1 概述
湖泊富營(yíng)養化是全球水環(huán)境面臨的嚴峻問(wèn)題之一，湖泊營(yíng)養物基準是對湖泊富營(yíng)養化進(jìn)行評估、預防、控制和管理的科學(xué)基礎。氮、磷等營(yíng)養物是引起湖泊富營(yíng)養化的最主要因素， 在較低的環(huán)境濃度下不會(huì )直接對水生生物和人體健康產(chǎn)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(huì )、美國國家標準學(xué)會(huì )等）將其納入水體基本監測指標，也是我國地表水環(huán)境質(zhì)量標準等水質(zhì)標準的控制項目。湖泊營(yíng)養物基準指對湖泊產(chǎn)生的生態(tài)效應（藻類(lèi)生長(cháng)）不危及其水體功能或用途的營(yíng)養物濃度。我國湖泊營(yíng)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(gè)分區制定。
《湖泊營(yíng)養物基準—中東部湖區》依據《湖泊營(yíng)養物基準制定技術(shù)指南》（HJ 838—2017） 制定。中東部湖區位于長(cháng)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，占中東部湖區湖泊面積的 96.91%[1]?；鶞释茖н^(guò)程中，共收集到中東部湖區 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)監測數據。經(jīng)數據篩選及質(zhì)量評價(jià)后，得到面積 10 km2 以上 114 個(gè)湖泊的 720 個(gè)監測點(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 2 397 組數據，用于營(yíng)養物基準推導，以上數據涵蓋了太湖、鄱陽(yáng)湖、洞庭湖、洪澤湖、巢湖、白洋淀和南四湖等重要湖泊。
對湖泊受人為活動(dòng)擾動(dòng)強度評估后，基于分類(lèi)回歸樹(shù)模型法和非參數拐點(diǎn)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 國內外研究進(jìn)展
美歐等國家和地區已出臺針對富營(yíng)養化防治的湖泊營(yíng)養物基準制定技術(shù)指南和基于技術(shù)指南制定的營(yíng)養物基準，在控制湖泊富營(yíng)養化、恢復湖泊水生態(tài)系統健康方面發(fā)揮了重要作用。
表 1 對比了國內外湖泊營(yíng)養物基準研究進(jìn)展情況。美國是最早開(kāi)展營(yíng)養物基準研究的國家，1998 年制定了區域營(yíng)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(yíng)養物基準技術(shù)指南，并依據技術(shù)指南發(fā)布了 14 個(gè)湖泊一級生態(tài)區的營(yíng)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(yíng)養物基準對地表水生態(tài)狀態(tài)進(jìn)行評價(jià)的相關(guān)要求[3]，在參考美國營(yíng)養物基準制定方法的基礎上，2007 年開(kāi)始陸續制定歐洲湖泊生態(tài)區營(yíng)養物基準值。我國湖泊營(yíng)養物基準研究始于 2007 年，經(jīng)過(guò)十多年的系統研究，基準推導工作在參考美國湖泊營(yíng)養物基準制定技術(shù)方法的基礎上，建立了適合我國不同湖區特征的湖泊營(yíng)養物基準制定技術(shù)方法。
表 2 顯示，雖然研究發(fā)現能夠反映湖泊富營(yíng)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(yíng)養物自然本底和生態(tài)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(yíng)養物基準指標和基準值存在較大差異，如：美國湖泊營(yíng)養物基準采用了 TP、TN、Chl a 和透明度（SD）四個(gè)指標；歐洲地區則采用了 TP 和Chl a 兩個(gè)指標。美國 14 個(gè)湖泊營(yíng)養物一級生態(tài)區 TP 基準值在 8～60 μg/L 之間，最大值和最小值相差 6.5 倍；歐洲地區 TP 基準值在 4.0～18.8 μg/L 之間，最大值和最小值相差 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(yíng)養物本底和生態(tài)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(yíng)養物基準。
表1 國內外湖泊營(yíng)養物基準研究進(jìn)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(dòng)擾動(dòng)強度，選用統計分析法或壓力—響應模型法[23-40] | |
湖泊營(yíng)養物生態(tài)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(gè)湖泊營(yíng)養物一級生態(tài)區[4] | 根據海拔、地質(zhì)和地理位置，分為5個(gè)湖泊營(yíng)養物一級生態(tài)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(gè)湖泊營(yíng)養物一級生態(tài)區[26, 30, 34] | |
關(guān)注指標 |
營(yíng)養物指標（磷、氮等）、生物學(xué)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(tài)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(yíng)養物基準候選指標包括營(yíng)養物指標、生物學(xué)指標及輔助指標，TP、TN、Chl a及SD為湖泊營(yíng)養物基準制定的必選指標 | |
數據需求 | 完整性 | 無(wú)明確的數據數量要求，數據主要來(lái)源于STORET等數據庫[4] | 無(wú)明確的數據數量要求，采用REBECCA數據庫[3, 16, 22] | 站點(diǎn)名稱(chēng)、監測時(shí)間、國控站點(diǎn)、省控站點(diǎn)、水質(zhì)監測數據等信息比較完整的區域 |
最少性 | 每個(gè)監測點(diǎn)數據應包括TP、TN、Chla和SD[13] | 每個(gè)監測點(diǎn)數據應包括TP和Chl a[16] | 每個(gè)監測點(diǎn)數據最少應包括TP、TN和Chl a[30] | |
表2 國外湖泊營(yíng)養物基準值
國家/地區? | TP（μg/L） | TN （mg/L） | Chl a （μg/L） | SD （m） | 發(fā)布部門(mén) | ?文獻 | ||
美國 | 生態(tài)區 I | 55.00 | 0.66 | 4.88 | 2.55 |
美國國家環(huán)境保護局 |
[4] | |
生態(tài)區Ⅱ | 8.75 | 0.10 | 1.90 | 4.50 | ||||
生態(tài)區Ⅲ | 17.00 | 0.40 | 3.40 | 2.70 | ||||
生態(tài)區Ⅳ | 20.00 | 0.44 | 2.00 | 2.00 | ||||
生態(tài)區Ⅴ | 33.00 | 0.56 | 2.30 | 1.30 | ||||
生態(tài)區Ⅵ | 37.50 | 0.78 | 8.59 | 1.36 | ||||
生態(tài)區Ⅶ | 14.75 | 0.66 | 2.63 | 3.33 | ||||
| 生態(tài)區Ⅷ | 8.00 | 0.24 | 2.43 | 4.93 |
|
| |
生態(tài)區Ⅸ | 20.00 | 0.36 | 4.93 | 1.53 | ||||
?生態(tài)區Ⅹ | 60.00 | 0.57 | 5.50 | 0.80 | ||||
生態(tài)區Ⅺ | 8.00 | 0.46 | 2.79 | 2.86 | ||||
生態(tài)區Ⅻ | 10.00 | 0.52 | 2.60 | 2.10 | ||||
生態(tài)區ⅩⅢ | 17.50 | 1.27 | 12.35 | 0.79 | ||||
生態(tài)區ⅩⅣ | 8.00 | 0.32 | 2.90 | 4.50 | ||||
歐洲 |
大西洋區 | L-A1 | 4.0 | - | 2.7 | - |
歐洲委員會(huì )聯(lián)合研究中心， 英國生態(tài)與水文研究中心 |
[17-19] |
L-A2 | 8.0 | - | 2.7~3.3 | - | ||||
L-A3 | 9.0 | - | - | - | ||||
高山區 | L-AX | 9.0 | - | - | - | |||
L-AL3 | 4.0 | - | 2.0~2.8 | - | ||||
L-AL4 | 10.0 | - | 3.0 | - | ||||
L-ALX | 10.0 | - | - | - | ||||
波羅的海中部區 | L-CB1 | 18.8 | - | 2.~2.8 | - | |||
L-CB2 | 17.8 | - | 6.9~7.5 | - | ||||
L-CB3 | 15.8 | - | 3.4~4.8 | - | ||||
地中海區 | L-MX | 16.6 | - | - | - | |||
北部區 | L-N1 | 9.1 | - | 2.9 | - | |||
L-N2a | 6.7 | - | 2.2~2.3 | - | ||||
L-N2b | 5.6 | - | 2.0 | - | ||||
L-N3 | 11.3 | - | 4.2 | - | ||||
L-N5 | 6.3 | - | 1.6~1.7 | - | ||||
L-N6 | 9.1 | - | 3.3~3.8 | - | ||||
L-N8 | 12.7 | - | 7.0~7.8 | - | ||||
L-NX | 8.8 | - | - | - | ||||
3 湖泊營(yíng)養物生態(tài)分區
3.1 我國湖泊營(yíng)養物一級生態(tài)分區
湖泊營(yíng)養物生態(tài)分區是湖泊富營(yíng)養化控制和管理的基礎，是建立湖泊區域營(yíng)養物基準的前提。我國傳統的五大湖區（東部平原湖區、東北平原山地湖區、蒙新高原湖區、云貴高原湖區和青藏高原湖區）或其他區域劃分體系[41-43]，僅考慮基本地理條件差異，缺乏關(guān)于地理氣候條件、水文過(guò)程完整性、生態(tài)系統一致性以及湖泊水體功能差異性對湖泊營(yíng)養物效應影響的統籌考慮。
2007 年以來(lái)，我國針對湖泊營(yíng)養物生態(tài)分區開(kāi)展了系列研究[26, 30, 34, 44-51]，根據湖泊營(yíng)養物效應影響因素在空間尺度上的相互作用關(guān)系，篩選出地理位置（經(jīng)緯度和海拔）、年均氣溫、熱帶夜數和干燥度指數四個(gè)影響藻類(lèi)對氮磷營(yíng)養物利用效率（Chl a/TN、Chl a/TP）的關(guān)鍵分區指標，將我國湖泊劃分為 7 個(gè)營(yíng)養物一級生態(tài)區，分別是：中東部湖泊營(yíng)養物生態(tài)區（中東部湖區）；云貴湖泊營(yíng)養物生態(tài)區（云貴湖區）；東北湖泊營(yíng)養物生態(tài)區（東北湖區）；東南湖泊營(yíng)養物生態(tài)區（東南湖區）；內蒙湖泊營(yíng)養物生態(tài)區（內蒙湖區）；新疆湖泊營(yíng)養物。
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