北方高校景观水体富营养化评价研究

康孟新，疏 童

(东北电力大学 建筑工程学院，吉林 吉林 132012)



北方高校景观水体富营养化评价研究

康孟新，疏 童

(东北电力大学 建筑工程学院，吉林 吉林 132012)

2015年4月至5月，对北方某高校景观水体进行采样分析，并对水质状况和富营养化程度进行了调查和分析，结果表明，水体中TN，TP含量较高，N/P约为2.6，属于氮控制水体，水体受有机污染不太严重，但有加剧趋势；此外，通过采用单因子评价法，综合水质标识法，综合营养状态指数法对水体富营养化程度进行评价，水体属于富营养化水体，随温度的升高，藻类爆发的可能性很大。

高校景观水体；富营养化；氮；磷；评价

随着城市化进程的加快和经济发展，作为城市重要组成部分的景观水体，如人工湖、人工河道、景观水池等不断涌现，成为人们观光休闲的理想场所。但景观水体多为静止或流动性差的封闭缓流水体，水域面积小，水量调节能力差，易受周围环境影响，水体自净能力低，很容易发生富营养化[1-2]。景观水体为高校营造了优美的环境，是学校精神文明建设的基础。经调查，高校景观水体都有不同程度的富营养化，基本为劣V类水体，在夏季容易出现藻类爆发，严重影响了校园景观和生态功能[3-7]。本文以我国北方某高校景观湖为研究对象，通过水质监测，对校园景观水体进行水质分析和富营养化评价，并提出相应治理措施，为高校景观水体环境建设提供参考和依据。

1 材料和方法

1.1 水体特征

该景观水体位于北方某高校内，水体面积约3 000 m2，水深0.4 m-1.0 m，无外部水源的汇入和流出，主要补给水源为雨水，水量损耗主要为蒸发和渗漏。

1.2 水样的采集与保存

根据《水与废水监测分析方法(第四版)》，在水面以下0.2 m处用采水器采集水样于500 mL聚乙烯取样瓶，由于水域面积较小，沿湖均匀布点取样，共设置5个采样点。采样监测时间为2015年4月和5月。

1.3 监测项目和分析方法

2 结果与讨论

2.1 水质分析

生命周期理论认为，含磷和氮的化合物过多的排入水体，破坏了原有的生态平衡，引起藻类大量繁殖，消耗水中的溶解氧，造成鱼类、浮游生物缺氧死亡，而尸体腐烂又造成水质污染。根据生命周期理论，氮、磷的过量排放是造成富营养化的根本原因，藻类是富营养化的主体，它的生长速度直接影响水质的状态[8]。根据水质监测结果，见图1，水体中的TP维持在1.2 mg/L，TN含量平均值在3.1 mg/L，其均超过水体富营养化发生的阈值TP—0.086 mg/L，TN—0.843 mg/L[9]，水体中的氮磷比为2.6 属于氮控制水体。溶解性磷酸盐平均含量为0.95 mg/L，占总磷含量的80%，说明水中的磷主要是以溶解态磷酸盐形式存在。溶解性磷酸盐是可以直接被藻类吸收利用的磷，也是水生植物吸收的最主要形式[10，11]。水体中的氨氮平均含量为0.68 mg/L，氨氮是浮游植物可直接利用的氮，大多数浮游植物总是优先利用氨氮，在氨氮含量不足时才用硝酸盐氮[12]。从水中的氮磷含量看，均可以满足藻类大量生长的需求。水体中的COD含量表示了水中有机污染物含量的高低。水中的COD含量随时间逐渐升高，平均含量为34 mg/L，说明水体受有机污染并不严重，但有逐渐加剧趋势。

图1 水体中污染物的含量

2.2 富营养化评价

水体富营养化评价是对水体富营养化发展过程营养状况的定量描述，其主要目的是通过对具有水体富营养化代表性指标的调查，判断该水体的营养状态，了解其富营养化进程及预测其发展趋势，为水体水质管理及富营养化防治提供科学依据。由于水体生态系统较为复杂，变量较多且各变量之间相互影响，难以描述，目前对富营养化的评价指标选取和评价方法等方面还存在较多分歧。在众多水质指标中挑选出的影响富营养化状态的因子包括物理、化学和生物等环境要素进行综合的评价，才能较客观地反映出水体的富营养化状态[13，14]。本文采用的富营养化评价方法有：单因子评价法，综合水质标识法，综合营养状态指数法(TLI)。

2.2.1 单因子评价法

单因子评价法是一种简单、直观且计算较为简便的方法。其评价步骤是参照地表水环境评价标准，对参与评价的各项指标进行类别划分，然后选择评价最差的那个指标所属的类别来代表整个水质的类别[15]。其公式如下所示：

GMAX(Gi) ，

(1)

式中：Gi为参与评价的指标的水质类别。

在水质监测过程中，水中TP属于V类，TN属于Ⅲ-V类，氨氮属于Ⅲ类，COD属于Ⅳ-V类；根据单因子判别法判定该景观水体属于劣V类水体。

2.2.2 综合水质标识法

综合水质标识法是在全面分析各类型水质指标污染状况基础上，选取具有代表性的重点污染因子，结合各水体的功能区标准，通过计算，用一个综合系数即水质标识指数来反映河流水质状况[16，17]。

WQI=X1.X2X3X4，

(2)

式中：WQI为综合水质标识指数；X1为综合水质级别，代表等i个水质指标的水质类别；X2为综合水质在该级别水质变化区间中所处的位置，也就是在X1类水 下限值和X1类水上限值变化区间中所处的位置，按照四舍五入的方法计算；X3为参与综合水质评价的单项水质指标中，劣于水环境功能区目标的指标个数；X4为综合水质类别与水体功能区类别的比较结果，视综合水质的污染程度，为一位或两位有效数字。

其中X1的值，X2的值是由通过计算得到的，而X3的值，X4的值是通过与水环境的功能区相比较而得到的，景观水的综合水质指数变化趋势见表1和图2。综合水质标识指数随着时间而增大，说明水体富营养化程度逐渐升高。从图2看出，水体随时间的推移，水体的综合水质指数呈上升趋势，水体由V类变为劣V类。

表1 综合水质指数计算表

图2 景观水体的综合水质指数

2.2.3 综合营养状态指数法

基本公式：

(3)

式中：n为评价参数的个数；Mi为第i项参与评价的参数所得评分值；M为湖泊富营养化所得评分值。

表2 综合营养状态评分表

2.2.4 三种评价方法的比较

单因子评价法既能对水质类别进行评价，又能对同一类别水质进行定量的比较，还能够体现该水质类别与目标功能区的差距，但是单因子评价法是选用评价最差的那个指标来代表整个水体水质，这样会导致最终的评价结果较为悲观[18-19]。本文采用单因子评价法可知，该景观水体属于V类，但是反映不出水质的变化趋。综合水质标识法把各指标的污染状况经过公式运算和水体功能区级别进行比较，得出一个指数具体表征水体污染状况，这样既能完整的表达综合水体的水质信息，也可以进行定性，定量的评价。采用综合水质标识法进行评价可知水体由V类水体逐渐向劣V类但不黑臭变化。综合评价法整个评价步骤简单明了，能直观的判断出水体富营养化程度，但不能够对水体进行明显的归类，采用综合营养状态指数法可知水体由重富营养化向极重富营养化变化。对该景观水体的富营养化评价宜采用多种评价方法联合使用，通过单因子评价法找出最不利的状态，综合水质标识法定量和定性分析找出水体状态和变化趋势，最后通过综合评价法判断水体的富营养化程度和变化趋势。

3 结 论

景观水体水质监测结果表明，整体水质比较差，属于V类水体，水体氮磷含量满足藻类大量生长的要求，水体受有机污染不太严重，但呈加剧趋势，水体的富营养化程度较高，由于水体温度较低，暂时没有出现藻类爆发情况，但是随着夏季的到来，水温逐渐升高，藻类爆发的可能性很大。在藻类爆发前，应采取相关处理措施如水体置换，曝气充氧，水体周边种植绿地，拦截校内污水向湖水排入等措施，改善水体水质，减轻水体富营养化程度，遏制藻类爆发现象的产生。

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Study on the Eutrophication Evaluation for Landscape Water in North College

KANG Meng-Xin，Tong Shu

(Architecture Engineering College，Northeast Dianli University，Jilin Jilin 132012)

The landscape water in the north college was investigated from April to May of 2015 to evaluate the water quality and the eutrophication degree.The results showed that the content of total nitrogen(TN) and total phosphorus(TP) were high，the N/P was 2.6 that meant the landscape water was controlled by nitrogen，the organic pollution in water was not serious but had deteriorating trend.Meanwhile，the single factor index evaluation method，comprehensive water quality identification index method and comprehensive nutritional state index method were used to evaluate the water eutrophic state，and the landscape water is eutrophic water.The possibility of algae bloom greatly increases with the increase of temperature.

Landscape water；Eutrophication；Nitrogen；Phosphorus；Evaluation

2016-04-12

康孟新(1986-)，女，河南省南阳市人，东北电力大学建筑工程学院实验师，博士，主要研究方向：水环境安全与水质模拟.

1005-2992(2016)05-0068-05

TU991.22

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