仙女湖富营养化特征与水环境容量核算

第２４卷第８期２０１５年８月长江流域资源与环境ＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎｔｈｅＹａｎｇｔｚｅＢａｓｉｎＶｏｌ．２４Ｎｏ．８Ａｕｇ．２０１５仙女湖富营养化特征与水环境容量核算张萌１，祝国荣２，周慜１，李惠民１，陆友伟１，３，刘足根１＊（１．江西省环境保护科学研究院，江西南昌３３００２９；２．河南师范大学，河南新乡４５３００７；３．南昌大学化学与环境工程学院，江西南昌３３００３１）摘要：以典型的亚热带大型水库———江西省仙女湖为例，于２０１１～２０１３年季节性监测了仙女湖水体理化指标。采用综合营养状态指数法对其富营养化状态进行了评价，并采用沃伦威德尔模型（Ｖｏｌｌｅｎｗｅｉｄｅｒ）和狄龙模型（Ｄｉｌ－ｌｏｎ）计算了ＣＯＤ、ＮＨ３－Ｎ、ＴＮ和ＴＰ的水环境容量。结果表明：仙女湖水质总体处于地表水ＩＩ类～ＩＩＩ类标准，ＴＮ０．３２～０．９１ｍｇ／Ｌ、平均０．５９ｍｇ／Ｌ，ＮＨ３－Ｎ０．０１２～０．５９ｍｇ／Ｌ、平均０．３１ｍｇ／Ｌ，ＴＰ０．０１７～０．０８０ｍｇ／Ｌ、平均０．０２８ｍｇ／Ｌ，ＣＯＤＭｎ１．６１～５．５９ｍｇ／Ｌ、平均２．８５ｍｇ／Ｌ，Ｃｈｌ－ａ０．３７～０．９５μｇ／Ｌ、平均０．５６μｇ／Ｌ。从湖区上游到下游，各指标尤其是总氮、总磷、透明度和氨氮呈现明显的趋优变化特征，除ＴＰ出现ＩＩＩ类水质外，其余指标多年持续处于ＩＩ类水质状态；从单因子状态指数来看，采用透明度评价的营养状态最高，大部分湖区持续处于轻度富营养状态；ＴＮ和ＴＰ评价的营养状态次之，处于中营养水平。仙女湖ＣＯＤ、ＮＨ３－Ｎ、ＴＮ和ＴＰ水环境容量分别为２１２０８．０、３５２８．８、４９９１．２和２４８．１ｔ／ａ，分别剩余容量比率５６．８８％、６８．２５％、６２．８９％和１３．６７％，影响仙女湖水环境容量最突出的环境因子为ＴＰ。同时，基于对水环境容量影响因素的分析，最后提出了提高仙女湖区水环境容量的建设性方案。关键词：仙女湖；富营养化；综合评价；水环境容量；水质目标中图分类号：Ｘ５２４文献标识码：Ａ文章编号：１００４－８２２７（２０１５）０８－１３９５－１０ＤＯＩ：１０．１１８７０／ｃｊｌｙｚｙｙｈｊ２０１５０８０１９收稿日期：２０１４－０９－２３；修回日期：２０１５－０２－１１基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项子课题（２０１２ＺＸ０７５０１－００１－０６）；国家自然科学基金（Ｃ０３０６０４）；江西省青年科学基金（２０１１４ＢＡＢ２１３００４）；江西省社会发展支撑计划项目（２０１３３ＢＢＧ７０００１）作者简介：张萌（１９８３～），男，副研究员，博士，主要研究方向为湖沼学、水环境科学．Ｅ－ｍａｉｌ：ｔｏｍｄｅｓｈｉｙｅ＠１２６．ｃｏｍ＊通讯作者Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｚｕｇｅｎ２００２＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ当前，湖泊水体富营养化是全球性的生态学问题［１］，我国面临的形势更为严峻。由富营养化产生的次生效应及其他环境因子的变化往往能导致水生生态系统发生剧烈而深刻的变化。湖库水体富营养化的最直接原因是营养盐输入的增加和积蓄，其中氮、磷影响最显著，控制湖库水体富营养化的关键在于流域污染的防治；而科学制定污染防治措施的重要依据是特征污染物的水环境容量。因此，水体富营养化评价和水环境容量核算已逐渐成为水环境管理的一项重要手段［２］。目前我国湖泊富营养化评价方法主要有单一参数法、营养状态指数法（卡尔森营养状态指数（ＴＳＩ）、修正的营养状态指数、综合营养状态指数（ＴＬＩ））、灰色聚类分析法、模糊评价法、灰色评价法和Ｔｏｐｓｉｓ评价法［２～４］。“九五”时期，我国环境管理行政主管部门提出“要实施污染物排放总量控制”，主要分为目标总量控制、容量总量控制和行业总量控制３种类型［５］，重点推行污染物排放目标总量控制制度。“十一五”期间，随着我国水污染形势的恶化和自然水体环境容量的萎缩，水环境管理逐渐从目标总量控制向容量总量控制转变，而且实行以纳污能力为核心的污染物容量总量控制与管理势在必行。在实践过程中水环境容量总量控制被普遍认为是一种有效的水环境管理模式。水体最大允许纳污量的核算，即水环境容量核算是污染物容量总量控制的科学基础，关系到水功能区水质目标的实现［６～８］。水环境容量（ＷａｔｅｒＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＣａｐａｃｉｔｙ），有学者也称之为水环境承载力（ＷａｔｅｒＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＣａｒｒｙｉｎｇＣａｐａｃ－ｉｔｙ，ＷＥＣＣ）［９］，作为水环境目标管理的基本依据，是水环境规划的主要约束条件，也是水体污染物总量控制的关键技术支持［８，１０］。随着我国湖库环境保护工作日益受到关注，尤其是国家环保部《水质较好湖泊生态环境保护规划（２０１３～２０２０年）》发布后，水质较好的大中型湖库的污染控制需求迫切，依据水环境容量进行污染物排放总量控制已成为全国湖