaOH（优级纯）、抗坏血酸（分析纯）、酒石酸锑钾（分析纯）、磷标准溶液（批号：203960 环境保护部标准样品研究所）。
　　1.3.2 分析评价方法 　　1.3.2.1标准曲线法
　　分别用移液管移取0.00、0.50、1.00、2.00、5.00、10.00mL总磷标准使用液于50mL具塞（磨口）刻度管中，用实验用水定容至25mL，加入4mL过硫酸钾溶液进行消解并保持30min，取出冷切后加水定容至刻度。再分别加入1.0mL抗坏血酸和2mL钼酸铵溶液，显色15min后，以水做参比，由低浓度到高浓度依次测定其吸光度。并以总磷含量（ug）为横坐标，扣除空白试验的吸光度为纵坐标，绘制标准曲线[2]。
　　1.3.2.2评价方法
　　为进一步了解抚仙湖的水质状况，环境监测总站推荐综合营养状态指数法（TLI），运用TP、TN、SD、Chla、CODMn对其水质进行评价[3]。
　　综合营养状态指数计算公式：
　　式中：TLI（∑）—综合营养状态指数;;Wj—第 j种参数的营养状态指数的相关权重;;TLI（j）—代表第 j种参数的营养状态指数。叶绿素a（chla）单位为mg/m3;透明度（SD）单位为m;其余指标单位为mg/L。
　　以Chla作为基准参数，则第j种参数的归一化的相关权重计算公式为：
　　式中：rij—第j种参数与基准参数Chla的相关系数;m为评价参数的个数。
　　中国湖泊的Chla与其他参数之间的相关系数rij和见表2。
　　采用0-100的一系列连续数字对湖泊营养状态进行分级，当TLI（∑） <30时为贫营养;30 ≤TLI（∑） ≤50为中营养;TLI（∑） >50时为富营养[4-6]。
　　1.4 数据统计分析
　　根据回归曲线方程，带人可见光分光光度计测量的TP吸光度值，计算出水样的含磷量（ug），通过公式 计算出总磷的浓度（mg/L），使用Excel2003进行数据的处理分析，其他的理化指标取深层和表层的平均值。
　　2 结果与分析
　　2.1 沉降时间对TP的影响
　　一般的河流水体，如果存在大量泥沙均会对总磷的测定产生影响[7]，且影响的程度随着沉降时间的不同而变化，取采测分离同一断面样品为例，具体影响见表3。
　　但抚仙湖的水质比较澄清，无需做水样前处理（沉降和色度浊度补偿），可直接取样测量。不同季节抚仙湖水体TP结果见表4。数据显示4个季节抚仙湖水体8个采样点的TP均满足国家《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）1类水质要求[8]。
　　2.2 抚仙湖水体基本理化指标
　　除TP指标外，其余的理化指标也是必测项目（见表5）。数据显示，夏秋季节TN在1类水质的上限波动，DO在春夏季节满足1类水质要求，秋冬季节为2类水质要求。
　　2.3 抚仙湖水质状况评价表
　　根据表4 TP的含量和表5基本理化指标值，以TLI（∑）—综合营养状态指数公式可计算出不同季节抚仙湖综合营养状态指数，结果见表6。
　　从表6可以看出，2018年4个季节中，春、夏、秋、冬四季的综合营养状态指数TLI（∑） 均维持在30以内，抚仙湖水质评价处于贫营养状态。
　　3 结论与建议
　　2017年9月，国家环境保护部在《湖（库）富营养化防治技术政策》中提出，人类扰动少、处于贫营养状态水生系统健康的湖（库），以预防和保育为主，合理布局流域产业，控制经济和人口规模，贯彻“安全、清洁、健康”方针，强化源头控制，防治并举。尽管抚仙湖目前水质总磷周年变化均达到地表水环境质量标准1类标准，整体水质评价为贫营养状态，但为了长期保护好抚仙湖水质，现提出以下建议。
　　3.1 合理规划，控制外部污染源
　　抚仙湖换水周期较长，水深较深，一旦污染，治理难度比较大。要保护好抚仙湖水质，必须采取有效措施，科学合理的划定生态保护红线，在生态功能保障基线内，禁止一切工业化和城镇化开发。对于抚仙湖北部的主要入湖河流东大河，采取以源头的清水产流区保护，中间清水养护区的治理与修复，依照湖滨区的保护与清水入湖思路开展东大河的水污染治理与清水产流机制修复工程的设计。对于已存在的村落，开展有效的环境综合整治工程，建设污水集中处理系统，建立合理的补偿机制，实现敏感村落的生态搬迁。推进生产生活污染防治，加大力度调整产业结构，确保最大限度削减入湖污染负荷。
　　3.2 加大环保教育宣传
　　良好的教育宣传有利于防治工作的开展。通过报纸、电视、微信等多媒体形式，联合学校、家庭、社会多方位、多角度进行宣传，可提高村民的环保意识，鼓励发展绿色农业、生态农业、科学施肥用药，控制农药化肥使用量。可强化公众参与和社会监督，从自身做起，提倡绿色消费、低碳生活，禁止乱扔乱倒，乱排乱放，对一切破坏污染水质的违法行为进行举报监督，保護好抚仙湖这片碧水。同时政府部门应加强巡查检查、加强联合联动和执法监管，打出“组合拳”，解好“综合题”，坚决打好新时代抚仙湖保卫战。
　　3.3 规范底泥治理，消除内源污染
　　完善湖泊水质的监测系统和在线监测设施，对于敏感地段的入湖口和有村庄聚集的湖段等可增加监测频率和监测项目，并根据实际情况，加大水生生物监测（浮游植物、浮游动物、鱼类、大量水生植物等），利用其种群、结构、种属变化掌握水体的营养变化。因地制宜，采取科学合理的方式定期对抚仙湖底泥进行疏浚处理，建设生态修复工程，加快推进山水林田湖草试点工程和森林抚仙湖建设，提升流域生态功能和湖泊自身调节能力及净化能力。
　　参考文献
　　[1]夏天翔.抚仙湖不同类型岸带沉水植物分布及水体氮磷特征[J].生态学杂志，2007，26（846）：846-852.
　　[2]《水和废水分析检测方法》.国家环境保护总局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.
　　[3]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）：48.
　　[4]陈小峰.我国湖泊富营养化区域差异性调查及氮素循环研究[D].南京：南京大学，2012.
　　[5]李子成，邓以祥，郑丙辉.中国湖库营养状态现状调查分析[J].环境科学与技术，2012，35（61）：209-213.
　　[6]刘宏静，寸黎辉，杨鸿亮.2013-2017年北庙水库富营养化状态评价[J].环境科学导刊，2019（03）：75-77.
　　[7]徐义邦，张吴，邓磊.采测分离地表水总磷监测结果偏差较大原因分析.化学工程报，2018（11）：29-32.
　　[8]国家环境保护总局.地表水环境质量标准：GB3638-2002[S].北京：中国环境科学出版社，2002.
　　收稿日期：2020-01-03
　　作者简介：杨丽仙（1984-），女，汉族，本科学历，中级工程师，研究方向为环境污染监测。
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