湖泊營養物基準技術報告-中東部湖區
作者：lfb 時間：2022-11-21 來源：互聯網
1 概述
湖泊富營養化是全球水環境面臨的嚴峻問題之一，湖泊營養物基準是對湖泊富營養化進行評估、預防、控制和管理的科學基礎。氮、磷等營養物是引起湖泊富營養化的主要因素， 在較低的環境濃度下不會直接對水生生物和人體健康產生有害作用。許多國家和國際組織（國際標準化組織、歐洲標準化委員會、美國國家標準學會等）將其納入水體基本監測指標，也是我國地表水環境質量標準等水質標準的控制項目。湖泊營養物基準指對湖泊產生的生態效應（藻類生長）不危及其水體功能或用途的營養物濃度。我國湖泊營養物基準按中東部湖區、云貴湖區、東北湖區、內蒙湖區、新疆湖區、青藏湖區和東南湖區 7 個分區制定。
《湖泊營養物基準—中東部湖區》依據《湖泊營養物基準制定技術指南》（HJ 838—2017） 制定。中東部湖區位于長江及黃河中下游、淮河流域及海河部分流域，面積 1.0 km2以上的湖泊 636 個，總面積 21 200.8 km2，占全國湖泊總面積的 26.04%；其中面積 10 km2以上的湖泊142 個，總面積 20 546.2 km2，占中東部湖區湖泊面積的 96.91%[1]。基準推導過程中，共收集到中東部湖區 207 個湖泊（面積 1.0~10 km2 的湖泊 93個，面積 10 km2以上的湖泊 114 個）的水質監測數據。經數據篩選及質量評價后，得到面積 10 km2 以上 114 個湖泊的 720 個監測點位 20 余年逐年 4 月～9 月總磷（TP）、總氮（TN）和葉綠素 a（Chl a）濃度算術平均值，共計 2 397 組數據，用于營養物基準推導，以上數據涵蓋了太湖、鄱陽湖、洞庭湖、洪澤湖、巢湖、白洋淀和南四湖等重要湖泊。
對湖泊受人為活動擾動強度評估后，基于分類回歸樹模型法和非參數拐點分析法，推導得到中東部湖區 TP 基準值，保留三位小數，單位 mg/L；TN 基準值，保留兩位小數，單位mg/L；Chl a 基準值，保留一位小數，單位 μg/L。
2 研究進展
美歐等國家和地區已出臺針對富營養化防治的湖泊營養物基準制定技術指南和基于技術指南制定的營養物基準，在控制湖泊富營養化、恢復湖泊水生態系統健康方面發揮了重要作用。
表 1 對比了湖泊營養物基準研究進展情況。美國是早開展營養物基準研究的國家，1998 年制定了區域營養物基準國家戰略[2]，先后完成了湖泊、河流、河口海岸和濕地的營養物基準技術指南，并依據技術指南發布了 14 個湖泊一級生態區的營養物基準值。歐洲2000 年頒布的《水框架導則》（Water Framework Directive, WFD）提出了采用營養物基準對地表水生態狀態進行評價的相關要求[3]，在參考美國營養物基準制定方法的基礎上，2007 年開始陸續制定歐洲湖泊生態區營養物基準值。我國湖泊營養物基準研究始于 2007 年，經過十多年的系統研究，基準推導工作在參考美國湖泊營養物基準制定技術方法的基礎上，建立了適合我國不同湖區特征的湖泊營養物基準制定技術方法。
表 2 顯示，雖然研究發現能夠反映湖泊富營養化的指標很多，不同國家選取的指標也不相同，由于湖泊營養物自然本底和生態效應的區域差異性，導致不同地區、同一國家在不同區域制定的湖泊營養物基準指標和基準值存在較大差異，如：美國湖泊營養物基準采用了 TP、TN、Chl a 和透明度（SD）四個指標；歐洲地區則采用了 TP 和Chl a 兩個指標。美國 14 個湖泊營養物一級生態區 TP 基準值在 8～60 μg/L 之間，大值和小值相差 6.5 倍；歐洲地區 TP 基準值在 4.0～18.8 μg/L 之間，大值和小值相差 3.7 倍。我國地域遼闊，湖泊數量眾多且分布廣泛，在地理、氣候、水熱條件、營養物本底和生態效應等方面均存在明顯的區域差異，應根據我國國情和區域特征，篩選指標并制定我國分區湖泊營養物基準。
表1 湖泊營養物基準研究進展
美國 | 歐洲 | 中國 | ||
基準推導方法 | 統計分析法：參照湖泊法和湖泊群體分布法[4-14] | 統計分析法：參照湖泊法和湖泊群體分布法[3, 15-21] | HJ 838—2017規定，根據湖泊受人為活動擾動強度，選用統計分析法或壓力—響應模型法[23-40] | |
湖泊營養物生態分區 | 根據氣候、地貌、自然植被和土壤等指標差異性，分為14個湖泊營養物一級生態區[4] | 根據海拔、地質和地理位置，分為5個湖泊營養物一級生態區 | 根據地理、氣候、地貌、海拔、氣溫、熱帶夜數和干燥度指數等指標，將全國分為7個湖泊營養物一級生態區[26, 30, 34] | |
關注指標 | 營養物指標（磷、氮等）、生物學指標（有機碳、Chl a、SD、溶解氧等） 和輔助指標（土地利用等），一級生態區只考慮TP、TN、Chl a和SD[4] | 只考慮TP和Chl a[17-19] | HJ 838—2017規定，湖泊營養物基準候選指標包括營養物指標、生物學指標及輔助指標，TP、TN、Chl a及SD為湖泊營養物基準制定的必選指標 | |
數據需求 | 完整性 | 無明確的數據數量要求，數據主要來源于STORET等數據庫[4] | 無明確的數據數量要求，采用REBECCA數據庫[3, 16, 22] | 站點名稱、監測時間、國控站點、省控站點、水質監測數據等信息比較完整的區域 |
少性 | 每個監測點數據應包括TP、TN、Chla和SD[13] | 每個監測點數據應包括TP和Chl a[16] | 每個監測點數據少應包括TP、TN和Chl a[30] | |
表2 國外湖泊營養物基準值
國家/地區? | TP（μg/L） | TN （mg/L） | Chl a （μg/L） | SD （m） | 發布部門 | ?文獻 | ||
美國 | 生態區 I | 55.00 | 0.66 | 4.88 | 2.55 | 美國國家環境保護局 | [4] | |
生態區Ⅱ | 8.75 | 0.10 | 1.90 | 4.50 | ||||
生態區Ⅲ | 17.00 | 0.40 | 3.40 | 2.70 | ||||
生態區Ⅳ | 20.00 | 0.44 | 2.00 | 2.00 | ||||
生態區Ⅴ | 33.00 | 0.56 | 2.30 | 1.30 | ||||
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