潘 文

綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法在山仔水庫水質(zhì)富營養(yǎng)化評價中的應(yīng)用

潘 文

福州市環(huán)境監(jiān)測站

應(yīng)用綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法對山仔水庫2010年的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，評估了水體富營養(yǎng)化的季節(jié)變化規(guī)律，為山仔水庫生態(tài)調(diào)控提供理論依據(jù)。

水質(zhì)標(biāo)識指數(shù) 山仔水庫 富營養(yǎng)化 水質(zhì)評價

湖庫富營養(yǎng)化是指過量的藻類和高等水生植物在湖庫中富集的一種狀態(tài)，湖庫富營養(yǎng)化評價，就是通過與湖庫營養(yǎng)狀態(tài)有關(guān)的一系列指標(biāo)及指標(biāo)間的相互關(guān)系，對湖庫的營養(yǎng)狀態(tài)做出準(zhǔn)確評價。只有評價準(zhǔn)確，才能為防治措施提供科學(xué)依據(jù)。目前我國湖庫富營養(yǎng)化評價的基本方法主要有營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法(卡爾森營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)TSI、修正的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)、綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)TLI)、營養(yǎng)度指數(shù)法和評分法。此外，還有參數(shù)法、生物學(xué)方法、沃倫維德模型、模糊數(shù)學(xué)運算法、灰色聚類法、灰色局勢決策法以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法（BP、BRF等）等評價方法，在湖泊富營養(yǎng)化評價中取得較好效果。但是這些方法，有的只能定性判定、不能定量分析，有的計算過于繁瑣，應(yīng)用起來有諸多不便[1]。

為了更好地評價湖庫的“富營養(yǎng)化”程度，為相關(guān)部門提供直觀、可讀性強的數(shù)據(jù)，便于做出科學(xué)決策，徐祖信[1]提出了綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)評價法，并依照湖泊富營養(yǎng)化評價的特點，把該方法應(yīng)用于湖泊營養(yǎng)狀態(tài)評價，建立基于綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法的湖泊富營養(yǎng)化評價模式。綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)評價法是基于河流單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)評價法[2]衍化而來的，單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)評價法的特點是，既能對水質(zhì)類別進(jìn)行評價，又能對同一類別水的水質(zhì)進(jìn)行定量比較，還可以體現(xiàn)出該水質(zhì)類別與功能區(qū)目標(biāo)值的差距。

基于此，本文嘗試應(yīng)用綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法分析山仔水庫的2010年監(jiān)測數(shù)據(jù)，并對山仔水庫的富營養(yǎng)化狀況進(jìn)行評價和探討，為山仔水庫的污染控制和生態(tài)調(diào)控提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

山仔水庫呈長條不規(guī)則狀分布，調(diào)節(jié)庫容1.06億m3。水庫于1994年開始蓄水，1997年被定為福州市第二飲用水源，并于2003年正式向福州市供水。山仔水庫枯水期為10月到次年 3 月，多年平均流量29.10m3／s，汛期為4~9月，徑流總量占全年的 75.4％，多年平均流量為 88.7m3／s。年平均氣溫l4.7℃～19.4℃，七月份最高，達(dá)24.5℃~28.8℃，一月份最低，為7.3℃~10℃，年降水量在1000mm~1800mm之間。

2 評價方法與標(biāo)準(zhǔn)

2.1 水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法

2.1.1單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法[2]

單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)P由一位整數(shù)、小數(shù)點后二位或三位有效數(shù)字組成，表示為：

P=X.XX (1)

式中X1表示第i項水質(zhì)指標(biāo)的水質(zhì)類別，X2表示監(jiān)測數(shù)據(jù)在第X1類水質(zhì)變化區(qū)間中所處位置；X3表示水質(zhì)類別與水體功能區(qū)目標(biāo)值的差距，一般為一位有效數(shù)字。

2.1.2綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法[1]

綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)的公式為

Iwq＝X1.X2X3X4(2)

Iwq是由監(jiān)測數(shù)據(jù)對應(yīng)于國家湖泊水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中的類別（X1）、在第X1類水質(zhì)變化區(qū)間中所處位置（X2）、參加整體水質(zhì)評價的指標(biāo)中劣于功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì)指標(biāo)個數(shù)(X3)、代表水質(zhì)類別與功能區(qū)目標(biāo)值的差距(X4) 組成。其中，X1.X2通過各個單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)的加權(quán)平均求得，一般采用等權(quán)重處理，這是因為等權(quán)重計算基本上能滿足湖泊富營養(yǎng)化評價的要求[1]。

2.2 評價標(biāo)準(zhǔn)

國內(nèi)大多數(shù)研究者把總氮、總磷、葉綠素a、化學(xué)耗氧量以及透明度這5項指標(biāo)作為湖泊富營養(yǎng)化評價的重要指標(biāo)，并劃分出8類富營養(yǎng)化程度等級標(biāo)準(zhǔn)[1,3,4]，如表1所示。

表1 湖泊富營養(yǎng)化程度等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

3 山仔水庫營養(yǎng)狀態(tài)評價結(jié)果

依據(jù)GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》及湖泊富營養(yǎng)化程度等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，山仔水庫的治理目標(biāo)是Ⅳ級（中營養(yǎng)型）。本研究利用單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法和綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法，對山仔水庫（共4個監(jiān)測點位：庫心、壩前、七里進(jìn)口、日溪進(jìn)口）2010年水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和評價，結(jié)果見表2、表3、表4、表5。

表2 庫心水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)評價結(jié)果

表3 壩前水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)評價結(jié)果

表4 七里進(jìn)口水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)評價結(jié)果

表5 日溪進(jìn)口水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)評價結(jié)果

分析結(jié)果表明，2010年的10月~12月，山仔水庫四個點位水體的營養(yǎng)狀態(tài)均處于Ⅳ級（中營養(yǎng)型）；庫心、壩前、七里進(jìn)口這三個點位1月的綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)Iwq分別是4.920、5.020、4.820，處于Ⅳ級（中營養(yǎng)型），日溪進(jìn)口的綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)為5.121，處于Ⅴ級（中-富營養(yǎng)型）。從總體上看，1月、10月~12月山仔水庫的水質(zhì)狀況較好，達(dá)到預(yù)期治理目標(biāo)。但是，依據(jù)單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)評價結(jié)果，1月份，山仔水庫四個監(jiān)測點位中，透明度和總氮的單因子標(biāo)識指數(shù)均超標(biāo)；10月～12月，總氮的單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)超標(biāo)。

山仔庫心、壩前、日溪進(jìn)口這三個點位4月份的綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)Iwq分別為5.020、4.920、5.020，處于Ⅳ級（中營養(yǎng)型），而3月、5月~9月三個點位水體的營養(yǎng)狀態(tài)皆為Ⅴ級（中－富營養(yǎng)型）；七里進(jìn)口3月~9月水體營養(yǎng)狀態(tài)均為Ⅴ級（中－富營養(yǎng)型），其中6月和8月雖然仍處于Ⅴ級（中－富營養(yǎng)型）的營養(yǎng)狀態(tài)，但I(xiàn)wq達(dá)到6.041，處于臨界值，隨時可能達(dá)到Ⅵ級（富營養(yǎng)型），引發(fā)藻類水華的危險。

4 結(jié)語

總體而言，2010年，隨著季節(jié)的變化，山仔水庫水體的營養(yǎng)狀態(tài)有所不同，其中，1月、10月～12月的水庫水質(zhì)狀況較好，達(dá)到治理預(yù)期目標(biāo)；3月～9月呈現(xiàn)一定的富營養(yǎng)化趨勢，有發(fā)生“水華”的潛在危險。此外，七里進(jìn)口的水質(zhì)劣于其他點位，可能與七里溪流進(jìn)口攜帶較多的污染物質(zhì)入庫有關(guān)，須引起重視。

[1] 徐祖信,等.湖泊營養(yǎng)狀態(tài)的綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)評價及檢驗[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2009,(8): 1044-1048.

[2] 徐祖信. 我國河流單因子水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)評價方法研究[J]. 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2005,(3): 321-325.

[3] 姜雅萍,等. 湖泊富營養(yǎng)化模型及評價方法研究進(jìn)展[C]. 第七屆全國環(huán)境水力學(xué)學(xué)術(shù)研討會, 2006.

[4] 舒金華.我國湖泊富營養(yǎng)化程度評價方法的探討[J].環(huán)境污染與防治,1990, (5):2.