富营养化的评价

三、富营养化的评价

在水体富营养化过程中，由于各种因子如温度、光照、营养物质浓度等的综合作用，将产生一系列生态连锁反应。由于藻类大量繁殖，使水体摄食初级生产者的生物增多，水中总氮、总磷和叶绿素的含量明显增加，进而引起水体透明度降低，下层水中的氧消耗过程加剧。故人们在评价水体的富营养化程度时，常选择那些与富营养化过程最为密切的项目作为评价参数，如透明度、水色、溶解氧、耗氧量、总氮、总磷以及浮游植物的现存量和生产量等。

从贫营养状态到富营养状态过程中，N、P是藻类繁殖的限制因子。一般认为，水体中的总磷(TP)浓度为0.02 mg/L，TN浓度为0.2 mg/L是湖泊富营养化的发生浓度。

自然水体根据其所含营养物浓度(主要是氮、磷)的不同分为贫营养型、中营养型和富营养型。常用的是总磷和无机氮(表12-3)，也有人用藻类的光合能力即水体的生产力等为标准，如30～100 mg/(cm²·d)为贫营养型，300～1000 mg/(cm²·d)为中营养型，1500～3000 mg/(cm²·d)为富营养型等。

表12-3　　水体营养状态的分类

实践中也常用原初生产力评价水体富营养化，最常用的是测定AGP。AGP即藻类生产的潜在能力。将特定的藻类接种在天然水体或废水中，在一定的光照度和温度条件下培养，使藻类增长到稳定期，通过测干重或细胞数来测其增长量，此即藻类生产的潜在能力(AGP)。将培养液用滤膜(1.2μm)或高压蒸汽灭菌器(121℃，15min)除去悬浮物和杂菌。取500ml置于L型培养管(1000ml)中，接入藻种(如羊角月牙藻)，将培养管放在往复振荡器上(30～40r/min)，在20℃，光照度为4000～6000lx条件下振荡培养7～20d(每天明培养14h，暗培养10h)后，取适量培养液用滤膜过滤，置105℃烘至恒重，称干重，计算1L培养液中藻类的干重即为该水样的AGP。常用的藻种有羊角月牙藻、小毛枝藻、小球藻、衣藻、谷皮菱形藻、裸藻、栅列藻、纤维藻、实球藻、微囊藻及鱼腥藻等。欧、美已制定出藻类培养试验标准法，日本也在使用。日本天然水体贫营养湖的AGP为1mg/L，中营养湖为1～10mg/L，富营养湖为5～50mg/L。

比值P/R也常用于评价水体富营养化。P是指光合作用，即藻类原生质的合成作用。R指呼吸作用，即异养微生物对藻类原生质的分解作用:

　　　　106CO₂+16NO₃^－+HPO₄^2－+122H₂O+18H+微量元素+能量

　　　　　　　 R↑↓P

　　　　　　　 ［C₁₀₆H₂₆₃O₁₁₀N₁₆P］+138O₂

　　　　　　　 藻类原生质

在贫营养的水体中，光合作用和呼吸作用保持平衡，P/R=1，水体健康，无污染。在富营养化水体中，P/R的变化比较大，会在大于1或小于1之间波动。当水体中的N、P等营养物质、日光充足时，藻类会大量繁殖，导致水中的有机物大量增加，P/R会大于1。当营养物质减少，光照不足时，光合作用变弱，藻类死亡，为微生物提供了丰富的有机物，水中的分解作用很旺盛，会使P/R小于1。当有外加的营养物输入时，P/R就会出现大于或小于1的情况交替变化，以至不断加剧富营养化过程，最终导致湖泊的沼泽化。在垂直方向也会出现类似情况。藻类在水表生长，死亡后沉淀到下层。表面发生光合作用，P/R会大于1，底层就会出现平行的P/R小于1的情况。

由于富营养化成因复杂，是多因子综合作用的结果，会引起一系列的生态连锁反应，因而，对水体富营养化的客观评价应考虑多方面的信息。只有将蓝藻、藻类等指示生物、生物的现存量、原初生产力、水体透明度以及氮、磷等营养物质浓度等几方面信息综合起来，方可对水体的富营养化作出较为全面的评价。