2004—2013年洱海富營養(yǎng)化變化趨勢

李澤坤，楊萍萍，蘇社飛

(大理白族自治州環(huán)境監(jiān)測站，云南 大理 671000)

摘要：通過整理近10年來(2004—2013年)洱海水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，計(jì)算得出富營養(yǎng)化指標(biāo)：綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)在38.30～42.05波動(dòng)變化，洱海評分方法指數(shù)在54.81～58.62波動(dòng)，分析得出近10年來洱海富營養(yǎng)化指標(biāo)介于中營養(yǎng)—富營養(yǎng)之間，處于緩慢下降的趨勢。

關(guān)鍵詞：富營養(yǎng)化；指標(biāo)；變化； 趨勢；洱海

收稿日期：2014-06-10

作者簡介：李澤坤 (1981-)，男，漢族,云南洱源人，學(xué)士，工程師，從事環(huán)境監(jiān)測及洱海保護(hù)研究工作。

中圖分類號：X52文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

收稿日期：2014-07-07

基金項(xiàng)目：國家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)：不同類型入湖河流綜合整治效果評估與技術(shù)管理體系研究(2012ZX07102-002-04)。

1引言

洱海古稱“葉榆水”，也叫西洱河、洱河、葉榆河、葉榆澤、彌河、昆彌川、昆明池等，是由西洱河塌陷形成的高原湖泊，南北長，東西窄，外形如耳，故名洱海。北有彌苴河、羅時(shí)江、永安江注入，東南收波羅江水，西納蒼山18溪水，總徑流面積2565km2。當(dāng)洱海水位1966m時(shí)(85高程),南北長42.0km，東西寬最大8.8km，最小3.05km，湖面面積252.91km2，蓄水量27.94億m3，最大水深21.50m，平均水深10.8m，是中國第七大淡水湖。

20世紀(jì)80年代以前，洱海受人類活動(dòng)影響較小，營養(yǎng)水平為貧營養(yǎng)水平[1~3]；20世紀(jì) 80年代中后期，隨著洱海周邊經(jīng)濟(jì)發(fā)展，加上不合理開發(fā)利用洱海，使洱海水質(zhì)及生態(tài)受到嚴(yán)重破壞，營養(yǎng)水平快速上升到中營養(yǎng)水平[3~5]，特別是1996年、2003年，洱海暴發(fā)了大規(guī)模的藍(lán)藻水華，使洱海營養(yǎng)化水平一度達(dá)到富營養(yǎng)狀態(tài)[3,6]。

洱海作為云南第二大湖泊，其富營養(yǎng)化水平研究已成為保護(hù)治理洱海的關(guān)鍵，一直以來，相關(guān)科研單位也做過大量的工作，但近年洱海富營養(yǎng)現(xiàn)狀及趨勢少見報(bào)道。本文通過整理洱海近10年的監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)和洱海評分方法指數(shù)對洱海富營養(yǎng)現(xiàn)狀趨勢進(jìn)行分析評價(jià)，以期為洱海的后期保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

2富營養(yǎng)化評價(jià)

2.1數(shù)據(jù)采集

本次研究所需的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)來源于大理州環(huán)境監(jiān)測站對洱海常規(guī)監(jiān)測的數(shù)據(jù)。

監(jiān)測時(shí)間為2004—2013年，監(jiān)測頻率為每月1次，全湖12條垂線、24個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位， 采用透明度、TN、TP、高錳酸鹽指數(shù)、葉綠素a、五日生化需氧量、藻類優(yōu)勢種及藻類細(xì)胞數(shù)量等監(jiān)測指標(biāo)。

2.2評價(jià)方法

富營養(yǎng)化評價(jià)方法較多[7]，一般采用國家環(huán)境監(jiān)測總站推薦的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法[8]進(jìn)行評價(jià)。該方法采用水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)中的透明度、TN、TP、高錳酸鹽指數(shù)、葉綠素a進(jìn)行計(jì)算，得出綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)[9~10]。

由于洱海為高原湖泊，考慮到光照強(qiáng)度、氣溫、水溫變化等因素影響，湖體藻類繁殖速度較快，細(xì)胞數(shù)量及優(yōu)勢種群變化較大等原因，在洱海保護(hù)治理過程中一直采用“洱海富營養(yǎng)化評分方法”進(jìn)行洱海營養(yǎng)化指數(shù)計(jì)算。該計(jì)算方法除了用上述5個(gè)指標(biāo)以外，增加計(jì)權(quán)了五日生化需氧量、藻類優(yōu)勢種及藻類細(xì)胞數(shù)量等指標(biāo)[2~4]，所以評價(jià)方法更接近洱海實(shí)際營養(yǎng)化水平[3]。

本文對洱海的富營養(yǎng)化分析采取兩種方法進(jìn)行。

2.2.1綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)

計(jì)算公式如下：

(1)

式中：TLI(∑)—綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；Wj—第j種參數(shù)指數(shù)的相關(guān)權(quán)重；TLI(j)—第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。

以chl-a作為基準(zhǔn)參數(shù)，則第j種參數(shù)歸一化的相關(guān)權(quán)重計(jì)算公式為：

(2)

式中：rij—第j種參數(shù)與chl-a的相關(guān)系數(shù)；m—評價(jià)參數(shù)的個(gè)數(shù)。

采用0～100連續(xù)數(shù)值進(jìn)行湖庫營養(yǎng)狀態(tài)分級，其營養(yǎng)狀態(tài)級別分為：貧營養(yǎng)、中營養(yǎng)、輕度富營養(yǎng)、中度富營養(yǎng)、重度富營養(yǎng)等五級，湖庫營養(yǎng)狀態(tài)水質(zhì)類別與評分值對應(yīng)的關(guān)系見表1。

2.2.2洱海營養(yǎng)化評分方法

洱海營養(yǎng)化評分采用對照標(biāo)準(zhǔn)，用內(nèi)插法計(jì)算得出各計(jì)權(quán)參數(shù)的營養(yǎng)化分值，然后根據(jù)各參數(shù)分值求出計(jì)權(quán)平均分值，得出洱海營養(yǎng)化指數(shù)—洱海評分方法指數(shù)，評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表1　湖庫營養(yǎng)狀態(tài)水質(zhì)類別與評分值對應(yīng)表

表2　洱海評分方法指數(shù)評分標(biāo)準(zhǔn)　(mg/L)

2.3評價(jià)結(jié)果

根據(jù)上述計(jì)算方法得出2004—2013年綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)及洱海評分方法指數(shù)結(jié)果見表3。

表3　2004—2013年度營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)統(tǒng)計(jì)表

3富營養(yǎng)化變化趨勢分析

3.1分析方法

本次分析研究采用常用的Daniel的趨勢檢驗(yàn)[11]，該方法使用了spearman秩相關(guān)系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算。首先列出時(shí)間周期Y1，Y2，……YN以及對應(yīng)的指數(shù)X，將X值由小到大排列，根據(jù)下式計(jì)算：

(3)

di=Xi-Yi

(4)

式中：rs—秩相關(guān)系數(shù)；di—變量xi和變量yi的差值；xi—周期i-n濃度值由小到大排列的序號；yi—按時(shí)間排列的序號。

3.2綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)變化趨勢

根據(jù)計(jì)算結(jié)果得出洱海綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)變化趨勢見圖1。

近10年來，洱海綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)在38.30～42.05波動(dòng)，波動(dòng)范圍不大，2004年為最大值，2011年為最小值，總體處于中營養(yǎng)水平，水質(zhì)良好。

根據(jù)Daniel的趨勢檢驗(yàn)，使用spearman秩相關(guān)系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算，得出相關(guān)系數(shù)為r綜合=-0.661，查秩相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計(jì)表(顯著水平為0.05)中的臨界值wp0.05=0.564，r綜合的絕對值>wp0.05，且r綜合為負(fù)值，表明近年來，洱海綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)呈下降趨勢，且有顯著意義。

3.3洱海評分方法指數(shù)變化趨勢

根據(jù)計(jì)算結(jié)果得出洱海評分方法指數(shù)變化見圖2。

近10年來，洱海評分方法指數(shù)在54.81~58.62波動(dòng)，其中2006年出現(xiàn)最大值，2011年為最小值，總體處于中—富營養(yǎng)水平。

根據(jù)Daniel的趨勢檢驗(yàn)，使用spearman秩相關(guān)系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算，得出相關(guān)系數(shù)為r洱海=-0.867，查秩相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計(jì)表(顯著水平為0.01)中的臨界值為wp0.01=0.746，r洱海的絕對值>wp0.01，且r洱海為負(fù)值，表明近年來，洱海營養(yǎng)化評分方法指數(shù)呈下降趨勢，且有極顯著意義。

4分析結(jié)果

根據(jù)相關(guān)監(jiān)測資料計(jì)算出洱海近10年(2004—2013年)的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)及洱海評分標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)，利用計(jì)算結(jié)果進(jìn)行趨勢分析，得出綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的秩相關(guān)系數(shù)為-0.661；洱海評分方法指數(shù)的秩相關(guān)系數(shù)為-0.867。由此看來，近10年洱海綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)呈下降趨勢，且有顯著意義，洱海評分方法指數(shù)也呈下降趨勢，且有極顯著意義。

5結(jié)語

(1)2004—2013年，洱海水體綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)在38.30～42.05波動(dòng)，營養(yǎng)化水平均處于中營養(yǎng)水平；

(2)采用洱海營養(yǎng)化評分方法進(jìn)行評價(jià)，其指數(shù)在54.81~58.62波動(dòng)變化，營養(yǎng)化水平為中—富營養(yǎng)水平；

(3)洱海綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)與洱海評分方法指數(shù)變化規(guī)律基本一致，均為下降趨勢，但其指數(shù)分值相差在15分左右，洱海營養(yǎng)化評分方法評價(jià)結(jié)果高于綜合指數(shù)，評價(jià)結(jié)果為中—富營養(yǎng)級；

(4)利用spearman秩相關(guān)系數(shù)法分析得知，近10年來洱海綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)處于顯著下降趨勢，洱海評分方法指數(shù)處于極顯著下降趨勢，洱海水體富營養(yǎng)化水平有所降低，這是多年來各級政府部門重視洱海保護(hù)治理研究，投入大量人力、物力、財(cái)力進(jìn)行洱海保護(hù)治理取得的成果，說明洱海保護(hù)治理工作初具成效。

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Eutrophication Trend of Erhai Lake from 2004 to 2013

LI Ze-kun,YANG Ping-ping,SU She-fei

(Dali Environmental Monitoring Station,Dali Yunnan 671000 China)

Abstract：The eutrophication index of Erhai Lake was calculated using the water quality monitoring data in the recent decade(2004-2013).The comprehensive nutrition state index varied from 38.30 to 42.05 while the score index fluctuated between 54.81 and 58.62.The results indicated that the eutrophication index of Erhai Lake was between mesotrophic and eutrophic levels showing a trend of gradually decrease.

Key words： eutrophication index;trend;Erhai Lake