白洋淀水环境质量评价_杨丽伟_陈诗越
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义。本文首先 对白洋淀湖水化学成分进行 分析, 并运用综合 营养 指数法确定湖泊的营养状况, 然后 通过主成 分分析法确 定湖 泊污染的主要环境因子, 进一步借 助硅藻对 湖泊营养状 况的 指示意义开展对白洋淀水环境的研究, 以期 运用多种方 法相 结合的手段更确切的揭示白洋淀水环 境质量的 状况, 为 白洋淀湖泊水质与环境保护提供参考。
1 样品采集与研究方法
1. 1 样品采集
2010 年按 4 个季节在水下 20 cm 处采集水样, 具体采样 地点 见表 1。现场测量了透明度( SD) 、pH 值、和 表层水温度 ( T ) 等指标, 室内测试 则在中 国科学 院南京 地理与 湖泊研究 所湖泊沉积与环境国家重点实验室 进行测试分 析, 分析 项目 包括氨态氮( NH32N ) 、亚硝态氮( NO22N) 、硝态氮( N O32N ) 、总 氮( T N ) 、PO43- 、总 磷 ( T P ) 、叶 绿 素 a( Chla) 、化 学 耗 氧 量 ( COD) 、CO3 22、HCO32、Cl- 、SO4 2- 、Ca2+ 、M g2+ 、K+ 、Na+ 等。
育重点实验室开放基金/ 人类活动对山东典型湖库生态环境影响的定量研究0 ( ST K F2012001) 作者简介: 杨丽伟( 19862) , 女, 山东成武人, 主要从事湖泊生态与环境方面研究。E2 mail : Yangli wei2013a@ 126. com
# 32 # 生 态 与 环 境
收稿日期: 20142072 14 修回日期: 2015204209 网络出版时间: 2015-05-13 15:12 网络出版地址: http://www.cnki.net/kcms/detail/13.1334.TV.20150513.1512.005.html 基金项目: 国家自然科学基金面上项目/ 全新世以来东平湖变迁与黄河洪水关 系及动力机制 研究0 ( 41072258) ; 山东 省水土保 持与环境 保
水是人类社会发展 的基 础性自 然资 源和战 略性 经济资 源, 是支撑地球生命系统的关键要素和 生态系统 良性运行的 控制因子[1] 。但随着工 业化、城镇 化以 及人 口的增 加, 水质 污染持续加剧, 水体富营养化日趋 严重。环境保 护部最近发 布的5 2012 中国环 境状 况公 报6 表 明我 国富 营养 化湖 泊 ( 水 库) 达 25. 0% 。湖泊水环境状况是区域生态环境健康 与否的 标志, 关系着区域生 态环 境演化 的方 向, 影响着 流域 人民群
杨丽伟等 # 白洋淀水环境质量评价
用[ 3] 。从历史来看, 白洋 淀 曾经 水 质 良好, 生 态 环 境优 良。 有研究表明[425] , 自 1970 年以后, 由 于淀 区及 流域 工农 业的 迅速发展以及旅游养 殖业的 兴起, 人 口剧增, 大 量的 工业废 水、生活污水随地表 径流 直接排 入湖 中, 再加上 降水 减少导 致补 给水量锐减, 湖泊水位下降, 湖水自净 能力逐渐降 低, 湖 泊富营养化程度 越来越 高, 生态平 衡遭 到严 重破坏。因 此, 科学客观的评价白洋 淀水质 状况, 判 断其营 养类 型, 对湖区 的水质管理及其富营养 化的 控制具 有重 要的理 论与 现实意
Wj =
r2i j
众的生 活和地方工农业的生产, 对区域 的可持续 发展具有极 为重要的意义[2] 。
白洋淀是中国海河平原上最大的湖泊, 处于 京、津、石三 大城市 的中心地带, 主要承接上游萍 河、府 河、漕 河、唐 河、瀑 河、孝义河、潴龙河及白沟引河 8 条河流的 洪沥水, 是华北地 区最大的淡水浅湖草 本沼泽 型湿 地生 态系统, 在 调洪 蓄水、 灌溉生产、航 运 渔 业 和 调 节 生 态 平 衡 方 面 起 着 巨 大 的 作
116b02. 255cE; 38b50. 867cN
采样时间
Leabharlann Baidu
备注
20102 04215
20102 08202 全是水草, 发臭 20102 10210 底部水草丰富
20102 12210
1. 2 富营养化评价方法
与水体 富 营 养 化 相 关 的 指 标 主 要 包 括 水 温、溶 解 氧
( DO) 、叶绿 素( Chla) 、透明度( SD) 、总磷( T P ) 、总氮( T N ) 、高 锰酸 盐 指 数 ( CO DMn ) 、流 速 等[8] 。本 文 选 取 了 Chla、T P、 T N 、SD、CO DMn 五项指标, 运用综合营养指数法[ 9] , 对白洋淀 水体富营养化状态进行评价, 所用公式如下:
Assessment of water environment quality of Baiyang Lake
Y A NG Li2wei1, 2 , CHEN Shi2yue2, 3 ( 1. S chool of E nv iro nment and P lanning , L iaocheng Univer sity , L iaocheng 252059, China; 2. School of City and Envi ronment, J iang su N or mal Univer sity , X uz hou 221116, China; 3. K ey Labor ator y of S oil & W ater Conser vation and E nv iro nment Pr eserv ation in Shandong Pr ovince , L iny i Univer sity , L iny i 276000, China) Abstract: T he impacts of human act ivit ies and dry climate ag g ravate the w ater pollution and eutr ophication in the Baiy ang Lake. T hroug h the analy sis o f hy dr o2chemical composit ions o f the w ater, five indexes[ Chla, T N , T P, CO D M n, and SD] , w hich ar e re2 lated t o w at er eut rophicatio n, are selected as evaluatio n parameter s, and the co mpr ehensiv e nutrit ion index metho d is adopted to determ ine the w ater eutro phicat ion type. T he r esults o f w ater quality mo nitor ing dat a show t hat the type o f w ater is CN aII, and the lake is in meso tro phic or eutr ophic state determined by the comprehensiv e nutritio n index method. T he principal component analysis r esults show that T P is the main facto r to cause wat er po llut ion in the lake. A ccording to t he analy sis o f diato m and its co mbinat ion, the diato m in the lake is characterized by the co mbination o f eutro phic species Cy clotella meneghiniana ( 20. 43% ) and Cy clos tep hanos tholif or mis ( 25. 40% ) , w hich indicat es that t he lake is in the eutro phication state and water environment is in danger . Key words: Baiy ang L ake; water quality character istics; principal co mpo nent analysis; lake eutro phicatio n; sedimentar y diatoms
摘要: 由于流域人类活动和气候干旱化的影响, 白洋淀水体污染与富营养化日趋严重。通过对白洋淀湖水化学成 分 的分析, 并运用与湖泊富营养化关系最为密切的 Chla、T N 、T P、CO DM n和 SD 作为评价参数, 采 用综合营养指数法确 定湖水营养类型。湖水水质监测 数据分析表明, 白洋淀为重碳酸类钠组 Ò 型水的偏碱 性湖泊, 综合营养指数法确 定 湖水为中2富营 养级湖泊水体。主成分分析法结果显示, 湖 泊污染的主 要因子 是 T P。借助 硅藻及 其组合 分析了 湖 泊富营养化状况, 发现白洋淀硅藻属种 以耐营 养种梅 尼小环 藻 Cy clo tella meneghiniana ( 20. 43% ) 和 Cy clostep ha2 nos tholif or mis ( 25. 40% ) 为组合特征, 表明湖泊水体已处于富营养化状态, 水环境状况堪忧。 关键词: 白洋淀; 水质特 征; 主成分分析; 湖泊富营养化; 沉积硅藻 中图分类号: X542 文献标志码: A 文章编号: 167221683( 2015) 0320457206
m
TLI( E ) = E Wj # TLI( j)
( 1)
j= 1
式中: T LI 表示水体的综 合营养状态指数; W j 表 示第 j 种 参
数营养状态指数权重; T L I ( j ) 表示第 j 种参数营养状态指数。
以 Chla 作为基准参数, 则第 j 种参数的归一化的相关权 重计算公式为
表 1 采样点位置及时间 T ab. 1 L ocat ion of sampling sit es and samplin g t ime
湖名
经纬度
115b59. 238cE; 38b55. 576cN 白 116b02. 280cE; 38b50. 913cN 洋 淀 116b02. 220cE; 38b51. 043cN
V ol.13 N o. 3 Jun. 2015
白洋淀水环境质量评价
杨丽伟1, 2, 陈诗越2, 3
( 1. 聊城大学 环境与规划学院, 山东 聊城 252059; 2. 江苏师范大学 城市与环境学院, 江苏 徐 州 221116; 3. 山东省水土保持与环境保育重点实验室, 临沂大学, 山东 临沂 276000)
另外, 采集了表层 01 5 cm 泥样, 用于硅藻 分析。对硅藻 样品采用标准 方 法处 理[ 6] , 取 0. 5 g 左 右泥 样 先加 少 量浓 HCl 去 处碳酸盐; 稍后 加 30% 的 H 2O 2 去 除有机 质; 待反应 结束后, 加满蒸馏水 清洗 3 次并 离心, 提 取硅藻 浓缩 液硅藻 制片 后在 L eica 生物显微镜下进行鉴定和计数。硅藻鉴定根 据 K rammer 和 Lang e2Berta lot 的 分类 系统[ 7] 。每 个样 品统 计至少 500 粒, 属种丰度用百分比表示。
第 13 卷 第 3 期 2015 年 6 月
南 水 北 调 与水 利 科 技 S out h2t o2 N ort h W at er Transf ers and Wat er Sci ence & Techn ol ogy
DOI: 10. 13476/ j . cnki. nsbdqk. 2015. 03. 013
1 样品采集与研究方法
1. 1 样品采集
2010 年按 4 个季节在水下 20 cm 处采集水样, 具体采样 地点 见表 1。现场测量了透明度( SD) 、pH 值、和 表层水温度 ( T ) 等指标, 室内测试 则在中 国科学 院南京 地理与 湖泊研究 所湖泊沉积与环境国家重点实验室 进行测试分 析, 分析 项目 包括氨态氮( NH32N ) 、亚硝态氮( NO22N) 、硝态氮( N O32N ) 、总 氮( T N ) 、PO43- 、总 磷 ( T P ) 、叶 绿 素 a( Chla) 、化 学 耗 氧 量 ( COD) 、CO3 22、HCO32、Cl- 、SO4 2- 、Ca2+ 、M g2+ 、K+ 、Na+ 等。
育重点实验室开放基金/ 人类活动对山东典型湖库生态环境影响的定量研究0 ( ST K F2012001) 作者简介: 杨丽伟( 19862) , 女, 山东成武人, 主要从事湖泊生态与环境方面研究。E2 mail : Yangli wei2013a@ 126. com
# 32 # 生 态 与 环 境
收稿日期: 20142072 14 修回日期: 2015204209 网络出版时间: 2015-05-13 15:12 网络出版地址: http://www.cnki.net/kcms/detail/13.1334.TV.20150513.1512.005.html 基金项目: 国家自然科学基金面上项目/ 全新世以来东平湖变迁与黄河洪水关 系及动力机制 研究0 ( 41072258) ; 山东 省水土保 持与环境 保
水是人类社会发展 的基 础性自 然资 源和战 略性 经济资 源, 是支撑地球生命系统的关键要素和 生态系统 良性运行的 控制因子[1] 。但随着工 业化、城镇 化以 及人 口的增 加, 水质 污染持续加剧, 水体富营养化日趋 严重。环境保 护部最近发 布的5 2012 中国环 境状 况公 报6 表 明我 国富 营养 化湖 泊 ( 水 库) 达 25. 0% 。湖泊水环境状况是区域生态环境健康 与否的 标志, 关系着区域生 态环 境演化 的方 向, 影响着 流域 人民群
杨丽伟等 # 白洋淀水环境质量评价
用[ 3] 。从历史来看, 白洋 淀 曾经 水 质 良好, 生 态 环 境优 良。 有研究表明[425] , 自 1970 年以后, 由 于淀 区及 流域 工农 业的 迅速发展以及旅游养 殖业的 兴起, 人 口剧增, 大 量的 工业废 水、生活污水随地表 径流 直接排 入湖 中, 再加上 降水 减少导 致补 给水量锐减, 湖泊水位下降, 湖水自净 能力逐渐降 低, 湖 泊富营养化程度 越来越 高, 生态平 衡遭 到严 重破坏。因 此, 科学客观的评价白洋 淀水质 状况, 判 断其营 养类 型, 对湖区 的水质管理及其富营养 化的 控制具 有重 要的理 论与 现实意
Wj =
r2i j
众的生 活和地方工农业的生产, 对区域 的可持续 发展具有极 为重要的意义[2] 。
白洋淀是中国海河平原上最大的湖泊, 处于 京、津、石三 大城市 的中心地带, 主要承接上游萍 河、府 河、漕 河、唐 河、瀑 河、孝义河、潴龙河及白沟引河 8 条河流的 洪沥水, 是华北地 区最大的淡水浅湖草 本沼泽 型湿 地生 态系统, 在 调洪 蓄水、 灌溉生产、航 运 渔 业 和 调 节 生 态 平 衡 方 面 起 着 巨 大 的 作
116b02. 255cE; 38b50. 867cN
采样时间
Leabharlann Baidu
备注
20102 04215
20102 08202 全是水草, 发臭 20102 10210 底部水草丰富
20102 12210
1. 2 富营养化评价方法
与水体 富 营 养 化 相 关 的 指 标 主 要 包 括 水 温、溶 解 氧
( DO) 、叶绿 素( Chla) 、透明度( SD) 、总磷( T P ) 、总氮( T N ) 、高 锰酸 盐 指 数 ( CO DMn ) 、流 速 等[8] 。本 文 选 取 了 Chla、T P、 T N 、SD、CO DMn 五项指标, 运用综合营养指数法[ 9] , 对白洋淀 水体富营养化状态进行评价, 所用公式如下:
Assessment of water environment quality of Baiyang Lake
Y A NG Li2wei1, 2 , CHEN Shi2yue2, 3 ( 1. S chool of E nv iro nment and P lanning , L iaocheng Univer sity , L iaocheng 252059, China; 2. School of City and Envi ronment, J iang su N or mal Univer sity , X uz hou 221116, China; 3. K ey Labor ator y of S oil & W ater Conser vation and E nv iro nment Pr eserv ation in Shandong Pr ovince , L iny i Univer sity , L iny i 276000, China) Abstract: T he impacts of human act ivit ies and dry climate ag g ravate the w ater pollution and eutr ophication in the Baiy ang Lake. T hroug h the analy sis o f hy dr o2chemical composit ions o f the w ater, five indexes[ Chla, T N , T P, CO D M n, and SD] , w hich ar e re2 lated t o w at er eut rophicatio n, are selected as evaluatio n parameter s, and the co mpr ehensiv e nutrit ion index metho d is adopted to determ ine the w ater eutro phicat ion type. T he r esults o f w ater quality mo nitor ing dat a show t hat the type o f w ater is CN aII, and the lake is in meso tro phic or eutr ophic state determined by the comprehensiv e nutritio n index method. T he principal component analysis r esults show that T P is the main facto r to cause wat er po llut ion in the lake. A ccording to t he analy sis o f diato m and its co mbinat ion, the diato m in the lake is characterized by the co mbination o f eutro phic species Cy clotella meneghiniana ( 20. 43% ) and Cy clos tep hanos tholif or mis ( 25. 40% ) , w hich indicat es that t he lake is in the eutro phication state and water environment is in danger . Key words: Baiy ang L ake; water quality character istics; principal co mpo nent analysis; lake eutro phicatio n; sedimentar y diatoms
摘要: 由于流域人类活动和气候干旱化的影响, 白洋淀水体污染与富营养化日趋严重。通过对白洋淀湖水化学成 分 的分析, 并运用与湖泊富营养化关系最为密切的 Chla、T N 、T P、CO DM n和 SD 作为评价参数, 采 用综合营养指数法确 定湖水营养类型。湖水水质监测 数据分析表明, 白洋淀为重碳酸类钠组 Ò 型水的偏碱 性湖泊, 综合营养指数法确 定 湖水为中2富营 养级湖泊水体。主成分分析法结果显示, 湖 泊污染的主 要因子 是 T P。借助 硅藻及 其组合 分析了 湖 泊富营养化状况, 发现白洋淀硅藻属种 以耐营 养种梅 尼小环 藻 Cy clo tella meneghiniana ( 20. 43% ) 和 Cy clostep ha2 nos tholif or mis ( 25. 40% ) 为组合特征, 表明湖泊水体已处于富营养化状态, 水环境状况堪忧。 关键词: 白洋淀; 水质特 征; 主成分分析; 湖泊富营养化; 沉积硅藻 中图分类号: X542 文献标志码: A 文章编号: 167221683( 2015) 0320457206
m
TLI( E ) = E Wj # TLI( j)
( 1)
j= 1
式中: T LI 表示水体的综 合营养状态指数; W j 表 示第 j 种 参
数营养状态指数权重; T L I ( j ) 表示第 j 种参数营养状态指数。
以 Chla 作为基准参数, 则第 j 种参数的归一化的相关权 重计算公式为
表 1 采样点位置及时间 T ab. 1 L ocat ion of sampling sit es and samplin g t ime
湖名
经纬度
115b59. 238cE; 38b55. 576cN 白 116b02. 280cE; 38b50. 913cN 洋 淀 116b02. 220cE; 38b51. 043cN
V ol.13 N o. 3 Jun. 2015
白洋淀水环境质量评价
杨丽伟1, 2, 陈诗越2, 3
( 1. 聊城大学 环境与规划学院, 山东 聊城 252059; 2. 江苏师范大学 城市与环境学院, 江苏 徐 州 221116; 3. 山东省水土保持与环境保育重点实验室, 临沂大学, 山东 临沂 276000)
另外, 采集了表层 01 5 cm 泥样, 用于硅藻 分析。对硅藻 样品采用标准 方 法处 理[ 6] , 取 0. 5 g 左 右泥 样 先加 少 量浓 HCl 去 处碳酸盐; 稍后 加 30% 的 H 2O 2 去 除有机 质; 待反应 结束后, 加满蒸馏水 清洗 3 次并 离心, 提 取硅藻 浓缩 液硅藻 制片 后在 L eica 生物显微镜下进行鉴定和计数。硅藻鉴定根 据 K rammer 和 Lang e2Berta lot 的 分类 系统[ 7] 。每 个样 品统 计至少 500 粒, 属种丰度用百分比表示。
第 13 卷 第 3 期 2015 年 6 月
南 水 北 调 与水 利 科 技 S out h2t o2 N ort h W at er Transf ers and Wat er Sci ence & Techn ol ogy
DOI: 10. 13476/ j . cnki. nsbdqk. 2015. 03. 013