银湖夏季叶绿素a与水质因子的相关分析及富营养化评价_赵超

银湖夏季叶绿素a 与水质因子的相关分析及富营养化评价赵超1,于宁楼2,戴伟1*,马万里2,刘丽萍3,卜楠2,李润楠2(1.北京林业大学水土保持学院,北京100083;2.国家林业局林产工业规划设计院,北京100714;3.北京格瑞阳光生态科技发展有限公司,北京100045)摘要 依据2009年5~7月对银湖水质的连续调查和监测数据,分析叶绿素a 含量的时间变化特征,探讨叶绿素a 与水质因子的相关关系,并应用修正的卡尔森营养状态指数对银湖水质进行分析评价。

研究表明,叶绿素a 具有明显的时间变化特征,5月叶绿素a 的含量明显大于7月,Ó区靠近垂钓区叶绿素a 含量最高;基于叶绿素a 、透明度和总磷等参数,依据修正的卡尔森营养状态指数公式,计算得出银湖水质在夏季处于富营养化状态;相关分析表明,叶绿素a 与高锰酸盐指数、总氮量呈极显著正相关,而与透明度显著负相关,与水温、溶解氧、p H 值、总有机碳量呈正相关,而与总磷量呈负相关关系。

关键词 银湖;叶绿素a ;相关分析;营养状态指数中图分类号 X 52 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2010)32-18252-03Correl ati on Anal ysis bet ween Ch l orophylla a nd W ater Quality i n Y i n Lake i n Su mm er and Its Eutroph icati on Eval uation ZHAO Chao et al (Schoo l o f So il andW ater Conservati on ,Be iji ng Forestry U ni versity ,Beiji ng 100083)Abstract The correlati on bet w een chl o rophyl-l a and ot her env iron m ental factorswas anal yzed ,based on t he conti nuousmonit or i ng da t a i nY i n Lake fro m M ay t o Jul y i n 2009,and modified Carlson trophic state i ndex was also used t o assess t he water qualit y o fY i n Lake .T he res u l ts sho w ed that t he chlorophyl-l a had obv i ous te mpo ral change characteri stics .The content o f chlorophyl-l a i nM ay was h i gher than t hat i n Jul y ob -viously ,and that i n t he fis h i ng reg i on i n area Ówas the highes.t Based on chl orophy l-l a ,transparence and tota lP and o t her para m eters ,ac -cordi ng to m odifi ed Carlson trophic state i ndex(TSI M >53),an concl usi on w as drawn t hat t he who le l ake i n s u mm er was i n eutrophic state .S i gnificantl y positive correlati ons were f ound bet w een ch l orophy l-l a concentra tion and per manganate i ndexes ,total nitrogen ,but si gnificantl y nega ti ve co rrelation w ith transparency .A t the sa me tm i e positi ve co rrelation was found bet w een chl orophyl-l a andw ater te mperature ,p H,di s -solved oxygen ,tota l organi c carbon .H o w ever ,negati ve logarith m i c correlation w as found bet w een ch l orophy l-l a and tota l phosphorus .K ey words Y i n Lake ;Ch l orophy l-l a analysi s ;Corre l ati on ;Trophic state i ndex基金项目 国家林业局/9480项目(2008-4-42)。

作者简介 赵超(1985-),男,山东济宁人,硕士研究生,研究方向:生态环境研究。

*通讯作者,副教授。

收稿日期 2010-09-28水体富营养化是当今世界亟待解决的主要环境污染问题之一,尤其是近年来城市化的进展,不仅使天然湖泊受到了富营养化的危害,而且也在相当程度上影响到人工湖或其他城市水体的水质状况。

为此,很多学者通过对湖泊(水库)各种水质因子的调查和监测,了解各水质因子间的相互关系。

叶绿素a 含量不仅可以表征藻类现存量[1],同时也是评价水体理化和生物综合特征的重要指标[2-7]。

银湖是银川市区内较大的景观水体,但近年来由于水体中营养盐不断增多,湖泊生态系统受到一定程度的影响,特别是2006年以来藻类的大面积暴发,致使水质急剧恶化,使周围居民的生活受到了相当程度的影响。

为此,笔者通过对银湖水体中叶绿素a 含量及相关水质指标的测定,分析叶绿素a 含量的时间变化特征,探讨了叶绿素a 与相关水质因子的关系,并进一步应用修正的卡尔森营养状态指数评价方法对水质进行分析评价,以期为该水体的生态治理效果评判提供一定的生物学依据。

1 研究区概况及研究方法1.1 研究区概况 银湖位于宁夏回族自治区首府银川市中山公园内,地理坐标106b 16c E ,38b 28c N ,水域面积为6.7km 2,平均水深1.5m,湖面海拔1109m 。

公园以银湖为中心辐射沿岸,建有功能齐全、水陆游乐服务兼宜、独具特色的大型游乐园,有自由游泳戏水区、游乐区、垂钓区等区域。

近年来,由于工农业经济的发展和城市化的进行,银湖水体中的营养盐不断增多,藻类大量生长,湖泊生态系统受到一定程度的影响。

1.2 研究方法1.2.1 采样点布设。

根据银湖的形状和水体特点,共设置I 、Ò、Ó共3个采样区。

于2009年5~7月内,连续采集3个采样区水体样品,分别测定其中的叶绿素a 含量及其他相关水质指标。

1.2.2 水样采集。

每次采样于9:00~11:00完成,用5L 有机玻璃桶状采水器采集各区0.5m 表层的混合水样。

1.2.3 分析方法[8]。

叶绿素a 含量采用分光光度法;水温用表层温度计于水面下0.5m 水层测定;p H 值由p H-3B 仪测定;透明度采用塞氏盘法;溶解氧含量采用修正碘量法;高锰酸盐指数采用碱性高锰酸钾法;总氮量采用酸性过硫酸钾消解紫外分光光度法;总磷量采用钼锑抗分光光度法;总有机碳含量采用燃烧氧化-非分散红外吸收法。

1.2.4 数据统计方法。

利用SPSS 13.0等统计分析软件进行数据处理。

1.2.5 水质营养状态评价。

基于叶绿素a 含量、透明度、总磷量等参数,采用修正的卡尔森营养状态指数(TSI M )来评价银湖的营养化类型。

修正的卡尔森营养状态指数法采用0~100的一系列数字对湖泊营养状态分级,TSI 指数在37以下为贫营养,38~53为中营养,54以上为富营养[9-11]。

TSI M (C hla)=10@(2.46+1nCh l a /1n2.5)TSI M (SD )=10@[2.46+(3.69-1.531n S D /1n2.5)]TSI M (TP )=10@[2.46+(6.71+1.151n TP /ln2.5)]综合TSI =[TSI M (Chla)+TS I M (S D )+TSI M (TP )]/3式中,TSI M (Chla)、TSI M (SD )、TSI M (TP )分别是以叶绿素a 、透明度、总磷量为基准的营养状态指数,Chla 、S D 、TP 分别为叶绿素a 值(m g/m 3)、透明度(m )、总磷量(m g /L)。

2 结果与分析2.1 叶绿素a 的时间变化特征 由图1可知,叶绿素a 含量责任编辑 王淼 责任校对 况玲玲安徽农业科学,Jou r n al ofAnhu iAgr.i Sc.i 2010,38(32):18252-18254随时间变化明显,其含量范围为10.40~32.90mg /m 3。

参照国际经合组织(OECD)所规定的关于评定湖泊营养状态的叶绿素a 划分标准,\78mg /m 3为重富营养型,11~78mg /m 3为富营养型,3.0~11m g/m 3为中营养型,[3.0m g /m 3为贫营养型,银湖水质在夏季处在富营养化状态。

3个采样区叶绿素a 含量的变化规律基本一致,呈现出逐渐降低的趋势。

该研究中,叶绿素a 含量在5月达到最大值,而在7月为最低,这可能与水温以及相应月份水体中繁殖的藻类种类组成有关。

银湖叶绿素a 在时间上的变化规律与刘东燕在苏州河[5]、翁笑艳在山仔水库[6]测定的结果相似。

从叶绿素a 含量水平分布分析看,Ó区靠近垂钓区叶绿素a 含量最高,各采样区大小排序为Ó区>Ò区>I 区。

这可能由于I 区靠近进水口,水流交换频繁,不适合藻类的生长;而Ó区靠近垂钓区,游人常在此投饵钓鱼,致使水中养分含量偏高所致。

图1 银湖各采样区叶绿素a 的时间变化F i g .1 The cha nges of c h l orophy ll a in differe nt sa mpli ng siteso fY i n Lake w it h ti m e2.2 营养状况评价 叶绿素a 是反映藻类数量多少的综合指标,在实际工作中常被作为评价水体富营养化状况的主导因子。

但由于水体生态系统以及富营养化过程的复杂性,目前多采用多因子评价方法对水体富营养化状况进行评价。

由表1可知,3个采样区综合卡尔森指数均大于53,表明全湖处于富营养化水平。