三、富營養(yǎng)化的評價

在水體富營養(yǎng)化過程中，由于各種因子如溫度、光照、營養(yǎng)物質(zhì)濃度等的綜合作用，將產(chǎn)生一系列生態(tài)連鎖反應(yīng)。由于藻類大量繁殖，使水體攝食初級生產(chǎn)者的生物增多，水中總氮、總磷和葉綠素的含量明顯增加，進而引起水體透明度降低，下層水中的氧消耗過程加劇。故人們在評價水體的富營養(yǎng)化程度時，常選擇那些與富營養(yǎng)化過程最為密切的項目作為評價參數(shù)，如透明度、水色、溶解氧、耗氧量、總氮、總磷以及浮游植物的現(xiàn)存量和生產(chǎn)量等。

從貧營養(yǎng)狀態(tài)到富營養(yǎng)狀態(tài)過程中，N、P是藻類繁殖的限制因子。一般認為，水體中的總磷(TP)濃度為0.02 mg/L，TN濃度為0.2 mg/L是湖泊富營養(yǎng)化的發(fā)生濃度。

自然水體根據(jù)其所含營養(yǎng)物濃度(主要是氮、磷)的不同分為貧營養(yǎng)型、中營養(yǎng)型和富營養(yǎng)型。常用的是總磷和無機氮(表12-3)，也有人用藻類的光合能力即水體的生產(chǎn)力等為標(biāo)準(zhǔn)，如30～100 mg/(cm²·d)為貧營養(yǎng)型，300～1000 mg/(cm²·d)為中營養(yǎng)型，1500～3000 mg/(cm²·d)為富營養(yǎng)型等。

表12-3　　水體營養(yǎng)狀態(tài)的分類

實踐中也常用原初生產(chǎn)力評價水體富營養(yǎng)化，最常用的是測定AGP。AGP即藻類生產(chǎn)的潛在能力。將特定的藻類接種在天然水體或廢水中，在一定的光照度和溫度條件下培養(yǎng)，使藻類增長到穩(wěn)定期，通過測干重或細胞數(shù)來測其增長量，此即藻類生產(chǎn)的潛在能力(AGP)。將培養(yǎng)液用濾膜(1.2μm)或高壓蒸汽滅菌器(121℃，15min)除去懸浮物和雜菌。取500ml置于L型培養(yǎng)管(1000ml)中，接入藻種(如羊角月牙藻)，將培養(yǎng)管放在往復(fù)振蕩器上(30～40r/min)，在20℃，光照度為4000～6000lx條件下振蕩培養(yǎng)7～20d(每天明培養(yǎng)14h，暗培養(yǎng)10h)后，取適量培養(yǎng)液用濾膜過濾，置105℃烘至恒重，稱干重，計算1L培養(yǎng)液中藻類的干重即為該水樣的AGP。常用的藻種有羊角月牙藻、小毛枝藻、小球藻、衣藻、谷皮菱形藻、裸藻、柵列藻、纖維藻、實球藻、微囊藻及魚腥藻等。歐、美已制定出藻類培養(yǎng)試驗標(biāo)準(zhǔn)法，日本也在使用。日本天然水體貧營養(yǎng)湖的AGP為1mg/L，中營養(yǎng)湖為1～10mg/L，富營養(yǎng)湖為5～50mg/L。

比值P/R也常用于評價水體富營養(yǎng)化。P是指光合作用，即藻類原生質(zhì)的合成作用。R指呼吸作用，即異養(yǎng)微生物對藻類原生質(zhì)的分解作用:

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

　　　　　　　 R↑↓P

　　　　　　　 ［C₁₀₆H₂₆₃O₁₁₀N₁₆P］+138O₂

　　　　　　　 藻類原生質(zhì)

在貧營養(yǎng)的水體中，光合作用和呼吸作用保持平衡，P/R=1，水體健康，無污染。在富營養(yǎng)化水體中，P/R的變化比較大，會在大于1或小于1之間波動。當(dāng)水體中的N、P等營養(yǎng)物質(zhì)、日光充足時，藻類會大量繁殖，導(dǎo)致水中的有機物大量增加，P/R會大于1。當(dāng)營養(yǎng)物質(zhì)減少，光照不足時，光合作用變?nèi)?，藻類死亡，為微生物提供了豐富的有機物，水中的分解作用很旺盛，會使P/R小于1。當(dāng)有外加的營養(yǎng)物輸入時，P/R就會出現(xiàn)大于或小于1的情況交替變化，以至不斷加劇富營養(yǎng)化過程，最終導(dǎo)致湖泊的沼澤化。在垂直方向也會出現(xiàn)類似情況。藻類在水表生長，死亡后沉淀到下層。表面發(fā)生光合作用，P/R會大于1，底層就會出現(xiàn)平行的P/R小于1的情況。

由于富營養(yǎng)化成因復(fù)雜，是多因子綜合作用的結(jié)果，會引起一系列的生態(tài)連鎖反應(yīng)，因而，對水體富營養(yǎng)化的客觀評價應(yīng)考慮多方面的信息。只有將藍藻、藻類等指示生物、生物的現(xiàn)存量、原初生產(chǎn)力、水體透明度以及氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)濃度等幾方面信息綜合起來，方可對水體的富營養(yǎng)化作出較為全面的評價。