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湖泊營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)技術(shù)報(bào)告-中東部湖區(qū)

作者：lfb 時(shí)間：2022-11-21 來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)

1 概述

湖泊富營(yíng)養(yǎng)化是全球水環(huán)境面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題之一，湖泊營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)是對(duì)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)行評(píng)估、預(yù)防、控制和管理的科學(xué)基礎(chǔ)。氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物是引起湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的主要因素， 在較低的環(huán)境濃度下不會(huì)直接對(duì)水生生物和人體健康產(chǎn)生有害作用。許多國(guó)家和國(guó)際組織（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織、歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)、美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)等）將其納入水體基本監(jiān)測(cè)指標(biāo)，也是我國(guó)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的控制項(xiàng)目。湖泊營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)指對(duì)湖泊產(chǎn)生的生態(tài)效應(yīng)（藻類生長(zhǎng)）不危及其水體功能或用途的營(yíng)養(yǎng)物濃度。我國(guó)湖泊營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)按中東部湖區(qū)、云貴湖區(qū)、東北湖區(qū)、內(nèi)蒙湖區(qū)、新疆湖區(qū)、青藏湖區(qū)和東南湖區(qū) 7 個(gè)分區(qū)制定。

《湖泊營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)—中東部湖區(qū)》依據(jù)《湖泊營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)制定技術(shù)指南》（HJ 838—2017） 制定。中東部湖區(qū)位于長(zhǎng)江及黃河中下游、淮河流域及海河部分流域，面積 1.0 km2以上的湖泊 636 個(gè)，總面積 21 200.8 km2，占全國(guó)湖泊總面積的 26.04%；其中面積 10 km2以上的湖泊142 個(gè)，總面積 20 546.2 km2，占中東部湖區(qū)湖泊面積的 96.91%[1]。基準(zhǔn)推導(dǎo)過(guò)程中，共收集到中東部湖區(qū) 207 個(gè)湖泊（面積 1.0~10 km2 的湖泊 93個(gè)，面積 10 km2以上的湖泊 114 個(gè)）的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。經(jīng)數(shù)據(jù)篩選及質(zhì)量評(píng)價(jià)后，得到面積 10 km2 以上 114 個(gè)湖泊的 720 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位 20 余年逐年 4 月～9 月總磷（TP）、總氮（TN）和葉綠素 a（Chl a）濃度算術(shù)平均值，共計(jì) 2 397 組數(shù)據(jù)，用于營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)推導(dǎo)，以上數(shù)據(jù)涵蓋了太湖、鄱陽(yáng)湖、洞庭湖、洪澤湖、巢湖、白洋淀和南四湖等重要湖泊。

對(duì)湖泊受人為活動(dòng)擾動(dòng)強(qiáng)度評(píng)估后，基于分類回歸樹(shù)模型法和非參數(shù)拐點(diǎn)分析法，推導(dǎo)得到中東部湖區(qū) TP 基準(zhǔn)值，保留三位小數(shù)，單位 mg/L；TN 基準(zhǔn)值，保留兩位小數(shù)，單位mg/L；Chl a 基準(zhǔn)值，保留一位小數(shù)，單位 μg/L。

2 研究進(jìn)展

美歐等國(guó)家和地區(qū)已出臺(tái)針對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化防治的湖泊營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)制定技術(shù)指南和基于技術(shù)指南制定的營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)，在控制湖泊富營(yíng)養(yǎng)化、恢復(fù)湖泊水生態(tài)系統(tǒng)健康方面發(fā)揮了重要作用。

表 1 對(duì)比了湖泊營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)研究進(jìn)展情況。美國(guó)是早開(kāi)展?fàn)I養(yǎng)物基準(zhǔn)研究的國(guó)家，1998 年制定了區(qū)域營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)國(guó)家戰(zhàn)略[2]，先后完成了湖泊、河流、河口海岸和濕地的營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)技術(shù)指南，并依據(jù)技術(shù)指南發(fā)布了 14 個(gè)湖泊一級(jí)生態(tài)區(qū)的營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)值。歐洲2000 年頒布的《水框架導(dǎo)則》（Water Framework Directive, WFD）提出了采用營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)對(duì)地表水生態(tài)狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)的相關(guān)要求[3]，在參考美國(guó)營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)制定方法的基礎(chǔ)上，2007 年開(kāi)始陸續(xù)制定歐洲湖泊生態(tài)區(qū)營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)值。我國(guó)湖泊營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)研究始于 2007 年，經(jīng)過(guò)十多年的系統(tǒng)研究，基準(zhǔn)推導(dǎo)工作在參考美國(guó)湖泊營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)制定技術(shù)方法的基礎(chǔ)上，建立了適合我國(guó)不同湖區(qū)特征的湖泊營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)制定技術(shù)方法。

表 2 顯示，雖然研究發(fā)現(xiàn)能夠反映湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的指標(biāo)很多，不同國(guó)家選取的指標(biāo)也不相同，由于湖泊營(yíng)養(yǎng)物自然本底和生態(tài)效應(yīng)的區(qū)域差異性，導(dǎo)致不同地區(qū)、同一國(guó)家在不同區(qū)域制定的湖泊營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)指標(biāo)和基準(zhǔn)值存在較大差異，如：美國(guó)湖泊營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)采用了 TP、TN、Chl a 和透明度（SD）四個(gè)指標(biāo)；歐洲地區(qū)則采用了 TP 和Chl a 兩個(gè)指標(biāo)。美國(guó) 14 個(gè)湖泊營(yíng)養(yǎng)物一級(jí)生態(tài)區(qū) TP 基準(zhǔn)值在 8～60 μg/L 之間，大值和小值相差 6.5 倍；歐洲地區(qū) TP 基準(zhǔn)值在 4.0～18.8 μg/L 之間，大值和小值相差 3.7 倍。我國(guó)地域遼闊，湖泊數(shù)量眾多且分布廣泛，在地理、氣候、水熱條件、營(yíng)養(yǎng)物本底和生態(tài)效應(yīng)等方面均存在明顯的區(qū)域差異，應(yīng)根據(jù)我國(guó)國(guó)情和區(qū)域特征，篩選指標(biāo)并制定我國(guó)分區(qū)湖泊營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)。

表1 湖泊營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)研究進(jìn)展

美國(guó)

歐洲

中國(guó)

基準(zhǔn)推導(dǎo)方法

統(tǒng)計(jì)分析法：參照湖泊法和湖泊群體分布法[4-14]

統(tǒng)計(jì)分析法：參照湖泊法和湖泊群體分布法[3, 15-21]

HJ 838—2017規(guī)定，根據(jù)湖泊受人為活動(dòng)擾動(dòng)強(qiáng)度，選用統(tǒng)計(jì)分析法或壓力—響應(yīng)模型法[23-40]

湖泊營(yíng)養(yǎng)物生態(tài)分區(qū)

根據(jù)氣候、地貌、自然植被和土壤等指標(biāo)差異性，分為14個(gè)湖泊營(yíng)養(yǎng)物一級(jí)生態(tài)區(qū)[4]

根據(jù)海拔、地質(zhì)和地理位置，分為5個(gè)湖泊營(yíng)養(yǎng)物一級(jí)生態(tài)區(qū)

根據(jù)地理、氣候、地貌、海拔、氣溫、熱帶夜數(shù)和干燥度指數(shù)等指標(biāo)，將全國(guó)分為7個(gè)湖泊營(yíng)養(yǎng)物一級(jí)生態(tài)區(qū)[26, 30, 34]

關(guān)注指標(biāo)

營(yíng)養(yǎng)物指標(biāo)（磷、氮等）、生物學(xué)指標(biāo)（有機(jī)碳、Chl a、SD、溶解氧等） 和輔助指標(biāo)（土地利用等），一級(jí)生態(tài)區(qū)只考慮TP、TN、Chl a和SD[4]

只考慮TP和Chl a[17-19]

HJ 838—2017規(guī)定，湖泊營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)候選指標(biāo)包括營(yíng)養(yǎng)物指標(biāo)、生物學(xué)指標(biāo)及輔助指標(biāo)，TP、TN、Chl a及SD為湖泊營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)制定的必選指標(biāo)

數(shù)據(jù)需求

完整性

無(wú)明確的數(shù)據(jù)數(shù)量要求，數(shù)據(jù)主要來(lái)源于STORET等數(shù)據(jù)庫(kù)[4]

無(wú)明確的數(shù)據(jù)數(shù)量要求，采用REBECCA數(shù)據(jù)庫(kù)[3, 16, 22]

站點(diǎn)名稱、監(jiān)測(cè)時(shí)間、國(guó)控站點(diǎn)、省控站點(diǎn)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等信息比較完整的區(qū)域

少性

每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)應(yīng)包括TP、TN、Chla和SD[13]

每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)應(yīng)包括TP和Chl a[16]

每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)少應(yīng)包括TP、TN和Chl a[30]

表2 國(guó)外湖泊營(yíng)養(yǎng)物基準(zhǔn)值

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            3. 國(guó)家/地區(qū)?
            TP（μg/L）
            TN
            （mg/L）
            Chl a
            （μg/L）
            SD
            （m）
            發(fā)布部門
            ?文獻(xiàn)
            美國(guó)
            生態(tài)區(qū) I
            55.00
            0.66
            4.88
            2.55
            美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局
            [4]
            生態(tài)區(qū)Ⅱ
            8.75
            0.10
            1.90
            4.50
            生態(tài)區(qū)Ⅲ
            17.00
            0.40
            3.40
            2.70
            生態(tài)區(qū)Ⅳ
            20.00
            0.44
            2.00
            2.00
            生態(tài)區(qū)Ⅴ
            33.00
            0.56
            2.30
            1.30
              
            
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