CN105116127A - 一种评价流域营养盐污染等级的方法 - Google Patents

Abstract

一种评价流域营养盐污染等级的方法，步骤如下：1)对流域状况进行具体调查采样，选取营养盐污染评价的具体指标；2)将营养盐测定结果按照公式进行标准化；3)计算出流域营养盐污染评价指标综合得分；4)划分营养盐污染评价等级，绘制流域营养盐评价等级图，进行流域营养盐污染评价。本方法的优点是：创造性地将传统的综合污染指数法的方法应用于流域营养盐污染评价上，将三种氮磷营养盐视为影响流域健康的重要因素；通过现场调查采样，能够方便快捷地反映出流域营养盐的污染现状，从而在同一指标体系中对不同规模流域的评价结果进行横向比较，评价结果精准、客观，针对性强且易于推广。

Description

一种评价流域营养盐污染等级的方法

技术领域

本发明属于流域水环境监测与管理范畴，特别是一种评价流域营养盐污染等级的方法。

背景技术

水体富营养化是人类当前所面临的一个重要生态环境问题。营养盐的状况对水生态可造成直接影响，尤其对水生态初级生产力而言尤为重要。随着工农业生产的持续发展，大量的营养盐物质进入地表径流中，不仅影响水质，引起水体的富营养化，对浮游植物的生长繁殖造成很大影响；同时，也会产生一定程度的生态毒性作用。目前，全球约75％以上封闭型水体存在富营养化问题。因此，研究水体营养盐污染及防治措施具有重要的现实意义。

我国所面临的水体富营养化威胁十分严重，对131个主要湖泊的调查表明：N、P营养盐严重超标的湖泊有67个，占调查湖泊总数的51.2％。近20年来，国内学者对太湖、洞庭湖等主要湖泊的富营养化控制和生态恢复开展了大量的研究，在营养元素控制因素、富营养化水质改善、政策控制措施三个方面取得了诸多成果，并取得了许多成功的经验。而大量研究表明，长江、黄河等大尺度流域的营养盐含量也呈现出逐年上升的趋势。然而，我国对水体营养盐的研究主要存在的问题就是研究区域过于狭窄，主要集中在长江中下游地区；研究对象主要是湖体或河流入海口，对大流域整体营养盐污染的潜在影响和控制的研究还相对较少。本方法在调查流域营养盐污染情况的基础上，结合国内外文献的研究，对总氮、氨氮与总磷进行评价分级，完成流域营养盐污染等级综合评价，以期为流域水环境质量和生态系统保护提供科学管理的依据。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在问题，提供一种评价流域营养盐污染等级的方法，该方法综合水体中的营养盐指标(总氮、氨氮与总磷)，从综合污染指标评价的角度提出了一个简洁、客观、量化的计算方法与评价标准，使得能够方便快速地对不同流域的营养盐污染情况进行比较。本方法客观合理，且易于推广使用。

本发明的技术方案：

一种评价流域营养盐污染等级的方法，包括以下步骤：

1)对流域的水生态系统现状进行现场调查，使用1L的有机玻璃采水器采集水样，每个样点取三个平行，保存至实验室，测定水样中的总氮、总磷和氨氮含量并作为流域营养盐评价的具体指标；

2)将营养盐测定结果按照下列公式进行标准化，使不同类别的指标具有可比性：

$SV=\frac{V_{\max }-M}{V_{\max }-V_{\min }}$

式中：SV为各指标的标准化值；V_max、V_min表示标准化值，分别指《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中规定的I类与IV类水体的最大值和最小值，如表1所示，M指该样点营养盐指标的测量值；

表1各指标标准化最小值与最大值

3)根据下列公式计算营养盐评价得分：

$P_N=\frac{{\mathrm{SV}}_{TN}+{\mathrm{SV}}_{TP}+{\mathrm{SV}}_{NH3-N}}{3}$

式中：P_N为流域营养盐的综合评价得分，SV_TN、SV_TP、SV_NH3-H分别代表总氮、总磷和氨氮的标准化值即指标得分，并规定当NH₃-N的评价得分为0时，该采样点的营养盐综合评价得分为0；

4)划分评价等级；

根据采样点各营养盐指标的数据计算出评价得分后，可将其分为5个等级如表2所示，当某一营养盐指标的数值超过地表水Ⅳ类标准，或是低于地表水Ⅰ类标准，即不在标准化值范围内，根据公式计算出来的评价得分亦不在评价的范围0-1内，在这种情况下通过以下处理后进行评价：当评价得分大于1时，可按1来计算；当其小于0时，可按0来计算。

表2营养盐评价得分值对应等级

本方法的优点在于：创造性地将传统的综合污染指数法的方法应用于流域营养盐污染评价上，将三种氮磷营养盐视为影响流域健康的重要因素；通过现场调查采样，能够方便快捷地反映出流域营养盐的污染现状，从而在同一指标体系中对不同规模流域的评价结果进行横向比较，评价结果精准、客观，针对性强且易于推广。

附图说明

图1为松花江流域营养盐污染评价等级分布图。

图2为松花江流域营养盐污染评价等级所占比例示意图。

具体实施方式

以下结合附图，并以松花江流域为实施例，对本方法进行具体说明。

一种评价流域营养盐污染等级的方法，包括以下步骤：

1)对松花江流域进行现场调查，使用1L的有机玻璃采水器采集水样，每个样点取三个平行，总计调查了122个点位的生态状况以及水样采集，其中松花江主干流及其支流共29个点位，嫩江干流及其支流共41个点位，第二松花江干流及其支流24个点位，牡丹江干流及其支流28个点位。水样采集按HJ/T91—2002《地表水和污水监测技术规范》进行，水质营养盐指标测定按《水和废水监测分析方法》^、进行，保存至实验室，测定水样中的总氮、总磷和氨氮含量并作为流域营养盐评价的具体指标；

2)将营养盐测定结果按照下列公式进行标准化，使不同类别的指标具有可比性：

$SV=\frac{V_{\max }-M}{V_{\max }-V_{\min }}$

式中：SV为各指标的标准化值；V_max、V_min表示标准化值，分别指《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中规定的I类与IV类水体的最大值和最小值，如表1所示，M指该样点营养盐指标的测量值；

表1各指标标准化最小值与最大值

营养盐的状况对水生态可造成直接影响，尤其对水生态初级生产力而言尤为重要。因此，根据松花江流域的水生态系统特征以及流域生态系统与人为影响所产生的非点源污染的具体情况，综合各因子的污染分担率，选取上述指标。

营养盐指标的选取充分考虑到水生态系统的完整性，用来表示水体受营养物质污染的程度，从水质与生物两方面来进行研究。因此，本方法根据流域生态系统以及人为影响所产生的非点源污染的具体情况，综合各因子的污染分担率，选取总氮(TN)及总磷(TP)作为营养盐指标进行水质评价。水体中的氨氮(NH3-N)达到一定水平，可导致水生生物中毒甚至死亡，严重影响河流的生态平衡，是典型的生物毒性指标。因此可选取氨氮作为本研究的营养盐评价生物方面的指标。

3)根据下列公式计算营养盐评价得分：

$P_N=\frac{{\mathrm{SV}}_{TN}+{\mathrm{SV}}_{TP}+{\mathrm{SV}}_{NH3-N}}{3}$

式中：P_N为流域营养盐的综合评价得分，SV_TN、SV_TP、SV_NH3-H分别代表总氮、总磷和氨氮的标准化值即指标得分，并规定当NH₃-N的评价得分为0时，该采样点的营养盐综合评价得分为0。；

值得注意的是，NH₃-N以游离氨或铵盐的形式存在于水中，对水生态系统造成污染后，可使鱼类死亡，或形成亚硝酸盐危害人类的健康。所以，NH₃-N是评价水体污染和自净状况的重要指标，在评价过程中应予以特殊考虑，在本方法中作了规定。

4)划分评价等级；

根据采样点各营养盐指标的数据计算出评价得分后，可将其分为5个等级如表2所示，当某一营养盐指标的数值超过地表水Ⅳ类标准，或是低于地表水Ⅰ类标准，即不在标准化值范围内，根据公式计算出来的评价得分亦不在评价的范围0-1内，在这种情况下通过以下处理后进行评价：当评价得分大于1时，可按1来计算；当其小于0时，可按0来计算。

表2营养盐评价得分值对应等级

根据营养盐评价得分划分评价等级，制作松花江流域营养盐污染等级评价结果。图1为松花江流域营养盐污染评价等级分布图。图2为松花江流域营养盐污染评价等级所占比例示意图。图中表明：松花江流域整体的营养盐出现了一定程度的污染情况，超过50％的点位处于差和极差的等级；另外，有26.2％的点位处于好和极好的等级，营养盐状况良好。从单个营养盐指标来看，TN评价得分比率偏低，极差等级的比例分别达到了51.6％，其中，营养盐评价得分为0(即相应营养盐的浓度超过地表水Ⅳ类标准)的点位达到46个。TP的评价呈现出较为满意的结果，超过65％的点位处于极好和好的水平上，说明生活污水对松花江营养盐污染的贡献率要小于工业和农业废水。

本方法不局限于上述具体的实施方式，可应用到不同规模的流域，并可进行横向比较，易于推广使用。

Claims (1)

1.一种评价流域营养盐污染等级的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)对流域的水生态系统现状进行现场调查，使用1L的有机玻璃采水器采集水样，每个样点取三个平行，保存至实验室，测定水样中的总氮、总磷和氨氮含量并作为流域营养盐评价的具体指标；

2)将营养盐测定结果按照下列公式进行标准化，使不同类别的指标具有可比性：

$SV=\frac{V_{\max }-M}{V_{\max }-V_{\min }}$

式中：SV为各指标的标准化值；V_max、V_min表示标准化值，分别指《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中规定的I类与IV类水体的最大值和最小值，如表1所示，M指该样点营养盐指标的测量值；

表1各指标标准化最小值与最大值

3)根据下列公式计算营养盐评价得分：

$P_N=\frac{{\mathrm{SV}}_{TN}+{\mathrm{SV}}_{TP}+{\mathrm{SV}}_{NH3-N}}{3}$

式中：P_N为流域营养盐的综合评价得分，SV_TN、SV_TP、SV_NH3-H分别代表总氮、总磷和氨氮的标准化值即指标得分，并规定当NH₃-N的评价得分为0时，该采样点的营养盐综合评价得分为0；

4)划分评价等级；

根据采样点各营养盐指标的数据计算出评价得分后，可将其分为5个等级如表2所示，当某一营养盐指标的数值超过地表水Ⅳ类标准，或是低于地表水Ⅰ类标准，即不在标准化值范围内，根据公式计算出来的评价得分亦不在评价的范围0-1内，在这种情况下通过以下处理后进行评价：当评价得分大于1时，可按1来计算；当其小于0时，可按0来计算。

表2营养盐评价得分值对应等级