阳澄湖水体营养状况特征及趋势研究

摘要

随着苏州经济的快速发展，人口的持续增长，以及城市规模的不断扩张，阳澄湖水环境质量日益恶化，湖泊富营养化问题得到了各界的关注。经过二十多年来的治理，近年阳澄湖水环境呈好转态势，但综合营养状态指数所反映的营养程度仍处于富营养(TLI＞50)以上水平，湖泊富营养化仍是主要的水环境问题。 本文以阳澄湖三个湖区六个监测点的水质为研究对象，选取2002-2014年间13年的水质监测数据，以生态学指标（叶绿素a）、营养盐指标（总氮、总磷）及理化指标（高锰酸盐指数、透明度）作为评价因子，运用综合营养状态指数法(TLI)和ArcGIS反距离权重插值法对时空分布下阳澄湖的富营养化程度进行了定量判别，并结合各指标在不同水期以及年际间的变化探究其变化特征。然后选用线性回归法、季节性肯达尔检验法和Spearman秩相关系数检验法对阳澄湖富营养化评价指标的变化趋势进行分析。最后通过分析入湖河道水质指标，并在所有分析结果的基础上结合实际调研，分析导致富营养化的主要原因。论文主要研究内容及研究成果如下: (1)比较现有的水体富营养程度评价方法和水质趋势分析方法，结合每种方法的特点，最终选定了综合营养状态指数法为富营养程度评价的主要分析方法;线性回归法、季节性肯达尔检验法和Spearman秩相关系数检验法作为本文趋势分析的主要方法。 (2)基于时空分布下阳澄湖的富营养化程度判别，阳澄湖总体呈轻度富营养状态，TLI值上西湖＞中湖＞东湖。年际间各湖区TLI值波动基本相同，最大值出现在2008年的西湖，TLI值为60.7。整体变化大致可以分为直线上升、缓慢波动和水质转好三个阶段。从时空角度看，阳澄湖时空分布特征明显，综合营养状态指数值从西湖向东湖递减，且南侧水质好于北侧，说明污染物浓度在水流方向上具有明显的累积作用。 (3)对各指标做箱式图的分析结果表明，总氮近年来达到V类水质要求、总磷达Ⅳ类水质要求、高猛酸盐指数达Ⅲ类水质要求;各指标年际间离散程度较大，因此近一步分析原因变量在不同水期的变化，结果显示总氮指标枯水期明显高于丰水期;总磷指标除中湖外其余湖区枯水期高于丰水期;高锰酸盐指数在不同水期无明显变化。 (4)湖泊水质趋势分析。选用传统的建立回归方程的方法对各湖区不同水期的指标进行趋势分析;运用Spearman秩相关系数检验法对六个监测点的指标进行趋势分析;基于不同水期的监测数据，采用季节性Kendall检验法进行整体性分析。结果表明:虽然选用不同的评价方法侧重点也不同，但可以得到阳澄湖富营养化情况整体呈下降趋势。 (5)入湖河道的水质变化分析。选取四条主要的入湖河道，分析DO、CODMn、BOD5、TP、TN和NH3-N的变化趋势，综合所有入湖河道分析结果表明:各指标浓度整体呈下降趋势，指标间无明显规律性，且随时间跳动较大。 (6)结合2013年阳澄湖优化行动的工程措施并通过实地调查，分析了2013年综合营养状态指数值上升的原因。并分析了阳澄湖周边各区域主要污染分布情况，以期为湖体富营养化研究和生态优化行动提供借鉴。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 富营养化评价方法的国内外研究近况

1．2．2 水质趋势分析的国内外研究近况

1．3 研究内容和方法

1．4 技术路线

1．5 论文的创新点

第二章 阳澄湖区域概况

2．1 自然地理概况

2．2 湖泊水系概况

2．3 社会经济概况

2．4 水资源开发利用及环境保护工作概况

第三章 营养状态评价指标特征分析

3．1 数据组成

3．1．1 历史数据的获得

3．1．2 监测点位的选取

3．2 分析方法介绍

3．2．1 富营养化程度评价

3．2．2 箱须图法

3．3 营养状况的时空分布特征

3．3．1 综合营养状态指数逐年变化趋势

3．3．2 空间差异性分析

3．3．3 富营养化评价指标在不同时段的变化

3．3．4 营养盐的变化规律

3．4 基于不同水期的指标特征分析

3．4．1 叶绿素a的变化分析

3．4．2 污染物特征分析

3．5 相关性分析

第四章 水质变化趋势分析

4．1 水质变化趋势分析方法介绍

4．1．1 线性回归分析

4．1．2 Spearman秩相关系数检验分析法

4．1．3 季节性Kendall检验法

4．2 湖体水质变化趋势分析

4．2．1 线性回归法趋势分析

4．2．2 Spearman秩相关检验法的趋势变化分析

4．2．3 季节性肯达尔检验

4．3 河道水质变化趋势分析

第五章 近年来水质变化原因及污染源分布情况

5．1 2013年水质变化情况

5．1．1 气温因素分析

5．1．2 降水量分析

5．1．3 工程措施分析

5．2 周围污染源分布情况

5．2．1 工业污染

5．2．2 生活污染

5．2．3 农业污染

5．3 交界河流水质情况

5．3．1 2014年水质分析

5．3．2 企业废水汇入情况分析

5．3．3 污水处理厂汇入量分析

5．4 区域污染分布情况

第六章 结论与建议

6．1 结论

6．2 建议

参考文献

致谢

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附图