百花湖水体水质参数时空变化分析与富营养化评价_杨家芳.pdf

2 0 2 3年1月J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y第2 5卷 第2期收稿日期:2 0 2 2-1 2-0 5基金项目:贵州科学院青年基金项目(编号:黔科院J字2 0 1 81 1号)作者简介:杨家芳(1 9 8 7-),女,助理研究员,研究方向为环境遥感。通讯作者:孙小琼(1 9 9 0-),女,助理研究员,研究方向为水文水资源。百百花花湖湖水水体体水水质质参参数数时时空空变变化化分分析析与与富富营营养养化化评评价价杨家芳,孙小琼(贵州省山地资源研究所,贵州 贵阳5 5 0 0 0 1)摘要:开展百花湖水体水质时空变化分析与多时段水体富营养化评价,对区域居民饮用水安全具有重要的意义。研究基于百花湖2 0 1 72 0 1 9年4月(平水期)、8月(丰水期)、1 1月份(枯水期)水质数据,采用综合营养状态指数法进行综合评价。结果表明:百花湖水体水质参数存在较大时空分异,叶绿素a、总氮和高锰酸盐3个水质参数浓度值浮动较大,总磷和透明度相对较平稳;百花湖水库富营养水平处于中营养-中度富营养之间,年营养水平均整体呈逐年增高后降低的趋势;5个不同测点中,花桥营养状态最差,岩脚寨和麦西河情况次之,贵铝泵房和大坝情况较好,多呈中营养状态;百花湖水体营养水平季节差异较大,整体上枯水期水质好于平水期和丰水期。关键词:营养状态;综合营养状态指数(T L I);富营养化评价;百花湖中图分类号:X 8 2 4 文献标识码:A 文章编号:1 6 7 4-9 9 4 4(2 0 2 3)0 2-0 2 0 9-0 4S p a t i o t e m p o r a lV a r i a t i o no fW a t e rQ u a l i t yP a r a m e t e r sa n dE u t r o p h i c a t i o nE v a l u a t i o n i n i nL a k eB a i h u aY a n gJ i a f a n g,S u nX i a o q i o n g(I n s t i t u t e o fM o u n t a i nR e s o u r c e s o fG u i z h o uP r o v i n c e,G u i y a n g,G u i z h o u5 5 0 0 0 1,C h i n a)A b s t r a c t:F o r t h eh e a l t ho fd r i n k i n gw a t e rs a f e t yo f r e g i o n a l r e s i d e n t s,i t i so fg r e a ts i g n i f i c a n c et oc a r r yo u tt h es p a t i o-t e m p o r a lv a r i a t i o no fw a t e rq u a l i t ya n dm u l t i-t i m ee u t r o p h i c a t i o ne v a l u a t i o no fL a k eB a i h u a.B a s e do n t h ew a t e r q u a l i t yd a t ao fB a i h u aL a k e i nA p r i l(n o r m a l s e a s o n),A u g u s t(w e t s e a s o n)a n dN o v e m b e r(d r ys e a s o n)f r o m2 0 1 7t o2 0 1 9,t h ec o m p r e h e n s i v en u t r i t i o n a l s t a t u s i n d e xm e t h o dw a su s e d f o r c o m p r e h e n-s i v ee v a l u a t i o n.T h er e s u l t ss h o w:T h ew a t e rq u a l i t yp a r a m e t e r so fL a k eB a i h u as h o w e dg r e a t s p a t i a l a n dt e m p o r a l d i f f e r e n t i a t i o n.T h ec o n c e n t r a t i o nv a l u e so f c h l o r o p h y l l a,t o t a l n i t r o g e na n dp e r m a n g a n a t e f l u c t u a-t e dg r e a t l y,w h i l e t h e t o t a l p h o s p h o r u sa n dt r a n s p a r e n c yw e r e r e l a t i v e l ys t a b l e;T h ee u t r o p h i c a t i o n l e v e l o fL a k eB a i h u aw a sb e t w e e nm e d i u me u t r o p h i c a t i o na n dm o d e r a t ee u t r o p h i c a t i o n,a n dt h ea v e r a g ea n n u a l n u t r i-e n t l e v e l s h o w e da t r e n do f i n c r e a s i n gy e a rb yy e a ra n dt h e nd e c r e a s i n g;Am o n gt h ef i v ed i f f e r e n tp o i n t s,H u a q i a oh a dt h ew o r s tn u t r i t i o n a ls t a t u s,f o l l o w e db yY a n j i a o z h a ia n d M a i x iR i v e r.G u ia l u m i n u m p u m pH o u s ea n dD a mh a db e t t e rn u t r i t i o n a l s t a t u s,a n dm o s to f t h e ms h o w e dm o d e r a t en u t r i t i o n a l s t a t u s.T h en u t r i e n t l e v e l o fL a k eB a i h u ah a sg r e a t s e a s o n a l d i f f e r e n c e s,a n d t h ew a t e rq u a l i t y i nd r ys e a s o n i sb e t t e r t h a nt h a t i nn o r m a l a n dw e t s e a s o n.K e yw o r d s:t r o p h i cs t a t e;t r o p h i c l e v e l i n d e x(T L I);e u t r o p h i c a t i o ne v a l u a t i o n;L a k eB a i h u a1 引言水体富营养化是指湖泊、水库以及缓慢流动的河流等水体中营养物质过量而引起水体植物的大量生长17。富营养化会引起水质恶化,从而使湖泊生态功能和水功能遭受破坏。我国富营养化问题引起关注始于1 9 5 0年代。近2 0年来,国内大量学者分别对东湖、巢湖、太湖、洞庭湖等湖泊的富营养化状况开展了大量的研究,并取得许多成功的经验8,9。目前对云贵高原地区湖泊水库的研究落后于东部浅水湖泊。902DOI:10.16663/ki.lskj.2023.02.045 杨家芳,等:百花湖水体水质参数时空变化分析与富营养化评价环境与安全李娜等研究了全国范围内的湖泊结果表明:2 0 1 02 0 1 1年,5 9.1%的调研湖泊处于不同程度的富营养化状态,其中云贵湖区的富营养化程度最为严重1 0。李秋华通过调查2 0 1 4年1 2月至2 0 1 5年1月份(枯水期),2 0 1 5年78月份(丰水期)贵州省2 0座代表性的水库水质,对贵州高原水库富营养化特征进行评价;研究表明:贵州省内贵阳市水库水质最差,其次遵义市和安顺市的水库水质也比较差,以黔南州和黔西南州水质较好1 1。百花湖是重要的城市饮用水源地,2 0 1 4年高廷进等对2 0 1 1年百花湖3个时期富营养化状态指数进行分析,评价结果显示百花湖水库呈富营养型,其中丰水期枯水期平水期1 2。赵梦等采用修正后的卡尔森指数法计算2 0 1 22 0 1 6年百花湖表层水的富营养状态指数,得出百花湖2 0 1 22 0 1 6年皆属中营养状态1 3。2 0 2 1年贺康康等,采用综合营养状态指数对2 0 0 92 0 1 8年的水质监测数据进行分析评价,得出百花湖营养状态由轻度富营养化状态转变为中营养状态,水质整体向好1 4。以上学者对百花湖富营养化的评价较多以百花湖各采样点水体富营养化均值来描述百花湖富营养水平,对各采样点水体富营养水平代表性不强。此外,百花湖属云贵高原亚深水型水库,具有独特的地质背景和生态环境特征,水体滞留时间长,水动力较弱,被污染后治理难度更大1 5。因此,研究选取贵阳市主要饮用水源地百花湖作为研究对象,开展百花湖水体水质参数的时空变化分析与多时段的水体富营养化评价,对湖泊健康和区域居民饮用水安全具有重要的意义。2 研究区概况百花湖位于贵阳西北郊,地处长江上游乌江右岸一级支流猫跳河的中游,地理位置为E 1 0 6 2 7 1 0 6 3 4,N 2 6 3 5 2 6 4 2。百花湖是人工建设的河道型深水水库,于1 9 6 6年竣工,是贵阳市第二大人工湖。百花湖属亚热带季风气候区,为低中山丘陵地貌,两岸多河谷台地,缓丘坡地。平均海拔1 2 0 0m,年平均气温在1 5,年平均降雨量为1 2 0 0mm左右,59月份降水量占全年降水量的7 0%。湖中岛屿众多,沿岸农村居民点、农家乐较多。据贵阳市饮用水源地公报记载,2 0 0 6年百花湖水质评价为类水;2 0 1 0年花桥段曾被评价为I V类或V类水1 6,目前水质长期评价为类水(图1)。图1 研究区水系和采样点分布(自绘)3 实验方法3.1 水样的采集与分析水质数据通过设置采样点进行水质采样和分析化验获得。根据百花湖水库的特点,在研究区设5个采样点;采样点S 1位于花桥,S 2位于岩脚寨,S 3位于麦西河,S 4位于贵铝泵房,S 5位于大坝。选取叶绿素a(C h l-a)、总磷(T P)、总氮(T N)、高锰酸盐指数(C O DM n)、透明度(S D)等水质指标进行调查。依据中华人民共和国 地表水环境质量标准(G B 3 8 3 8-2 0 0 2)对水质评价指标的规定,利用5L有机玻璃采水器采集水深0.5m处水样,装入5 0 0m L洁净聚乙烯瓶,采用改良的反复冻融、丙酮浸提测定叶绿素C h l-a;采用钼酸铵分光光度法测定总磷;采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定T N;采用酸性高锰酸 钾氧化法测 定C O DM n;采用 塞 式 盘 法 测 定 透明度。3.2 水体富营养化的评价目前,我国环保部门对湖泊富营养化评价的基本方法主要有营养状态指数法(如C a r l s o n营养状态指数、修正的营养状态指数、综合营养状态指数等)、营养度指数法(AH P-P C