[发明专利]一种湖泊营养物基准参照状态确定的组合方法

说明书

技术领域

本发明属于水资源保护和水资源管理领域，具体地涉及一种湖泊营养物基准参照状态确定方法。

背景技术

湖泊营养物基准是湖泊富营养化控制标准的理论基础和科学依据。氮、磷等营养物质危害主要在于促进藻类生长而爆发水华，从而导致水生生物死亡和水生态系统破坏，营养物基准基于生态学原理和方法制定，其关键内容是确定参照状态。

参照状态是指受影响最小的状态或认为可达到的最佳状态，为确定随时间推移由人类引起的湖泊变化提供基线。通常采用湖泊没有受人类污染或受人类扰动较小的条件下营养物浓度表示湖泊营养物参照状态。

美国环保局于2000年首先采用统计学方法建立了14个一级湖泊营养物生态分区总磷、总氮、叶绿素a和透明度的参照状态，随后各州开始开展本州的湖泊参照状态和营养物基准制定工作，并开发了一些新的方法；欧洲近几年也开展了不同生态分区湖泊参照状态确定研究，先后建立了总磷和叶绿素a参照状态。

国外在确定湖泊参照状态时常用方法包括调查数据和历史数据的统计分析、古湖沼学重建、模型推断以及专家判断等。其中：

统计学方法充分利用历年实测水质和生物数据，保证适用于大多数湖泊，不易用于监测资料缺乏或污染严重湖区；

模型推断法虽然可用于受人类影响严重的湖泊，但易产生较大偏差，需大量相关数据校准和验证；

古湖沼学重建法利用湖泊沉积物推演湖泊自然营养本底和定量恢复历史时期湖泊营养状态演化序列，亦需要复杂数据分析，不宜用于沉积物受扰动较大的浅水湖泊；

专家判断主观性较强，不可单独使用。对于确定湖泊营养物参照状态，开发一种兼顾各方法优点的组合方法对提高可操作性和保证结果准确性有重要的实际意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种湖泊营养物基准参照状态确定的组合方法。

为实现上述目的，本发明提供的湖泊营养物基准参照状态确定的组合方法，运用描述统计学方法建立湖泊营养物参照状态，包括：

(1)筛选参照湖泊，采用参照湖泊法建立湖泊营养物参照状态；或

(2)采用湖泊群体分布法建立湖泊营养物参照状态；或

(3)采用三分法建立湖泊营养物参照状态；

其中，筛选参照湖泊，采用参照湖泊法建立湖泊营养物参照状态包括：

(1)根据湖泊流域土地利用数据和流域图像资料，分析生态分区内湖泊受外界影响水平，筛选参照湖泊，参照湖泊数量应占全体湖泊数量10％以上；

(2)采用Mann-Whitney U检验判断所选参照湖泊是否能够很好地代表全部湖泊；

(3)应具备与参照湖泊有关的可利用的足够数据，如果现有的数据不充分，则需对足够数量的参照湖泊进行采样；

(4)各项基准指标频数分布中选择一个百分点(推荐75％点位)作为参照状态。

采用湖泊群体分布法建立湖泊营养物参照状态是：全体湖泊各项基准指标作频数分布，选择25％点位作为参照状态；如果所有湖泊受到污染，则选择5％点位作为参照状态。

采用三分法建立湖泊营养物参照状态是：将水质最佳的三分之一作为受影响很小的水体，取该样本的中值作为参照状态。

本发明提供的湖泊营养物基准参照状态确定的组合方法，还可以运用推断统计学方法建立湖泊营养物参照状态，包括：

(1)MEI模型推断总磷和叶绿素a的参照状态；或

(2)经验模型推测叶绿素a和透明度参照状态；

其中，MEI模型推断总磷和叶绿素a的参照状态适用于深水湖泊，为：

(1)利用参照湖泊数据构建MEI-总磷、MEI-叶绿素a的回归模型，其中MEI为湖深-总溶解性固体指数，指总溶解性固体与平均湖深之比，总溶解性固体以碱度或电导率衡量；

(2)将全体湖泊碱度或电导率均值除以全体湖泊平均湖深所得MEI值代入回归模型，计算总磷和叶绿素a浓度，作为参照状态。

经验模型推测叶绿素a和透明度参照状态为：

(1)根据全体湖泊营养盐(氮、磷)-反应变量(叶绿素a和透明度)响应关系，构建回归模型；

(2)以描述统计学方法建立的氮、磷参照状态代入模型计算叶绿素a浓度和透明度，作为参照状态。

本发明提供的湖泊营养物基准参照状态确定的组合方法，运用古湖沼学重建和流域模型推断方法，验证统计学方法建立湖泊参照状态的可靠性和合理性。

古湖沼学方法重建湖泊营养盐演替历史为：

(1)确定沉积物柱芯年代序列；