秋季蠡湖水环境质量监测与保护策略研究Word文件下载.docx
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傅敏康
水质数据处理
王若愚
测定高锰酸盐
牛旗旗
三、研究过程
（一）、文献研究
组内成员分工查阅了无锡市蠡湖综合治理方案、地表水环境质量标准、水质监测方法、水质监测技术、生物多样性与环境保护、水污染治理、蠡湖湿地修复生态工程建设等资料，了解相关理论，为下一步行动研究提供指导。
（二）问卷调查
为了了解公众对生物多样性的认知程度，了解无锡市民对蠡湖水质治理的关注度以及居民生活方式对水质的影响，设计调查问卷，进行随机抽样调查（调查表附后）。
（三）实地考察与水样采集测定
1、实地考察与水样采集，本课题研究选取的三个具有代表性的观测点如下图。
观测点1：
宝界公园内部。
该区域水边植物数量较多，周边污染较少，并且水的流动性较高，能够较为有效地反应出蠡湖水质的实际状况；
观测点2：
鼋头渚大门口。
该区域水域开阔，周边植物较少。
由于靠近风景区，人员密集，容易反映出人类活动对于蠡湖水质的影响；
观测点3：
水上明月酒店门口。
周边无植物，并且靠近餐饮业，人类活动较多，所得数据能够较为真实地反映出餐饮业对于蠡湖水质的影响。
我们对三个观察点周边的生物种类与分布、地质地貌、人类活动等进行实地考察。
同时按计划对三个观察点水样进行了三次采样。
采样时间均为晴天下午1点半到3点。
采样水深为水面下0.5m左右。
每个采样点用水质采样器采3次样，分别装在对应的采样瓶中。
同时，现场测定如下指标：
水温（T）、水样pH、溶氧（DO）以及透明度（SD），每个采样点测三次，记录数据计算平均值（见下表）。
采集人员
全体
采样日期及时间
2014年10月12日下午
采样地点
pH
温度/℃
溶解氧
透明度/cm
备注
1宝界公园
7.9
23.5
8
40.5
风大
2鼋头渚大门口
22.6
8.3
27.67
3水上明月酒店门口
8.1
22.8
29.67
发现死鱼
2014年10月18日上午
4宝界公园
7.96
21.2
43.5
无
5鼋头渚大门口
8.01
22.2
8.8
28.67
6水上明月酒店门口
8.04
21.4
傅敏康、牛旗旗、吕栋
2014年11月1日下午
7宝界公园
7.94
20.5
8.2
/
阴雨，未测透明度
8鼋头渚大门口
22
8.4
9水上明月酒店门口
8.12
21.7
7.8
为便于直观比较，根据以上数据绘制直方图如下：
2、根据《地表水环境质量标准》（GB3838-2002），对采回的水样进行了化学测定与生物测定。
化学测定选择总磷（TP）、总氮（TN）、叶绿素a（Chla）、透明度（SD-数据见上）和高锰酸盐指数（CODMn）5项主要污染指标（生物测定见结果与分析）。
（1）测定原理
①总磷（TP）测定原理
总磷是水样经消解后将各种形态的磷转变成正磷酸盐后测定的结果，以每升水样含磷毫克数计量。
水体中的磷是藻类生长需要的一种关键元素，是湖泊发生富营养化和海湾出现赤潮的主要原因。
水中磷可以元素磷、正磷酸盐、缩合硫酸盐、焦磷酸盐、偏磷酸盐和有机团结合的磷酸盐等形式存在。
水样在中性条件下用过硫酸钾（或硝酸－高氯酸）消解后可将各种形态的磷转变成正磷酸盐，在酸性介质中，正磷酸盐与钼酸铵反应，在锑盐存在下生成磷钼杂多酸后，立即被抗坏血酸还原，生成蓝色的络合物，可用700nm波长测定吸光度从而测定总磷含量。
②总氮（TN）测定原理
总氮为硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮与有机氮的总称，是反映水体富营养化的主要指标。
在120℃～124℃碱性介质中，加入过硫酸钾氧化剂，可将水样中氨、铵盐、亚硝酸盐以及大部分有机氮化合物氧化成硝酸盐，以硝酸盐氮的形式采用气相分子吸收光谱法可进行总氮的测定。
③叶绿素a（Chla）
浮游植物的主要光合色素是叶绿素（Chlorophyll），常见的有叶绿素a、b和c。
叶绿素a（Chla）存在于所有的浮游植物中，大约占有机物干重的1-2%，是估算浮游植物生物量的重要指标，因此浮游植物叶绿素a含量的测定成为浮游植物生物量的重要指标而被广泛应用。
用丙酮溶液提取浮游植物色素进行荧光测定，根据提取液酸化前后的荧光值，可分别计算叶绿素a及脱镁色素的含量。
④高锰酸盐指数（CODMn）
高锰酸盐指数代表水样中可被高锰酸钾氧化的还原性物质（主要是有机污染物）的总量，用O2的mg/L数来表示，非常类似于化学需氧量。
高锰酸盐指数越高，说明水体受到有机物污染的程度越严重。
（2）测定步骤
项目一、总磷（TP）测定
①材料及设备
水样、50mL具塞比色管、纱布、细绳、移液器、乳胶手套、分光光度计、灭菌锅
②实验过程
吸取25.0mL水样加入50mL具塞比色管中，加4mL5%的过硫酸钾溶液，加塞后管口包一小块纱布，用细绳扎紧。
将包扎后的具塞置于高压蒸汽灭菌锅内加热，待锅内压力达压力为0.10MPa以上，调节温度120℃，30min后取出比色管并冷至室温，加水稀释至50mL。
向比色管内加5mL钼酸铵溶液，混匀，加入0.25mL氯化亚锡溶液充分混匀。
室温放置15min后，在30min以内用10mm玻璃比色皿于700nm波长处，以0浓度空白为参比，测量其吸光度。
在标准曲线上查磷含量m。
③计算：
总磷的含量按下式计算
c=m/v
式中c——总磷的含量，mg/L，以P计；
m——由工作曲线上查得的磷的含量，μg；
V——所取水样的体积，mL。
项目二、总氮（TN）测定
①材料及设备
水样、50mL具塞比色管、纱布、细绳、移液器、乳胶手套、紫外分光光度计、灭菌锅
取10.0mL水样于50mL比色管中，加入5.00mL碱性过硫酸钾，塞紧磨口塞，用纱布裹紧比色管塞后应系牢。
将比色管放入压力锅内，加热到120℃，30min后取出比色管并冷却至室温。
加入（1+9）盐酸1.00mL，用无氨水稀释至25mL标线，摇匀。
以无氨水作参比，用10mm石英比色皿分别在220nm及275nm波长处测定吸光度，A＝A220－2A275，在工作曲线上查出水样中氮的含量m。
③计算：
总氮的浓度由下式计算：
总氮（mg/L）=m/v
式中：
m——从校正曲线上查出的含氮量，μg；
V——水样体积，mL。
项目三、高锰酸盐指数（CODMn）：
酸性法
水样、250mL锥形瓶、移液器、玻璃珠若干、电炉或沸水浴，酸式滴定管
移取100mL混匀水样于250mL锥形瓶中。
加入5ml（1+3）H2SO4溶液，混匀。
加入10.00mL0.01mol/LKMnO4溶液，摇匀，立即放入水浴中加热30min（从水浴重新沸腾起计时），沸水液面应高于反应溶液的液面。
或放在电炉上直火加热煮沸10min（从沸腾开始计时，加热前应加几颗玻璃珠以防暴沸时溶液溅出瓶口）。
取下锥形瓶，趁热加入10.00mL0.01mol/LNa2C2O4标准溶液，摇匀，立即用0.01mol/LKMnO4溶液滴定至溶液呈微红色（30s不褪色），记录消耗的KMnO4溶液的体积，记作V1（mL）。
（若水样经稀释时，应同时另取100mL水，同水样操作步骤进行空白试验。
）
将上述已滴定完毕的溶液加热约70℃，准确加入10.00ml0.0100mol/LNa2C2O4标准溶液，再加入0.01mol/LKMnO4溶液滴定至溶液呈微红色（30s不褪色），记录消耗KMnO4溶液的体积，记作V（ml），按下式求得KMnO4溶液的校正系数（K）。
K=10.00/V
式中V------测定校正系数K时，消耗KMnO4溶液的体积，mL。
水样不经稀释
高锰酸盐指数（O2，mg/L）=[（10+V1）K-10]×
M×
8×
1000/V水样
式中V1-----滴定水样时，消耗KMnO4溶液的体积，mL；
K------校正系数;
M-----Na2C2O4标准溶液的物质的量浓度，mol/L；
8-----（1/2O）的摩尔质量；
V水样-----100mL。
水样经稀释
高锰酸盐指数（O2，mg/L）={[（10+V1）K-10]-[（10+V0）K-10]×
C}×
1000/V2
式中V0-----空白试验中高锰酸钾溶液消耗量，mL；
V2--------水样体积，mL；
C-------稀释的水样中含水的比例。
项目四、叶绿素a常规检测方法
水样、滤膜、移液器、离心管、洗瓶、10mL容量瓶、冰箱、紫外分光光度计、抽滤器、真空泵、离心机、组织研磨器、90%的丙酮溶液、碳酸镁粉末
抽滤：
摇匀水样并准确量取水样100mL。
在滤器上放入滤膜，将水样倒入滤器中抽滤。
抽滤时负压不能过大（约为50kpa），水样抽完后，继续抽1-2分钟，以减少滤膜上的水分。
还应注意不能在滤器壁上粘附浮游植物，若有，一并用洗瓶冲下。
提取和离心：
取出带有浮游植物的滤膜，在（0-4°
C）冰箱内低温干燥6-8小时后放入组织研磨器中，加入4-5mL90%的丙酮和充分研磨。
将研磨好的样品倒入离心管中，用少量丙酮冲洗研磨用具，洗液也倒入离心管中，使最后的体积不超过10mL。
离心机离心10min（4000转，4°
C），将上清液倒入10mL容量瓶中，加入90%的丙酮至10mL。
比色：
先用少量丙酮溶液润洗光程为1cm的比色皿。
分别读取波长为750nm和663nm和645nm和630nm四处的光密度。
并用丙酮做空白吸光度测定，对样品吸光度进行校正。
叶绿素a（mg/m3）=[11.64×
（D663-D750）－2.16×
（D645-D750）＋0.10×
（D630-D750）]×
V1/V×
ß
式中V1----提取液定容后的体积，ml;
V----抽滤水样的体积，L;
----比色皿的光程，1cm;
D---吸光度
先根据水指标准曲线（上图），将实验值代入，分别计算总磷（TP）、总氮（TN）、叶绿素a（Chl.a）、透明度（SD）和高锰酸盐指数（CODMn）对应浓度，再根据：
1）营养分级评分标准
根据《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）对各单项因子进行评价；
同时，选择总磷（TP）、总氮（TN）、叶绿素a（Chl.a）、透明度（SD）和高锰酸盐指数（CODMn）5项主要污染指标，采用综合营养状态指数法对水体的营养状态按“贫营养”、“贫中营养”、“中营养”、“中富营养”“富营养”、“重富营养”进行归类（见表1）
2）根据《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）对各单项因子进行评价；
同时，选择总磷（TP）、总氮（TN）、叶绿素a（Chla）、透明度（SD）和高锰酸盐指数（CODMn）5项主要污染指标，采用综合营养状态指数法对水体的营养状态按“贫”、“中”、“富”进行归类（见表2）。
综合营养状态指数（TLI（∑））计算方法如下：
TLI（Chla）=10（2.5+1.086lnChla）
TLI（TP）=10（9.436+1.624lnTP）
TLI（TN）=10（5.453+1.694lnTN）
TLI（SD）=10（5.118-1.94lnSD）
TLI（CODMn）=10（0.109+2.661lnCODMn）
TLI（∑）=
式中：
TLI（∑）——综合营养状态指数；
Wj——第j种参数的营养状态指数的相关权重；
TLI（j）——代表第j种参数的营养状态指数。
rij——第j种参数与基准参数Chla的相关系数；
m——评价参数的个数。
表1湖泊富营养化评分和分级标准
营养分级
评分值
Chl.a（mg/m^3）
TP（mg/m^3）
TN（mg/m^3）
CODmn（mg/L）
SD（m）
贫营养<
=
10
0.5
1.0
20
0.15
2.5
30
0.3
贫中营养<
2.0
5.0
50
0.4
5
中营养<
40
4.0
25
300
1.5
中富营养<
10.0
富营养<
60
26.0
800
8.0
70
65
200
2000
重富营养<
80
160
600
6000
90
400
900
9000
0.2
100
1000
1300
14000
0.12
表2水质类别与评分值对应表
营养状态分级
评分值TLI（∑）
定性评价
贫营养
0﹤TLI（∑）≤30
优
中营养
30﹤TLI（∑）≤50
良好
（轻度）富营养
50﹤TLI（∑）≤60
轻度污染
（中度）富营养
60﹤TLI（∑）≤70
中度污染
（重度）富营养
70﹤TLI（∑）≤100
重度污染
综合营养状态指数是反映湖泊营养状态的一个常用指标，其根据总磷、总氮、叶绿素a、透明度和高锰酸盐指数5项主要污染指标来评判水体的营养状态。
总磷、总氮、叶绿素a、高锰酸盐指数越大，且透明度越小，综合营养状态指数越大，表明水体的富营养化程度越严重，反之亦然。
因此，通过测定上述水质指标，能够综合评价蠡湖的水质状况。
四、研究结果与结论
通过对蠡湖水质的分析及相关的社会调查的研究，主要得出以下几点结论：
（1）本课题研究小组对秋季蠡湖水样监测结果显示：
蠡湖三个代表性区域水质处于重度富营养并且仍然处于重度污染状态。
三次所测得的TLI值分别为：
观测点一：
69.384、68.2601、75.6758；
观测点二：
72.0722、68.16、74.3778；
观测点三：
77.008、72.553、72.71。
参照相关评价标准进行水质评价，所测得的TLI指数蠡湖水质类别处于中度富营养化到重度富营养化，定性评价处于中度污染到重度污染之中。
根据所测得的三个观测点的Chl.a、TN、TP、SD、CODmn单独分析：
Chl.a重富营养TN中富营养TP中营养SD富营养CODmn中营养；
Chl.a富营养TN中富营养TP中营养SD富营养CODmn中营养；
Chl.a富营养TN中富营养TP中营养SD富营养CODmn中富营养。
所以根据TLI值和单因子数据分析都可以看出，蠡湖水环境仍然存在较高程度污染。
（2）根据实地考察和统计分析可知：
水样周边的植物环境与水质的好坏存在有一定的联系。
第一观测点以及第二观测点水样周边有数量较多的植物，并且植物种类较多，而观测点三水边植物的数量则大大少于第一、第二观测点的植物数量。
因此，在水质分析中，第三观测点的水质明显劣于观测点一与观测点二所获得的数据。
（3）根据抽取的固定化水样的生物数据分析可知：
蠡湖水质的好坏与其水中的藻类的数目有一定的联系。
蓝藻密度：
800个/mm²
观测点二：
1418.18个/mm²
观测点三：
1327.27个/mm²
；
绿藻密度：
254.55个/mm²
490.91个/mm²
藻类植物密度：
54.55个/mm²
36.36个/mm²
隐藻密度：
90.91个/mm²
163.64个/mm²
200.00个/mm²
不等鞭毛藻密度：
0.00个/mm²
。
详细数据如下表：
蠡湖水样中藻类数目基本符合标准，暂时没有发现藻类污染的情况。
并且不同藻类的数目与蠡湖水质的好坏有一定的联系。
（4）根据所回收的调查问卷的数据分析可知：
①对于蠡湖的治理，20.11%的被调查者是表示了解，52.89%的被调查者略有了解，仍存在27.00%的被调查者表示毫不知情；
②分别有35.70%和38.80%的被调查者认为工业废水和生活污水对于蠡湖水质影响最大，而分别有15.74%和9.76%的被调查者认为周边餐营业和旅游业的影响最大；
③对于“哪个自然因素最能体现蠡湖水质好坏”，20.63%的被调查者认为是“气味”，30.84%认为是“水是否清澈”，25.62%的被调查者认为是“周边动物栖息的多少”。
事实上，最能体现蠡湖水质好坏的自然因素应是“水生植物的多少”，仅有22.90%的被调查者选择此项；
④对于“对进一步治理蠡湖水质帮助最大的举措”，40.50%的调查者认为应“加大宣传力度，提高市民对蠡湖水质的认知度”，42.56%的被调查者认为需要“政府加大资投入，改善生态环境，严厉处罚违规企业、个被调查者”，16.93%的被调查者认为应“加大科研投入，研发友好高效环境治理新技术”。
*政府相关政策投入材料一:
无锡“十一五”期间累计投入300多亿元。
实施并建成大批重点工程。
到目前为止国家总体方案确定的2012年“治太”项目．无锡已提前两年基本完成，太湖无锡水域水质持续改善，饮用水源地水质稳定达标．入湖污染物总量逐年下降．并连续三年圆满完成了确保饮用水安全、确保不发生大面积水质黑臭的“两个确保”目标。
无锡太湖水治理目标责任书完成情况汇报会的信息显示，2010年太湖无锡水域富营养化指数、总磷、总氮和高锰酸盐指数分别较上年度下降0．5％、2．3％、1．5％和1．1％。
蓝藻聚集时间比上一年明显推迟。
发现频次减少近三成。
“治太”交出了一份漂亮的答卷。
（本材料选自“江南论坛-2011年1期-江南”作者单位：
无锡市传染病医院2011-01）
*材料二：
为了重现太湖碧波美景，“十二五”期间，无锡将全力实施太湖（蠡湖）新城、望虞河西岸、直湖港、宜兴太湖西岸四大重点片区的水环境综合整治。
力争通过3-5年的时间，使上述区域水环境得到根本改善，为提升太湖水质提供切实保障。
“十二五”期间，无锡将先后总投资约458亿元用于太湖治理，而上述四大片区重点区域的水环境综合整治，占到全市“十二五”治太总投资的60%。
（本材料选自《江南晚报》“无锡再投458亿元治理太湖重点做好四大片区‘水文章’”2012-02-15）
*材料三：
2007年太湖蓝藻事件发生后，（政府）加强了太湖流域监督监测工作。
针对太湖地区一些企业违法超标排污现象，在江苏省政府、环保厅组织下，江苏省环境等针对太湖蓝藻危机的水质监测
29监测中心2008年参与了70多次太湖地区的监督监察工作．编制了300多份监督监测报告。
监督监测涉及地区包括无锡、常州、苏州市辖区、南京溧水县、高淳县、镇江丹阳市、句容市，监督行业包括城镇污水处理厂及重点工业行业（纺织染整、化学、造纸、钢铁、电镀、食品制造），监测采样点主要为直排排人太湖水体的企业污水排放口．分析项目主要为水中的COD
NH3～N，TN。
TP，评价依据标准执行GB
8978—1996《污水综合排放标准》或相关行业标准，参照执行DB
32／1072-2007《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》标准。
对于超标排污的企业．江苏省环境监测中心受江苏省环境保护厅委托出具监测报告
监督监测采样多数在夜间进行突击检查，采样单需准确、详细记录企业名称、地址、采样日期、采样项目等相关信息，以确保监测的真实性：
监测实施全过程质量控制，包括对样品的平行样、加标样和标样分析，对监测方案和监测报告的三级审核，以确保监测数据的精密性和准确性：
分析和报告编制隔日可出结果．以确保
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