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媛督桓
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1 第 22 卷第 11 期 2013 年 11 月长江流域资源与环境 ResourcesandEnvironmentintheYangtzeBasin Vol 22No 11 Nov.2013 江西省中小型湖泊富营养化控制指标的建议值江立文 1, 林暾 1, 陈杨 1, 王亚 1, 施俊译 1, 许其功 2, 霍守亮 2, 席北斗 2 (1. 华东交通大学土木建筑学院, 江西南昌 ;2. 中国环境科学研究院, 北京 ) 摘要 : 利用在 2010 年 3 月 ~2011 年 2 月江西省 25 个中小型湖泊水质监测指标的分析数据, 采用综合营养状态指数 (TLI) 法对调查湖泊进行各季节和全年的营养状态评价, 并分别计算在各季节和全年内调查湖泊中发生富营养化的概率. 在全年营养状态评价的基础上, 运用 Bootstrap 方法, 寻找在不同营养状态下的置信区间, 并推断富营养化控制指标的建议值. 结果表明, 在被调查的湖泊中, 春夏季发生富营养化的概率是接近的, 秋季是最高的, 冬季是最低的. 在春夏和冬季时, 调查湖泊的营养状态以中营养为主 ; 在秋季时, 中营养状态湖泊所占比例下降, 富营养状态湖泊所占比例上升. 在全年中, 富营养和中营养状态湖泊所占比例分别为 32% 和 68%. 江西省中小型湖泊富营养化控制指标透明度 (SD) 总磷 (TP) 叶绿素 a(chla) 和高锰酸盐指数 (CODMn) 等的建议值, 分别为 0 44 m 0 05 mg/l 10 00mg/m 3 和 2 70mg/L. 为湖泊富营养化的分区控制与治理提供基础资料和理论依据. 关键词 : 江西省 ; 中小型湖泊 ; 富营养化 ; 控制指标 ; 建议值中图分类号 :X524 文献标识码 :A 文章编号 :1004G8227(2013)11G1493G05 江西省位于长江中下游南岸, 属东部平原湖区, 是淡水湖泊拥有率最高的省份之一 [1,2]. 除鄱阳湖为特大型湖泊外, 其余 90% 的湖泊均为面积小于 100km 2 的中小型湖泊 [3]. 中小型湖泊由于水深浅, 沉积物在单位面积上水的体积小, 环境容量也小, 因此水体富营养化易发生 [4]. 国内外学者利用湖泊水质的监测数据, 对湖泊富营养化现象和控制标准进行了大量的研究工作 [5~10]. 迄今为止, 对于江西省中小型湖泊群这方面的研究工作却未见报道. 本文采用江西省 25 个中小型湖泊在 2010 年 3 月 ~2011 年 2 月期间水质监测指标的季监测数据, 选用综合营养状态指数 (TLI) 法对调查湖泊进行各季节和全年的营养状态评价 ; 在全年营养状态评价的基础上, 利用 PASW Statistics18 0 软件中的 Bootstrap 方法, 寻找不同营养状态下的置信区间, 推断调查湖泊富营养化控制指标的建议值. 以期为湖泊富营养化的分区控制与治理提供基础资料和理论依据. 1 材料与方法 1.1 研究区域概况研究区域位于江西境内, 属亚热带季风气候, 夏季高温多雨, 冬季温和少雨. 被调查的 25 个湖泊主要分布于长江干流水系修河水系和环鄱阳湖水系, 其总面积近 800km 2. 湖泊监测概况见表监测点布设和水质监测指标对 25 个调查湖泊共布设 175 个监测点, 并开展了为期一年每季一次的水质指标监测和分析工作. 水质监测指标包括有叶绿素 a(chla) 塞氏透明度 (SD) 高锰酸盐指数 (CODMn) 总磷 (TP) 总氮 (TN). 监测指标的分析方法采用 «水和废水监测分 [12] 析方法»( 第四版 ) 标准中的方法. 1.3 研究方法营养状态评价 [11] 评价方法采用 TLI 法. 对湖泊营养状态进行分级 :TLI( )<30 为贫营养 ;30 TLI( ) 50 为中营养 ;TLI( )>50 为富营养 ; 其中 :50< TLI( ) 60 为轻度富营养 ;60< TLI( ) 70 [13] 为中度富营养 ;TLI( )>70 为重度富营养 Bootstrap 方法 Bootstrap [14,15] 方法是一种再抽样的统计方法, 也叫自助法. 该方法的核心是利用自助样本 ( 或称为 Bootstrap 样本 ) 来估计未知概率测度的某种统计量的统计特性. 收稿日期 :2012G11G02; 修回日期 :2013G02G08 基金项目 : 国家水体污染控制与治理重大专项 (2009ZX07106G001) 作者简介 : 江立文 (1968~ ), 男, 江西省都昌人, 教授, 博士, 主要从事水环境污染控制研究.EGmail:jianglw@ecjtu.jx.cn

中国环境科学研究院, 北京 100012) 摘要 : 利用在 2010 年 3 月 ~2011 年 2 月江西省 25 个中小型湖泊水质监测指标的分析数据, 采用综合营养状态指数 (TLI) 法对调查湖泊进行各季节和全年的营养状态评价, 并分别计算在各季节和

2 1494 长江流域资源与环境第 22 卷表 1 [11] 江西省中小型湖泊监测概况 Tab.1 GeneralSituationofSmalorMediumSizeLakesinJiangxiProvince 序号湖泊名称地理位置湖泊面积 (km 2 ) 平均水深 (m) 监测点数 1 瑶湖 E~ E,28 38 N~28 44 N 沙嘴湖 E~ E,29 12 N~29 15 N 石牌湖 E~ E,29 13 N~29 14 N 新妙湖 E~ E,29 19 N~29 25 N 珠湖 E~ E,29 04 N~29 12 N 军山湖 E~ E,28 23 N~28 37 N 大湖 E~ E,28 46 N~28 54 N 金溪湖 E~ E,28 37 N~28 44 N 大沙湖 E~ E,28 35 N~28 37 N 内青岚湖 E~ E,28 23 N~28 26 N 外青岚湖 E~ E,28 25 N~28 36 N 赛城湖 E~ E,29 39 N~29 43 N 八里湖 E~ E,29 38 N~29 42 N 赤湖 E~ E,29 43 N~29 49 N 芳湖 E~ E,29 47 N~29 50 N 太泊湖 E~ E,29 58 N~30 02 N 南北湖 E~ E,29 38 N~29 42 N 陈家湖 E~ E,28 36 N~28 40 N 杨坊湖 E~ E,28 30 N~28 33 N 大湖池 E~ E,29 05 N~29 09 N 南湖 E~ E,29 10 N~29 12 N 牛鸭湖 E~ E,29 11 N~29 14 N 蚌湖 E~116 0 E,29 11 N~29 16 N 瑶岗湖 E~ E,28 35 N~28 37 N 王罗湖 E~ E,28 45 N~28 48 N 该方法的具体步骤如下 : 首先某个统计量有一个实际观测到的数据集 ( 称之为原始数据集 ), 它含有 n 个观测量, 其次根据统计分析的需要确定计算该统计量的计算公式. 从原始数据集中有放回地随机抽取 m 个观测量, 组成一个新的样本, 称之为 Bootstrap 样本. 在一次随机抽样过程中, 原始数据集中 n 个观测量有的只被抽到 1 次, 有的超过 1 次, 有的没有被抽到. 利用这个被抽到的样本, 按照事先确定的统计量公式, 计算出该统计量的值, 该过程称之为复制. 最后由复制出的该统计量值组成一个新的数据集 (θi;i=1,2, m ), 利用这个新的数据集产生了该统计量抽样分布的经验分布. 采用 Bootstrap 方法, 即使在对某个样本的总体分布不确定情况下, 也可以近似估计出某个统计量及其置信区间 ( 例如均数中位数等 ). 2 结果与讨论 2.1 营养状态评价采用节中的方法, 分别计算 25 个湖泊各季节和全年的 TLI 值. 江西省 25 个调查湖泊各季节和全年 TLI 值及其评价结果, 见表 2. 利用表 2 中的数据计算在春夏秋冬季和全年内调查湖泊中发生富营养化的概率分别为 : 24% 20% 44% 16% 和 32%. 显见, 在调查湖泊中, 春夏季发生富营养化的概率是接近的, 秋季是最高的, 冬季是最低的. 各季节和全年的营养状态评价结果表明, 在春夏和冬季时, 调查湖泊的营养状态以中营养为主 ; 在秋季时, 中营养状态湖泊所占比例下降, 富营养状态湖泊所占比例上升.25 个调查湖泊水质分析数据显示, 在秋季时,TP 和 Chla 的均值高于其它季节,SD 的均值低于其它季节. 其中水体 Chla 是评价浮游植物含量高低的重要指标. 这说明在秋季时, 水体中营养物质浓度升高, 有助于浮游植物的大量繁殖, 导致水体富营养化的发生. 本文基于社会经济因素营养状态控制的安全性环境管理和数据质量保证等方面考虑, 用全年营养状态评价作为选择和确定富营养化控制指标建议值的基础. 2.2 富营养化控制指标的建议值在全年营养状态评价的基础上, 运用 PASW Statistics 软件统计调查湖泊不同营养状态下水质变

02 14 2 沙嘴湖 116 18 E~116 20 E,29 12 N~29 15 N 4.82 2.39 4 3 石牌湖 116 20 E~116 22 E,29 13 N~29 14 N 3.53 2.68 4 4 新妙湖 116 8 E~116 14 E,29 19 N~29 25 N 31.42 1.

3 第 11 期江立文, 等 : 江西省中小型湖泊富营养化控制指标的建议值 1495 表 2 江西省 25 个调查湖泊各季节和全年 TLI 值及其评价结果 Tab.2 SeasonalandAnnualComprehensiveNutritionStateIndexandEvaluation ResultsofSurveyed25LakesinJiangxiProvince 序号湖泊名称春季评价结果夏季评价结果秋季评价结果冬季评价结果全年评价结果 1 八里湖富营养富营养富营养富营养富营养 2 蚌湖中营养中营养中营养贫营养中营养 3 陈家湖中营养富营养富营养中营养富营养 4 赤湖中营养贫营养中营养贫营养中营养 5 大湖富营养中营养中营养中营养富营养 6 大湖池中营养中营养中营养中营养中营养 7 大沙湖中营养中营养富营养中营养中营养 8 芳湖中营养中营养富营养中营养富营养 9 金溪湖中营养中营养中营养中营养中营养 10 军山湖中营养贫营养中营养中营养中营养 11 内青岚湖富营养中营养中营养中营养中营养 12 南北湖中营养富营养富营养富营养富营养 13 南湖中营养中营养中营养中营养中营养 14 牛鸭湖中营养中营养富营养中营养中营养 15 赛城湖中营养中营养中营养贫营养中营养 16 沙嘴湖中营养中营养中营养中营养中营养 17 石牌湖中营养中营养中营养中营养中营养 18 太泊湖中营养富营养富营养中营养富营养 19 外青岚湖富营养中营养中营养中营养中营养 20 王罗湖中营养中营养中营养中营养中营养 21 新妙湖富营养中营养富营养中营养中营养 22 杨坊湖中营养中营养富营养中营养中营养 23 瑶岗湖中营养中营养富营养富营养富营养 24 瑶湖富营养富营养富营养富营养富营养 25 珠湖中营养中营养贫营养贫营养中营养化情况. 结果表明, 在调查湖泊中, 处于中营养和富营养湖泊的水质监测指标中位数值, 除水质监测指标 CODMn 值有明显的区分外, 其它水质监测指标值均是相互重叠的. 为了能够推断中营养和富营养湖泊富营养化控制指标的建议值, 在不同的营养状态下, 利用各湖泊水质监测指标的中位数值, 运用 PASW Statistics18.0 软件中的 Bootstrap 方法, 寻找中营养和富营养状态之间水质监测指标的置信区间, 从而得到中营养和富营养湖泊水质监测指标中位数的 95% 置信区间, 见表 3. 表 3 中营养和富营养湖泊各水质监测指标中位数的 95% 置信区间 Tab.3 95% ConfidenceIntervalforMedianofMonitoringIndexsBetween MesotrophicandEutrophicLake 置信区间 SD(m) TP(mg/L) TN(mg/L) Chla(mg/m 3 ) CODMn(mg/L) 中营养 [0.57,1.07] [0.03,0.05] [0.43,0.81] [6.39,11.07] [1.73,2.21] 富营养 [0.36,0.44] [0.06,0.09] [0.47,1.16] [13.98,21.32] [3.17,3.67] 从表 3 中可以看出,SD Chla CODMn 等水质监测指标的 95% 置信区间可被明显划分 ; 在 TP 的置信区间内, 中营养和富营养的上下限很接近 ; 在 TN 的置信区间内, 中营养和富营养的置信区间互相重叠, 无法划分. 为确定在中营养和富营养状态下调查湖泊中 TN 的中位数值是否存在差异性, 对其进行单因素方差分析. 结果显示, 在显著性水平为 0 05 的条件下,F =0 780,P =0 386>0 05. 因此, 在中营养和富营养状态下, 水体中 SD CODMn Chla 和 TP 具有差异性, 但 TN 没有表现出差异性. 浮游植物的大量繁殖是湖泊水体富营养化的重要标志, 而水体中的 Chla 是评价浮游植物含量高 [16] 低的重要指标. 因此, 为了研究水体中的氮磷对富营养化的影响, 将所有调查湖泊的 TN TP 和 Chla 监测数据经过正态化转换后, 分别建立 lg(chla) 与 (TN) 0 5 lg(tp) 之间的回归方程, 见图 1. 从图 1 中可以看出 lg(chla) 与 lg(tp) 具有较好的相关性, 其相关系数为 , 而 lg(chla) 与 (TN) 0 5 的相关性很小, 其相关系数为这一方面表明在调查湖泊中,TP 对水体富营养化具有较

42 富营养 51.94 富营养 53.14 富营养 56.48 富营养 55.82 富营养 2 蚌湖 42.32 中营养 39.57 中营养 45.57 中营养 25.46 贫营养 40.07 中营养 3 陈家湖 45.11 中营养 54.69 富营养 53.16 富营养 44.62 中营养 51.05 富营养 4 赤湖 35.

4 1496 长江流域资源与环境第 22 卷图 1 江西省中小型湖泊 lg(chla) 与 (TN) 0.5 lg(tp) 的回归方程 Fig.1 RegressionEquationsoflg(Chla)Against(TN) 0.5 andlg(tp)forsmalormediumsizelakesinjiangxiprovince 大影响, 而 TN 的影响很小, 另一方面说明在调查湖泊中, 水体中 TN 没有表现出明显差异性. 因此, 在本研究中不能有效得出富营养化和中营养控制指标 TN 的建议值. 我国协调营养类型湖泊中富营养的分类标准和东部平原湖区富营养化控制指标的建议值, 分别见表 4 和表 5. 比较分析可知, 江西省湖泊的 TN 值变化波动较大, 不符合我国协调营养类型湖泊中富营养的分类标准和东部平原湖区的富营养化控制指标的建议值 ; 江西省湖泊的 TP 和 Chla 的富营养限值与我国协调营养类型湖泊中富营养的分类标准较为接近 ; 江西省湖泊的 SD 的富营养限值与我国东部平原湖区富营养化控制指标的建议值相近. 江西省湖泊的 CODMn 富营养限值与表 5 中的值相比有较大差异, 具有江西省湖泊的区域差异性. 考虑表 4 和表 5 中的分类标准和建议值, 同时为了保护水质, 防止水质恶化, 除 SD 选择较大的值外, 其它水质监测指标尽量选择浓度较小的值作为湖泊富营养化控制指标的建议值. 另外, 江西省湖泊的 CODMn 表 4 [17] 我国协调营养类型湖泊中富营养的分类标准 Tab.4 ClassificationStandardofMesotrophicandEutrophic LakeofCoordinationNutritionTypeinChina 营养类型 TP(mg/L) TN(mg/L) Chla(mg/m 3 ) 中营养 0.02~ ~ ~10.00 富营养 >0.05 >1.20 >10.00 表 5 [6] 我国东部平原湖区富营养化控制指标的建议值 Tab.5 RecommendedValuesofEutrophicationControl IndicatorsforEasternPlainLakeRegion 营养状态 SD(m) TP(mg/L) TN(mg/L) CODMn(mg/L) 富营养 <0.46 >0.10 >1.65 >4.55 值在中营养和富营养之间的区间范围变化较大, 其富营养化控制指标的建议值, 在中营养状态下的最大值 (2 21 mg/l) 和富营养状态下的最小值 (3 17mg/L) 之间选择两者的平均值 (2 70mg/L). 因此, 江西省调查湖泊富营养化控制指标 SD TP Chla 和 CODMn 的建议值为 0 44 m 0 05 mg/l 10 00mg/m 3 和 2 70mg/L. 3 结论 (1) 在调查的 25 个湖泊中, 春夏季发生富营养化的概率是接近的, 秋季是最高的, 冬季是最低的. 在春夏和冬季时, 调查湖泊的营养状态以中营养为主 ; 在秋季时, 中营养状态湖泊所占比例下降, 富营养状态湖泊所占比例上升. 在全年中, 富营养和中营养状态湖泊所占比例分别为 32% 和 68%. (2) 江西省调查湖泊富营养化控制指标 SD TP Chla 和 CODMn 的建议值为 0 44 m 0 05 mg/l 10 00mg/m 3 和 2 70mg/L. 参考文献 : [1] 王苏民, 窦鸿身. 中国湖泊志 [M]. 北京 : 科学出版社,1998. [2] 王洪道. 中国湖泊资源 [M]. 北京 : 科学出版社,1989. [3] 杨桂山, 马荣华, 张路, 等. 中国湖泊现状及面临的重大问题与保护策略 [J]. 湖泊科学,2010,22(6):799G810. [4] 秦伯强. 湖泊富营养化治理的理论与实践 [M]. 北京, 高等教育出版社,2011:38. [5] 胡翔, 刘研萍, 张继方, 等. 我国湖泊营养物基准的制定方法研究 [J]. 环境科学与技术,2011(S1):388G392. [6] 许秋瑾, 朱延忠, 郑丙辉, 等. 我国东部与云贵湖区富营养化控制标准对比研究 [J]. 中国环境科学,2011,31(12):2046G2051. [7] 康丽娟. 频率分布法在淀山湖富营养化控制氮磷基准制定中

我国协调营养类型湖泊中富营养的分类标准和东部平原湖区富营养化控制指标的建议值, 分别见表 4 和表 5.

5 第 11 期江立文, 等 : 江西省中小型湖泊富营养化控制指标的建议值 1497 的应用 [J]. 长江流域资源与环境,2012,21(5):627G632. [8] ANDERSENJH,CONLEY DJ,HEDALS.Palaeoecology, referenceconditionsandclassificationofecologicalstatus:the euwaterframeworkdirectiveinpractice[j].marinepolution Buletin,2004,49:283G290. [9] WALKERJL,YOUNOST,ZIPPERCE.Nutrientsinlakes andreservoirs aliteraturereviewforuseinnutrientcriteria development[r].blacksburg:virginia WaterResourcesReG searchcenter,2007. [10] NIEMEIJERD,GROOTRS.AconceptualframeworkforseG lectingenvironmentalindicatorsets[j].ecologicalindicators, 2008(2):14G25. [11] 江立文, 陈杨, 林暾, 等. 江西省中小型湖泊水体营养状态评价及其驱动因子研究 [J]. 环境工程技术学报,2012,2(4): 211G216. [12] «水和废水监测分析方法» 编委会. 水和废水监测分析方法 [M]. 北京 : 中国环境科学出版社,2002. [13] 金相灿. 中国湖泊环境 [M]. 北京 : 海洋出版社,1995:278. [14] DAVISON AC,HINKLEYDV.BootstrapmethodsandtheirapG plication[m].cambridge:cambridgeuniversitypress,1997. [15] 李志辉, 罗平.PASW/SPSSStatistics 中文版统计分析教程 ( 第 3 版 )[M]. 北京 : 电子工业出版社,2010:131G136. [16] 阮晓红, 石晓丹, 赵振华, 等. 苏州平原河网区浅水湖泊叶绿素 a 与环境因子的相关关系 [J]. 湖泊科学,2008,20(5):556G562. [17] 刘鸿亮. 湖泊富营养化控制 [M]. 北京 : 中国环境科学出版社, 2011:16. RECOMMENDEDVALUESFOREUTROPHICATIONCONTROL INDICATORSOFSMALLOR MEDIUM SIZE LAKESINJIANGXIPROVINCE JIANGLiGwen 1,LIN Tun 1,CHEN Yang 1,WANG Ya 1,SHIJunGyi 1, XU QiGgong 2,HUOShouGliang 2,XIBeiGdou 2 (1.SchoolofCivilEngineeringandArchitecture,EastChinaJiaotongUniversity,Nanchang330013,China; 2.ChineseResearchAcademyofEnvironmentalSciences,Beijing100012,China) Abstract:JiangxiprovinceliesinthesouthernbankofthemiddleandlowerreachesoftheYangtzeRiverin China.Itbelongstoeasternplainlakeareaandisthehighestoneoftheprovincesfortheowingrateoffresh lakes.inadditiontotheoverlargelakeforpoyanglake,theremaining90% aresmalormediumsizelakes whichareaislessthan100km 2.The25investigatedlakes,wherethetotalareaisnearly800km 2,are distributedinthemainstreamofyangtzeriversystem,xiuriversystemandpoyanglakesystem.the175 monitoringpointsweresetinthe25investigatedlakes,andthequarterlywaterqualityindexesincluding chlorophylga(chl.a),transparency(sd),permanganateindex(codmn),totalphosphorus(tp)andtotal nitrogen(tn)weremonitoredandanalyzedbetweenmarch2010tofebruary2011for25smalormedium sizelakesinjiangxiprovince.accordingtothedataanalysisofabovewaterqualitymonitoringindexes,the seasonalandannualtrophicstateofinvestigatedlakeswasevaluatedbycomprehensiveeutrophicationstate index (TLI)methodandtheprobabilityofeutrophication wascalculatedineveryseasonandthewhole year.onthebasisofannualtrophicstate,theconfidenceintervalwasbefoundindiferenttrophicstate usingbootstrap method,andthentherecommendedvaluesforeutrophicationcontrolindicatorswerebe inferred.theresultsindicatedthattheprobabilityofeutrophicationforinvestigatedlakesinspringand summerwasnear,autumnwasthehighest,andwinterwasthelowest.inspring,summerandwinter,the trophicstateofinvestigatedlakeswasmainlyon mesotropher;inautumn,theproportionofmesotrophic lakeswasdecreasedandtheproportionofeutrophiclakewasincreased.inthewholeyear,theproportionof eutrophic and mesotrophic lakes were 32% and 68%,respectively.The recommended values for eutrophicationcontrolindicatorsofsd,tp,chl.aandcodmnforsmalor medium sizelakesinjiangxi provinceshould berespectivelyat0 44 m,0 05 mg/l,10 00 mg/m 3 and2 70 mg/l.thisresearch providesbasicdataandtheoreticalbasisforeutrophicationregionalizationcontrolinourcountry. Keywords:Jiangxiprovince;smalandmediumsizelakes;eutrophication;controlindicators;recommenG dedvalues

Nutrientsinlakes andreservoirs aliteraturereviewforuseinnutrientcriteria development[r].blacksburg:virginia WaterResourcesReG searchcenter,2007. [10] NIEMEIJERD,GROOTRS.

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新疆哈萨克牧民安居富民之绿色脱贫探析以新源县为例张振华张倩 [ 摘要] 新疆新源县以保景富民为主旨ꎬ以增绿富民为牧民定居的出发点和落脚点ꎬ开创出生态为先精准为上高效为要富美为旨的绿色脱贫发展之路ꎮ 设立哈萨克牧民安居示范村新疆哈萨克第一村阿尔善村ꎮ 以那拉提大草原为依托ꎬ紧扣安居富民工程ꎬ开创绿色脱贫之路ꎻ大力发展乡村生态旅游业ꎬ传承哈萨克民族文化ꎮ 这些举措对进一步健全治疆ꎬ完善牧民定居方略ꎬ实现新疆全面稳定和绿色脱贫具有重要