东昌湖水污染现状研究

1东昌湖水污染现状研究1徐绍箐马启敏程海鸥（中国海洋大学环境科学与工程学院266100青岛）摘要东昌湖是典型的北方缺水城市湖泊。本文根据2009年4月、5月，2010年6月、8月、9月五次监测数据，采用综合营养状态指数法(TLI)对东昌湖的富营养化状态进行评价。结果表明：东昌湖水体水质为劣Ⅴ类，5个月份TN、TP平均值分别为：2.02mg/L，0.058mg/L，其主要污染因子为TN；COD各月份的浓度分布为古城区西部湖区大于东部湖区；东昌湖整体上处于中营养至中度富营养化状态，富营养化程度从春季到秋季呈现缓慢增长的趋势；TLI与TN/TP无明显的相关关系。关键词：东昌湖，综合营养状态指数法，富营养化ResearchonCurrentPollutionsituationofDongchangLakeXuShaoqing，MaQimin，ChengHaiou（CollegeofEnvironmentalScienceandEngineer,OceanUniversityofChina,Qingdao266100,China)Abstract:DongchangLakeisatypicalunwateredlakeinnorthernregion.BasedonthewaterqualitydataofDongChangLakeinAprilandMay,2009,June,AugustandSeptember,2010,therecenteutrophicationstateofDongchangLakewasevaluatedwithusingTLImethodinthispaper.Theresultsshowedthat:(1)ThewaterqualityofDongChangLakehadexceedclass,theaveragecontentofTNandTPwere2.02mg/L,0.058mg/LⅤrespectively,TNhadbeenthemainpollutionfactor;(2)AsfortheconcentrationdistributionofCOD,thevalueofwesternlakewaslargerthanthatoftheeastern;(3)TheeutrophicationofDongchangLakewasallonmediumnutrientleveltomiddleeutrophiclevel,anditincreasedslowlyfromspringtoautumn(4)TLIandTN/TPhadnoobviouslinearrelationship.Keywords：DongchangLake;TLI;Eutrophication1．东昌湖概况东昌湖位于山东省聊城市城区，环绕古城四周，总面积4.2km2，库容在1000×104m3以上，水深2～3m，引黄河水为源，常年不竭，是长江以北最大的城市人工湖泊。近年来，随着聊城经济、社会和旅游业的快速发展，城市规模不断扩大，工业废水和生活污水排放量逐年增加，严重污染了东昌湖及周边水系，富营养化问题日益突出[1~2]，东昌湖的水质状况受到广泛关注，很多学者进行了相关研究[3~5]，并取得一些研究成果。本文根据2009-2010年五次监测数据，系统分析了东昌湖水体各月份主要污染物浓度和分布以及富营养化现状和变化，为东昌湖富营养化治理和水环境管理提供依据。研究资助：国家重大水专项课题，“典型北方缺水城市湖泊水质水量保障与生境改善技术课题”（2008ZX07106-003）第一作者：徐绍箐（1987），女，硕士E-mail：[e-mail]，电话：[phone]通讯作者：马启敏(1960)，男，教授，E-mail：[e-mail].电话：[phone]．水环境现状分析与评价2.1现场调查站位和采样根据东昌湖环境地理特征，将其分为六个湖区和一个河区，代号为A、B、C、D、E、F和R（见图1）。于2009年4月、5月，2010年6月、8月、9月，在各湖区布设站位进行了采样，采样方法严格按照《水质湖泊和水库采样技术指导》（GB/T14581-1993）的规定进行，所采集的表层水样低温保存，送入实验室，供分析测定。115.955115.96115.965115.97115.975115.9836.43536.4436.44536.4536.4551234567891011121316171819202122242526272829古城区ABCDEFR图1东昌湖站位图2.2测定方法高锰酸盐指数，依据GB11892-89《水质高锰酸盐指数的测定》；总氮，依据GB11894-89《水质总氮的测定》中碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法；总磷，依据GB11893-89《水质总磷的测定》中钼酸铵分光光度法；叶绿素，依据《湖泊富营养化调查规范》（第二版）；透明度，依据《湖泊富营养化调查规范》（第二版）。2.3评价方法与标准2.3.1水质评价依据单因子评价方法，以《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）为评价标准，对监测结果中的各水质参数进行评价。3表1中国地表水环境质量标准（GB3838-2002）分级因子Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类Ⅳ类Ⅴ类CODMn≤2461015TN≤0.20.51.01.52.0TP（湖库）≤0.010.0250.050.10.2注：单位：（mg/l）2.3.2水体富营养化评价选取叶绿素（chl）、总磷、总氮、透明度（SD）、高锰酸钾指数作为评价参数，采用综合营养状态指数法评价湖区富营养化程度。综合营养状态指数基本公式[6~7]如下：TLI(Σ)＝ΣWj•TLI(j)；TLI(ch1)＝10(2.5＋1.0861nch1a)；TLI(TP)＝10(9.436＋1.6241nTP)；TLI(TN)＝10(5.453＋1.6941nTN)；TLI(SD)＝10(5.118－1.94lnSD)；TLI(COD)＝l0(0.109＋2.661lnCOD)式中，TLI(Σ)表示综合营养状态指数；TLI(j)代表第j种参数的营养状态指数；Wj为第j种参数的营养状态指数的相关权重（求法参照金相灿著《中国湖泊环境》）。表2综合营养状态指数法分级标准TLI(Σ)值营养状况TLI(Σ)30贫营养30≤TLI(Σ)≤50中营养TLI(Σ)50富营养50TLI(Σ)60轻度富营养60TLI(Σ)≤70中度富营养TLI(Σ)70重度富营养43．结果与讨论3.1水质调查结果与分析3.1.1结果与评价图2表示不同月份东昌湖湖水中CODMn、TN、TP平均浓度，结果表明：5、6、9三个月CODMn浓度同属Ⅳ类水质，其中6月份浓度最高，为9.27mg/l，5月和9月CODMn浓度值较为接近，分别为6.76mg/l和7.26mg/l；8月份浓度最低，为3.28mg/l，符合Ⅱ类水质标准，分析可能与采样前下过大雨有关，水量较为充足，水位上升，导致水中有机物浓度降低；4月CODMn浓度为4.48mg/l,为Ⅲ类水质。总体上来看：东昌湖五个月CODMn的浓度平均值为6.15mg/l，为Ⅳ类水质。东昌湖9月份TN浓度最高（3.91mg/l），4月份次之，浓度为2.22mg/l，两个月份水质均超过Ⅴ类标准；8月TN值为1.95mg/l，为Ⅴ类标准；5月份TN浓度为1.35mg/l，符合Ⅳ类水质；6月份浓度最低，为1.02mg/l，处于Ⅳ水质标准。总体上来看：东昌湖TN五个月平均浓度为2.02mg/l，水质隶属劣Ⅴ类水质标准，说明东昌湖整个湖区TN含量均较高，是水质污染的主要原因之一。就TP而言，除5月和9月为Ⅲ类水外，4，6，8月份水质均为Ⅳ水质标准，6月份TP浓度最大，达0.078mg/l；4，8月浓度略低，分别为0.052mg/l和0.063mg/l；5月浓度为0.05mg/l；最小值是9月份，浓度为0.04mg/l。总体来看：东昌湖湖水五个月TP平均浓度为0.058mg/l,水质为Ⅳ标准，除6月份外，其余各月总磷值变化幅度为0.023mg/l，说明湖区内磷的含量比较稳定。COD0.02.04.06.08.010.012.04月5月6月8月9月月份浓度(mg/l)COD平均值水质Ⅱ类标准水质Ⅲ类标准水质Ⅳ类标准TN0.01.02.03.04.05.04月5月6月8月9月月份浓度(mg/l)TN平均值水质Ⅲ类标准水质Ⅳ类标准水质Ⅴ类标准TP00.020.040.060.080.10.124月5月6月8月9月月份浓度(mg/l)TP平均值水质Ⅲ类标准水质Ⅳ类标准图2东昌湖不同月份CODMn、TN、TP平均浓度3.1.2浓度平面分布图3~7表示东昌湖5个月份的COD浓度分布。09年4月份浓度较高湖区为A区，浓度约为5.4mg/l至6mg/l，其他湖区浓度略低，且分布较为均匀，约为4.8mg/l至4.2mg/l，整个湖区水质基本符合Ⅲ类标准；09年5月份除F湖区水质较好（Ⅲ类水质）外，其余湖5区COD基本为6mg/L至7.8mg/l左右，为Ⅳ类水质；10年6月份靠近古城区附近的E湖区COD浓度最高，在10mg/l至14mg/l之间，B湖区次之，同为Ⅴ类水，F区浓度最低，在6mg/l至9mg/l范围内，属Ⅳ类水；10年8月份高浓度区集中在A、B两湖区，浓度约为6.9mg/l至9.4mg/l，约为Ⅳ类水，C、E、F湖区浓度较低，隶属Ⅲ类水质标准；10年9月份各湖区浓度差别较小，COD分布均匀，基本在6.2mg/l到8mg/l范围内，达到Ⅳ类标准。总体上看，古城区西面湖区的COD浓度基本高于东面湖区COD浓度，F湖区在各月份中COD浓度均较低。图8~12表示东昌湖5个月份的TN浓度分布。09年4月份B湖区TN浓度最高，整体超过Ⅴ类标准，A湖区浓度最低，约为1mg/l至1.6mg/l，变化幅度较大；09年5月份，高浓度区主要集中在F湖区和D湖区，浓度约为2.2mg/l至3.4mg/l，均为劣五类水，其他区域TN值均相对较低，A、C湖区大部分为Ⅲ类水，B、E湖区基本为Ⅳ类水；10年6月份各区域浓度分布均匀，大部分湖区为Ⅳ类标准，8月份古城区东部的C、D、F湖区TN浓度明显高于城区西部的A、B、E湖区，东部基本大于2mg/l，为劣Ⅴ类水质，西部区域浓度在1.4mg/l到1.8mg/l左右，为Ⅳ、Ⅴ类水质；10年9月份各区域浓度均较高，大部分湖区为劣Ⅴ类水质标准，各月份的TN的平面分布差异较大，基本没有固定规律。图13~17表示东昌湖5个月份的TP浓度分布。总磷4月份浓度最高区域为B湖区,浓度约为0.2mg/l至0.26mg/l，水质超过Ⅴ类水质标准。A湖区TP值较低，范围在0.08mg/l至0.2mg/l范围之间，为Ⅳ、Ⅴ类水质；5月份，E、F湖区靠近古城区的水域TP含量最高，E湖区靠近西南陆地的区域和B区次之，同属于Ⅳ类水质；6月份F湖区为浓度最高区，浓度达0.14mg/l至0.16mg/l，符合Ⅴ类水质，其余区域浓度相对较低，为Ⅳ类水质；8月份F湖区仍为浓度最大区域，TP值在0.105mg/l至0.135mg/l左右；9月全湖区浓度分布均匀，总体浓度很低，约为0.0385mg/l~0.0415mg/l，属于Ⅲ类水质，其中F湖区大部分水域浓度均为0.0415mg/l。总体上来看，除四月份外，F湖区在其他各月TP浓度均较高，且在靠近古城区和南关桥附近浓度较大。115.95115.955115.96115.965115.97115.975115.98115.9836.4336.43536.4436.44536.4536.455古城区图3东昌湖4月份COD分布115.95115.955115.96115.965115.97115.975115.98115.98536.4336.43536.4436.44536.4536.45536.46古城区图8东昌湖4月份TN分布115.95115.955115.96