陳豪 徐洪增 路民 于曉龍 冀健紅 劉新陽 蘇強 張修宇

摘 要：為研究東平湖水體營養(yǎng)化狀況，從2019年7月開始在東平湖開展了6次水環(huán)境和水生態(tài)調(diào)查實驗，獲取浮游植物種類、密度及水體理化指標(biāo)等數(shù)據(jù)，采用浮游植物指示生物法、豐度評價法和綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法，分析了東平湖水體的營養(yǎng)化狀況。結(jié)果表明：研究期間藍藻門和綠藻門占據(jù)優(yōu)勢地位；不同時間不同監(jiān)測點出現(xiàn)了不同的優(yōu)勢物種，但以藍藻門物種為主，且均指示水體呈富營養(yǎng)化狀況；總體上，東平湖水體呈現(xiàn)“輕富營養(yǎng)”水平，特別是夏季水體營養(yǎng)化程度更高，達到“中富營養(yǎng)”水平。

關(guān)鍵詞：浮游植物；生態(tài)學(xué)評價；理化指標(biāo)評價；富營養(yǎng)化；東平湖

中圖分類號：X824；X826 文獻標(biāo)志碼：A doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2022.01.018

引用格式：陳豪，徐洪增，路民，等.東平湖水體營養(yǎng)化狀況綜合評價[J].人民黃河，2022，44（1）：83-88.

ComprehensiveEvaluationofWaterTrophicationStatusinDongpingLake

CHENHao1，XUHongzeng2，LUMin3，YUXiaolong2，JIJianhong4，LIUXinyang1，SUQiang1，ZHANGXiuyu1

（1.NorthChinaUniversityofWaterResourcesandElectricPower，Zhengzhou450046，China；2.EngineeringConstructionCenterofYellowRiverShandongBureau，Jinan250011，China；3.DongpingBureauofDongpingLakeAdministrationBureau，Taian271500，China；4.HenanVocationalCollegeofWaterConservancyandEnvironment，Zhengzhou450008，China）

Abstract：InordertostudythewatertrophicationofDongpingLake，sixwaterenvironmentandwaterecologysurveyexperimentshadbeen carriedoutsinceJuly2019.Thephytoplanktonspecies，densityandphysicochemicalindicatorshadbeenobtained.Thetrophicstatusof DongpingLakewasanalyzedbyusingthephytoplanktonindicatormethod，phytoplanktonabundanceevaluationmethodandcomprehensive trophicstateindexmethod.Theresultsshowthatcyanophytaandchlorophytaarethedominantspeciesduringthestudyperiod.Differentdom inantspeciesappearatdifferentmonitoringsitesindifferentperiods，butcyanophytaspeciesarethedominantspeciesandallshoweutrophi cation.Ingeneral，thewaterbodyofDongpingLakepresentslight levelofeutrophication.Thewaterbodyhasahigherdegreeofeutrophica tion，especiallyinsummer，reachingtothemoderate level.

Keywords：phytoplankton；ecologicalevaluation；physicochemicalindexevaluation；eutrophication；DongpingLake

東平湖位于山東省東平縣、梁山縣和汶上縣交界處，是黃河下游最大的蓄滯洪區(qū)。同時，東平湖也是南水北調(diào)東線調(diào)水工程的調(diào)度湖泊，擔(dān)負著向膠東半島和山東北部、天津市、河北省輸水的任務(wù)，具有防洪、調(diào)水、航運、旅游和灌溉等功能，在國家和區(qū)域水資源利用配置中起著積極作用，這對東平湖水環(huán)境狀況提出了更高要求。

東平湖作為一個淺水型湖泊，其周圍分布著諸多村莊，捕魚期漁民在湖區(qū)捕魚，這都會對湖區(qū)水體質(zhì)量產(chǎn)生影響。浮游植物是湖泊水生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)者，能夠為水生動物提供所需的食物來源。浮游植物群落結(jié)構(gòu)與水體營養(yǎng)化程度關(guān)系密切，環(huán)境因子的變化會引起浮游植物群落結(jié)構(gòu)的變化。目前，國內(nèi)外在利用浮游植物群落特征指標(biāo)或水體理化指標(biāo)進行水體營養(yǎng)化評價方面已經(jīng)開展較多研究[1]。指示生物法、優(yōu)勢種評價法等生物學(xué)評價法是地表水體營養(yǎng)化評價的常用方法[2-3]，基于水體理化指標(biāo)的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法、修正卡爾森營養(yǎng)指數(shù)法和模糊數(shù)學(xué)等評價方法也應(yīng)用較多[4-7]。由于湖泊水體營養(yǎng)化狀況受到諸多因素的共同影響，因此綜合運用生物學(xué)評價方法和水體理化指標(biāo)評價法能夠較為準(zhǔn)確地評價水體實際營養(yǎng)化狀況。

筆者通過在東平湖開展水環(huán)境和水生態(tài)調(diào)查實驗，結(jié)合獲取的水體理化指標(biāo)和浮游植物群落特征指標(biāo)，從水體理化指標(biāo)、浮游植物群落結(jié)構(gòu)和生態(tài)學(xué)評價等方面對水體營養(yǎng)狀況進行分析，探求浮游植物對湖泊水體營養(yǎng)化的指示作用，以期為湖泊水體的營養(yǎng)化評價和治理提供實驗支撐和理論依據(jù)。

1 研究方法

1.1 采樣時間和采樣點布置

東平湖老湖區(qū)常年蓄水，水面面積約為209km2。從2019年7月開始，共開展6次水環(huán)境和水生態(tài)調(diào)查實驗，分別為2019年7月（SY1）、8月（SY2）、9月（SY3）、11月（SY4）、12月（SY5）和2020年6月（SY6）。實驗中共設(shè)置12個監(jiān)測點，分別為東平湖入口賈村東（D1）、侯屯村（D2）、浮糧店（D3）、東平湖出口陳山口閘（D4）、黑虎廟（D5）、八里灣泵站（D6）、金山壩頭（D7）、臥牛山村（D8）、湖心西北（D9）、湖心西南（D10）、湖心東南（D11）和湖心北（D12），其中D1～D3為湖東岸，D4為湖出口，D5～D6為湖南岸，D7～D8為湖西岸，D9～D12為湖心監(jiān)測點，見圖1。

1.2 樣品采集和分析

（1）水體理化指標(biāo)?，F(xiàn)場使用哈希多功能探頭和薩氏盤等儀器監(jiān)測水溫（T）、pH值、透明度（SD）、電導(dǎo)率（EC）、溶解氧含量（DO）和葉綠素a含量（Chla）6個指標(biāo)。用聚乙烯瓶采集1000mL湖水，帶回實驗室檢測氨氮（NH4-N）、總氮（TN）、總磷（TP）、五日生化需氧量（BOD5）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）和化學(xué)需氧量（CODCr）等指標(biāo)，監(jiān)測方法參照《水和廢水監(jiān)測分析方法》[8]。

（2）浮游植物。用聚乙烯瓶在離湖面0～2m水深處采集1000mL水樣，立刻加入1.5%體積魯哥氏液固定。將樣品帶回實驗室，靜置沉淀48h后，濃縮至60mL，并加3mL甲醛溶液封存，然后對浮游植物群落結(jié)構(gòu)進行檢測[9]。

1.3 數(shù)據(jù)處理及方法

1.3.1 生物學(xué)評價方法

（1）優(yōu)勢度評價法。優(yōu)勢度計算公式[10]為

2 結(jié)果與分析

2.1 水體理化指標(biāo)分布特征

圖2為Chla、TP、CODMn、TN和SD的時空變化特征，可以看出：SY6的實驗中TP質(zhì)量濃度較大，D3監(jiān)測點的最大，為0.66mg/L；TN質(zhì)量濃度值變化較為劇烈，最大值出現(xiàn)在SY5的實驗中的D8監(jiān)測點，而SY6的實驗中TN的質(zhì)量濃度值整體較小，原因主要是東平湖中的菹草對TN具有吸附作用；SD在SY5和SY4的實驗中D1監(jiān)測點的值較大，主要原因是冬季水體擾動比較?。籆hla最大值多出現(xiàn)在D1或D2監(jiān)測點（SY5出現(xiàn)在D8監(jiān)測點），主要原因是D1、D2和D8監(jiān)測點處于湖灣處，水體流動性相對較低；CODMn質(zhì)量濃度變化相對平緩，總體上SY1和SY6的實驗中各監(jiān)測點質(zhì)量濃度較大。

2.2 浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征

圖3為藍藻門、綠藻門、硅藻門、甲藻門、隱藻門、裸藻門和金藻門浮游植物密度隨時間的變化情況，可以看出：6次實驗中藍藻門的密度最大；SY1、SY3和SY6的實驗中藍藻門密度位居前三大，其中SY1的實驗中密度最大（14.8億個/L），原因在于SY1的實驗中TN與TP質(zhì)量濃度最高，且其水溫較高，導(dǎo)致浮游植物大量生長和繁殖；SY4的實驗中綠藻門密度最大，SY5的實驗中藍藻門密度最大。相關(guān)研究表明，中營養(yǎng)型湖泊中甲藻門、隱藻門、硅藻門密度較大，富營養(yǎng)型湖泊中硅藻門和綠藻門密度較大，重富營養(yǎng)型湖泊以綠藻門和藍藻門密度較大[14-15]。由此可見，多數(shù)實驗中東平湖均呈現(xiàn)富營養(yǎng)化狀態(tài)。

6次實驗中浮游植物密度隨空間的變化情況見圖4，可以看出：除了SY2的實驗中D11監(jiān)測點、SY3的實驗中D8和D11監(jiān)測點硅藻門的密度相對較大之外，SY1～SY3和SY6的實驗中多數(shù)監(jiān)測點藍藻門密度占絕對優(yōu)勢；SY4的實驗中除了D1～D5監(jiān)測點藍藻門密度較大之外，其余監(jiān)測點則是綠藻門密度較大；SY5的實驗中隱藻門的密度較其他5次實驗均有所增大，特別是D3～D5、D7監(jiān)測點占明顯優(yōu)勢。

圖5為浮游植物總密度的時空變化情況。SY1的實驗中除了D7、D8、D11和D12監(jiān)測點（D11和D12監(jiān)測點未實施監(jiān)測）之外，浮游植物總密度在其他監(jiān)測點中均為最大。總體上看，兩次夏季（SY1和SY6）實驗中多數(shù)監(jiān)測點浮游植物密度比較大，且藍藻門密度較大，主要原因是夏季溫度相對較高（SY1和SY6的平均水溫分別為34℃和30℃），且營養(yǎng)物質(zhì)濃度較大，有利于浮游植物的生長和繁殖[16]。

2.3 優(yōu)勢物種特征分析

6次實驗各監(jiān)測點優(yōu)勢物種見表1，可以看出：假魚腥藻出現(xiàn)的次數(shù)最多（5次）；D7和D11監(jiān)測點出現(xiàn)優(yōu)勢物種的次數(shù)較少，D7監(jiān)測點只在SY1和SY5的實驗中發(fā)現(xiàn)優(yōu)勢物種，D11監(jiān)測點只在SY4和SY5的實驗中發(fā)現(xiàn)優(yōu)勢物種。藍藻門優(yōu)勢物種最多（3種），分別為假魚腥藻、小席藻、細小隱球藻；綠藻門優(yōu)勢物種為游絲藻；隱藻門優(yōu)勢物種為尖尾藍隱藻。根據(jù)浮游植物種類對水體營養(yǎng)化的指示特征，假魚腥藻是淡水藍藻水華爆發(fā)時的常見藻種，可以指示水體達到富營養(yǎng)化水平[17]，小席藻是典型的富營養(yǎng)化指示物種[18]，細小隱球藻為中富營養(yǎng)化水體指示物種，尖尾藍隱藻是富營養(yǎng)化指示物種，游絲藻為貧營養(yǎng)化指示物種[19]。

2.4 營養(yǎng)化狀況評價

2.4.1 生物學(xué)方法評價營養(yǎng)化狀況

依據(jù)指示生物法的評價原理和優(yōu)勢物種的定義，將優(yōu)勢物種指示的營養(yǎng)化狀況作為各監(jiān)測點的營養(yǎng)化狀況，同時結(jié)合浮游植物豐度情況評價各監(jiān)測點的水體營養(yǎng)化狀況。以SY1的實驗中D1監(jiān)測點為例，該點出現(xiàn)的優(yōu)勢物種為假魚腥藻和小席藻，兩者均指示“富營養(yǎng)”狀態(tài)，則利用指示生物法得到的評價結(jié)果為“富營養(yǎng)”。同時，D1監(jiān)測點浮游植物密度為1.96×108個/L，結(jié)合豐度評價法及評價標(biāo)準(zhǔn)，其評價結(jié)果為“重富營養(yǎng)”。其他有優(yōu)勢物種的監(jiān)測點評價過程與D1相同，沒有優(yōu)勢物種的監(jiān)測點（如SY2的實驗中D7監(jiān)測點等），則直接采用豐度評價法進行評價。具體評價結(jié)果見表2。

2.4.2 理化指標(biāo)評價營養(yǎng)化狀況

各監(jiān)測點綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)見圖6。由圖6可以看出：各監(jiān)測點的指數(shù)為43～66，最大值和最小值均出現(xiàn)在SY5（最大值出現(xiàn)在D8監(jiān)測點、最小值出現(xiàn)在D3監(jiān)測點）。各監(jiān)測點的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)均值變化范圍為52～58，結(jié)合綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法的評價標(biāo)準(zhǔn)，所得具體評價結(jié)果見表3，東平湖整體上為“輕富營養(yǎng)”水體。

由表3可知，各監(jiān)測點多處于“輕富營養(yǎng)”狀態(tài)，而在SY1的D1和D2監(jiān)測點、SY2的D2監(jiān)測點、SY3的D12監(jiān)測點、SY5的D8監(jiān)測點和SY6的監(jiān)測點（D1、D3、D8）出現(xiàn)了“中富營養(yǎng)”狀態(tài)。東平湖營養(yǎng)化最輕狀態(tài)為“中營養(yǎng)”，如SY4的監(jiān)測點（D3、D5）、SY5的監(jiān)測點（D1、D3）和SY6的監(jiān)測點（D10、D11）。由此可見，6次實驗中東平湖均存在一定程度的營養(yǎng)化狀態(tài)，特別是SY1、SY2和SY6的湖東岸D1～D3監(jiān)測點均出現(xiàn)了“中富營養(yǎng)”狀態(tài)，原因是東平湖東岸的旅游業(yè)比較發(fā)達，村鎮(zhèn)較為集中，受生活污水排放影響較大。

2.4.3 綜合分析

水體理化指標(biāo)和浮游植物群落結(jié)構(gòu)均能反映水體的營養(yǎng)化程度。本文對浮游植物指示生物法、豐度評價法和綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法計算得到的水體營養(yǎng)化狀況進行綜合評價。以SY1的實驗中D1監(jiān)測點為例，該監(jiān)測點存在明確的指示生物（假魚腥藻、小席藻、細小隱球藻），需結(jié)合豐度評價法和綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法評價結(jié)果對其營養(yǎng)化程度進行綜合分析。SY1的實驗中，指示生物法評價結(jié)果為“富營養(yǎng)”、豐度評價結(jié)果為“重富營養(yǎng)”、綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法評價結(jié)果為“中富營養(yǎng)”，3種方法的評價結(jié)果均為“富營養(yǎng)”以上。鑒于D1監(jiān)測點的浮游植物總密度較大，藍藻門和綠藻門密度占比很大，特別是藍藻門占比在80%以上，同時假魚腥藻等典型富營養(yǎng)化指示物種均有出現(xiàn)，因此將SY1的實驗中D1監(jiān)測點綜合評定為“中富營養(yǎng)”。這一評價結(jié)果符合當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，該監(jiān)測點位于大汶河入湖口，周圍有沿湖公園、村莊和交通干道，使得該點受上游來水條件和周邊生活污水影響較大。采取同樣的思路分析其余監(jiān)測點的營養(yǎng)化狀況，結(jié)果見表4。

從表4可以看出：東平湖整體上存在一定程度的營養(yǎng)化狀態(tài)，SY1各監(jiān)測點營養(yǎng)化程度均比較嚴(yán)重，多處出現(xiàn)“中富營養(yǎng)”狀態(tài)，D7監(jiān)測點的營養(yǎng)化程度最輕，但也達到了“輕富營養(yǎng)”狀態(tài)；其余5次實驗中水體的營養(yǎng)化程度有所降低，多處出現(xiàn)“中營養(yǎng)”水體，特別是SY4和SY5湖心（D9～D12監(jiān)測點）的營養(yǎng)化程度最低，均處于“中營養(yǎng)”狀態(tài)，主要原因是湖心受人類活動影響相對較小，且水體流動性較岸邊強，能夠促進水中污染物的降解；岸邊水體的營養(yǎng)化程度較嚴(yán)重，多處于“中-輕富營養(yǎng)”狀態(tài)，主要原因是岸邊受到人類活動影響較大，且岸邊點（如D1～D3監(jiān)測點）多處于村莊附近，而D5、D6、D8監(jiān)測點離村莊相對較遠，同時D6監(jiān)測點位于南水北調(diào)東線入湖口附近，受到南水北調(diào)東線來水和東平湖自身水體狀況的綜合影響，除SY1之外多為“中營養(yǎng)”或“中-輕富營養(yǎng)”水體。

相關(guān)研究成果表明，TN與TP質(zhì)量濃度比值大于16時，湖泊富營養(yǎng)化主要受磷限制，小于7時則受氮限制[20]。6次實驗中，SY1～SY5多數(shù)監(jiān)測點均受磷限制，SY6則受氮限制比較明顯，分析結(jié)果表明東平湖水體中多數(shù)情況下磷是其營養(yǎng)化的主要影響因子，這與何德進等[20]和王丹等[21]的分析結(jié)果一致。因此，多數(shù)情況下東平湖需要控制含磷元素污廢水的入湖量。

總體來看，東平湖的營養(yǎng)化狀況有所加劇，已經(jīng)開始出現(xiàn)“輕富營養(yǎng)”水體，甚至部分時間出現(xiàn)了“中富營養(yǎng)”水體，特別是夏季（SY1）營養(yǎng)化狀況更為嚴(yán)重，但多數(shù)時間多個監(jiān)測點處于“中營養(yǎng)”到“輕富營養(yǎng)”狀態(tài)，這與劉雙爽等[22]、師吉華等[23]的研究成果較為一致。

3 結(jié) 論

東平湖6次現(xiàn)場調(diào)查實驗中共監(jiān)測到藍藻門、綠藻門、硅藻門、隱藻門、甲藻門、裸藻門和金藻門7門浮游植物，不同的浮游植物種類對水體營養(yǎng)化的指示作用不同。文中分別從指示生物、豐度評價和水體綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)3個方面對水體的營養(yǎng)化狀況進行分析，結(jié)論如下。

（1）第1次實驗（SY1）浮游植物的總密度最大；多數(shù)情況下綠藻門和藍藻門密度較大，特別是SY1的藍藻門密度最大，達到14.8億個/L；6次實驗中，優(yōu)勢物種共出現(xiàn)了5種，其中藍藻門最多（3種）。

（2）從綜合利用指示生物法、豐度評價法和綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的評價結(jié)果可以看出，東平湖總體上處于“輕富營養(yǎng)”狀態(tài)，但在SY1和SY3實驗中出現(xiàn)了“中富營養(yǎng)”狀態(tài)，特別是SY1最為嚴(yán)重。

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【責(zé)任編輯 張華興】