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发布时间:1714355893


东太湖主要污染物贡献量及三大污染源营养状况研究
根据历年文献资料及实地调查所获取的数据,运用综合污染指数法和氮磷比研究东太湖主要污染物对东太湖水污染的贡献率及三种污染源的营养状况。结果表明:总氮(TN、总磷(TP、氨氮(NH3_N、高锰酸盐指数(CODMn)四种污染物中,总氮(TN、总磷(TP)是影响东太湖水质的主要污染物,其中总氮的贡献量在50%以上并且呈逐年递增的趋势。入湖河道(包括工业废水、生活污水和过往船只排放废水)、围垦围网养殖以及底泥污染这三种污染源中,入湖河道及围垦围网养殖的营养状况均为中营养接近富营养状态,氮磷比在10-30间,处于极适合藻类生长的区间。底泥的氮磷比低于10,对藻类生长无明显促进作用。

标签:污染物污染源贡献量营养状况东太湖
东太湖具有优良的自然条件和丰富的渔业资源,20世纪70-80年代网围养殖实验获得成功后,网围养殖的大力发展取得了极其显著的经济和社会效益[1]。与此同时,由于缺乏科学的管理手段和环保意识,网围养殖的盲目发展对湖泊环境和水利、航运等产生了一定程度的不良影响,湖泊环境质量下降,湖泊沼泽化和富营养化现象日趋严重[2-3]。网围养殖已成为东太湖重要污染源之一。

因此,确定东太湖污染源与主要污染物对于控制东太湖水污染有着重要的实际应用意义。本文着眼于污染物及污染源方面,讨论分析污染源营养状况与各污染物对东太湖水污染的具体贡献量,为东太湖规划与治理提供依据。

1污染物及污染源的确定
1.1污染物的确定
影响一个水体的污染物种类十分繁杂,全部研究分析会使工作量变得十分庞大,且没有必要,因此只需选取其中主要的,对水质影响大的几种污染物来进行分析。根据历年资料和实地调查汇总出自2005年至2012年四种污染物的浓度。高锰酸盐(mg/l)分别为4.384.644.493.944.644.314.013.87。氨氮mg/l)分别为0.160.190.170.190.200.160.090.09。总磷(mg/l分别为0.0440.0380.0370.0350.0480.0490.0360.038。总氮(mg/l分别为1.111.301.301.241.431.761.061.19。注:数据来源于《太湖健康状况报告》2012)及实地调查

1.2污染源的确定
东太湖污染源主要为周边城镇生活污水、工业废水、河道船只污水、底泥污染以及围垦围网养殖等。由于生活污水、工业废水和河道船只污水这三种污染源的入湖方式均通过东太湖周边河道,因此,我们将上述三种污染源综合起来分析。于是我们将周边河道、围垦围网养殖和东太湖底泥确定为东太湖的三大污染源。



1.2.1周边河道
对东太湖周边茭白港、鸡山港、直泾港、大缺港、庙港桥、尧太河、林庙港、小鲇鱼、牛腰泾、新开路等河港进行实地调查,综合多种数据[4]取均值得到了入湖平均值。主要记述了汛期与非汛期入湖河道的各项指标情况。样品名称取入湖平均值,透明度(cm)分别为41.138.5DOmg/L)分别为5.398.43NH3-Nmg/L分别为0.770.67TNmg/L分别为2.142.34BOD5mg/L分别为5.642.12CODMnmg/L分别为6.346.12TPmg/L分别为0.1410.113

1.2.2围垦围网养殖
围垦围网养殖是依托东太湖水体优越的生态环境、丰富的饵料资源发展的渔业活动,由于养殖面积大,饵料投放会有剩余,大量的饵料在水体中分解释放氮磷元素,导致氮磷元素含量升高。因此围垦围网养殖也成为了东太湖重要污染源之一。围垦围网养殖通过投入量、漁产品带出量[5]计算实际排入量,以年为单位得出围垦围网养殖TNTP每年实际入湖量。TN在围垦区和围网区时投入量kg/公顷)分别为222.6158.8。带出量(kg/公顷)分别为45.652.9。实际排入量(kg/公顷)分别为177.3105.9。年输入量(t/公顷)分别为10485.013968.0TP在围垦区和围网区时投入量(kg/公顷)分别为15.111.5.带出量kg/公顷)分别为3.43.9。实际排入量(kg/公顷)分别为11.77.6年输入量(t/公顷)分别为688.81003.5

1.2.3底泥
东太湖底泥中污染物的释放是引起水体富营养化的重要原因之一,氮作为太湖底泥中常见的污染物质,在一定的条件下会释放到水体中,引起水体的富营养化。东太湖底泥主要以有机质(OMTNTP等有机污染物为主,TN的平均含量为0.1575%TP的平均含量为0.043%TN平均含量是全太湖平均值0.0767%)的2.05倍,是全太湖含量最高的湖区之一[4]

2分析方法
2.1主要污染物贡献量分析方法
东太湖主要污染物清晰,种类较少,因此采取综合污染指数法分析。
2.2污染源营养状况分析方法
氮磷比能够直观的显示湖泊中氮磷的相对情况,反应水体浮游植物的营养结构特点,为水体蓝藻水华爆发提供预警。综合营养指数法通过对叶绿素achla总磷(TP、总氮(TN、透明度(SD、高锰酸盐指数(CODMn)五种指标的加权计算可以得到目标水体的营养指数,对目标水体的营养状况进行评价。



3结果与分析
3.1东太湖主要污染物贡献率变化特征
东太湖2005-2012年四类主要污染物指标表现良好,氮磷含量均在Ⅲ类水标准,而高锰酸铵盐以及氨氮更是在Ⅱ类水甚至Ⅰ类水附近徘徊。其中,总氮含量最高的年份出现在2010年,含量为1.76mg/l超过了Ⅳ类水标准,而同期的总磷含量也在各年份中处于较高浓度,为0.049mg/l。究其原因,我们认为其一是东山镇居民生活用水排放,其二是东太湖水产养殖投放的过剩饵料分解释放出的氮磷元素造成。通過综合污染指数法得出四种污染因子20052012年的贡献率,制成污染物贡献量变化图(图1。可以看出东太湖主要污染因子为总氮,其在四类污染物中的污染分担率一度达到50%以上,最好年份也在42%。当然2009年总氮表现略低并不能说明当年总氮含量减少,也有该年份其他污染因子分担率走强有关,从图1中我们也不难看出,当年的总磷含量远高于其他年份。

总体来说东太湖主要污染因子贡献量分别是总氮>高锰酸盐>总磷>氨氮。并且总氮贡献量在逐年攀升,其原因一个是自身浓度确实升高了,另一个原因其他污染因子的逐年向好使得总氮污染愈加明显。通过数据的分析,第二个原因的可能性最大,因此,继续控制降低总氮是治理东太湖污染的首要工作。

3.2主要污染源氮磷比
总氮与总磷的质量比(TN/TP)对藻类的爆发性生长具有重要意义,是水中浮游植物营养结构特点的重要反应[6]。国内外众多研究者收集许多湖泊的总氮总磷数据,并提出富营养化评估的营养物限制性划分标准:第一:当水体中氮磷22.6-30时,磷将成为藻类生长的限制性因子[67],较低的TP含量水平可能使氮素的有机合成过程受到抑制;第三:氮磷比介于两者之间时为藻类生长的合适范围。

通过氮磷比计算得出:
1周边河道氮磷比为15处于极适合藻类代谢的区间,因此藻类爆发风险很大,但由于周边河道河流水体滞留时间短,交换能力较强及流速较快等特点,不适合藻类生长繁殖,故没有发生大规模藻类爆发,但这样氮磷比的水流入东太湖势必对东太湖藻类生长提供有利条件。

2)围垦围网养殖释放到水体中的氮磷来看,氮磷比达到了14.5依然处于藻类代谢过程最佳区间,但东太湖湖区各种水生植物生长旺盛,极大地消耗了投入饲料中的氮磷元素,因此并未造成太大影响。

3)底泥中的氮磷比仅有31,低于41不会产生藻类的理论氮磷比,因此底泥的单独释放对藻类生长起不到促进作用。



将环湖周边河道叶绿素achla、总磷(TP、总氮(TN、透明度(SD高锰酸盐指数CODMn运用综合营养指数法计算。可以看出周边河道的综合营养指数为44左右,按照营养状态分级指数可以看出河道营养等级为中营养并接近富营养状态,与氮磷比对比,进一步印证了周边河道水质处于适宜藻类生长的结论。汛期与非汛期周边河道营养指数:透明度分别为-20.433-19.643。叶绿素a分别为56.97756.977TN分别为67.41868.932TP分别为62.54658.951CODMn分别为50.23549.296。综合营养指数分别为44.45744.025

4结论
1)东太湖整体保持在Ⅲ类水,水质良好,四种主要污染因子中总氮表现较差,浓度常年高于Ⅲ类水标准,氨氮表现最好,总体接近Ⅰ类水标准。

2)总氮(TN、总磷(TP、氨氮(NH3_N、高锰酸盐指数(CODMn四种污染物中总氮对东太湖污染的贡献率占到了50%以上,并且从贡献量变化图中可以看出,总氮贡献量逐年增加,应为第一污染因子,逐年增加的原因主要为其他三种污染因子日趋转好,总氮贡献率相对增加。

3)三种污染源中周边河道和围垦围网养殖是东太湖的主要污染源,两者的氮磷比均在1030之间,属于极适合藻类生长的区间,是东太湖蓝藻水华爆发的重要潜在隐患。底泥的氮磷比低于10,对藻类生长并无明显促进作用。

参考文献
[1]吴庆龙.东太湖养殖渔业可持续发展的思考[J].湖泊科学,2001134337-344.

[2]吴庆龙,胡耀辉,李文朝.东太湖沼泽化发展趋势及驱动因素分析[J].境科学学报,2000203275-279.

[3]马荣华,孔维娟,段洪涛,等.基于MODIS影像估测太湖蓝藻暴发期藻蓝素含量[J].中国环境科学,2009293254-260.

[4]朱威,徐雪红.东太湖综合整治规划研究[M].南京:河海大学出版社,201155-58.

[5]罗国芝.水产养殖规划环境影响评价研究[D].上海:同济大学,2007
[6]李哲,郭劲松,方芳,张超,盛金萍,周红.三峡水库小江回水区不同TN/TP水平下氮素形态分布和循环特点.湖泊科学,2009214509-517.

[7]彭近新,陈慧君.水质富营养化与防治.北京:中国环境科学出版社,198815-47.

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