湖泊營養(yǎng)物基準制定技術(shù)指南（HJ 838-2017）

中華人民共和國國家環(huán)境保護標準

HJ838-2017

湖泊營養(yǎng)物基準制定

技術(shù)指南

Technicalguidelineforderivingnutrientcriteriaforlakes

本電子版為發(fā)布稿。請以中國環(huán)境科學出版社出版的正式標準本文為準。

前言

為貫徹《中華人民共和國環(huán)境保護法》《中華人民共和國水污染防治法》和《水污染防治行動計劃》，

科學、規(guī)范地制定湖泊營養(yǎng)物基準，制定本標準。

本標準規(guī)定了湖泊營養(yǎng)物基準制定的程序、方法與技術(shù)要求。

本標準附錄A~附錄D為規(guī)范性附錄。

本標準為首次發(fā)布。

本標準為指導(dǎo)性標準。

本標準由環(huán)境保護部科技標準司組織制訂。

本標準主要起草單位：中國環(huán)境科學研究院（環(huán)境基準與風險評估國家重點實驗室）。

本標準由環(huán)境保護部2017年6月9日批準。

本標準自2017年9月1日起實施。

本標準由環(huán)境保護部解釋。

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湖泊營養(yǎng)物基準制定技術(shù)指南

1適用范圍

本標準規(guī)定了湖泊營養(yǎng)物基準制定的技術(shù)方法，包括營養(yǎng)物基準制定技術(shù)流程、數(shù)據(jù)收集與要求、

候選指標及篩選、基準值推導(dǎo)、基準值驗證與審核及營養(yǎng)物基準應(yīng)用等。

本標準適用于指導(dǎo)我國區(qū)域湖泊營養(yǎng)物基準制定，水庫和單個湖泊營養(yǎng)物基準制定可以參照執(zhí)行。

2規(guī)范性引用文件

本標準引用了下列文件中的條款。凡是不注日期的引用文件，其有效版本適用于本標準。

GB11893水質(zhì)總磷的測定鉬酸銨分光光度法

HJ636水質(zhì)總氮的測定堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法

SL88水質(zhì)葉綠素的測定分光光度法

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本標準。

3.1營養(yǎng)物nutrient

是指衡量、評價或預(yù)測水體營養(yǎng)狀態(tài)或富營養(yǎng)化程度的指標。

3.2營養(yǎng)物基準nutrientcriteria

是指對湖泊產(chǎn)生的生態(tài)效應(yīng)不危及其水體功能或用途的營養(yǎng)物濃度或水平。

3.3參照狀態(tài)referencecondition

是指受人為影響最小的狀態(tài)或認為可達到的最佳狀態(tài)。

3.4參照湖泊referencelake

是指未受人為影響或受人為影響非常小且維持最佳用途的湖泊。

4營養(yǎng)物基準制定技術(shù)流程

湖泊營養(yǎng)物基準制定技術(shù)流程見圖1。

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圖1營養(yǎng)物基準制定技術(shù)流程圖

5數(shù)據(jù)收集與要求

5.1數(shù)據(jù)來源

2

數(shù)據(jù)來源主要為環(huán)境監(jiān)測機構(gòu)、科研院所等機構(gòu)以標準方法采集的數(shù)據(jù)。對于其他來源的數(shù)據(jù)（公

開發(fā)表文獻），應(yīng)檢查支持文件以保證采樣、測量和分析方法具有一致性。

5.2數(shù)據(jù)篩選原則

營養(yǎng)物基準制定需建立在大量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，所需數(shù)據(jù)應(yīng)符合以下原則：

（1）數(shù)據(jù)完整性原則：對于監(jiān)測數(shù)據(jù)比較完整的區(qū)域，如能滿足劃分湖泊類型和制定基準的需要，

則其工作主要為對現(xiàn)有數(shù)據(jù)的收集、分析和篩選；對于監(jiān)測數(shù)據(jù)缺乏或不足的區(qū)域，應(yīng)及時開展現(xiàn)場采

樣和監(jiān)測工作，以滿足數(shù)據(jù)要求。

（2）數(shù)據(jù)最少原則：監(jiān)測數(shù)據(jù)最少應(yīng)包括總磷、總氮、葉綠素a和透明度。其他數(shù)據(jù)包括判斷人

為營養(yǎng)物輸入程度的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（污染物排放數(shù)據(jù)、土地利用等信息）。

5.3數(shù)據(jù)質(zhì)量評價

可信的數(shù)據(jù)是指使用標準方法采集的數(shù)據(jù)，應(yīng)從以下幾個方面對數(shù)據(jù)質(zhì)量進行評價。

（1）監(jiān)測站點：具有明確的站點信息，包括緯度和經(jīng)度等與地理位置有關(guān)的參考信息。

（2）監(jiān)測指標與分析方法：對同一監(jiān)測指標應(yīng)采用統(tǒng)一的標準分析方法。若采用某一種標準方法

獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)太少，可使用其他標準方法得到的數(shù)據(jù)。

（3）實驗室質(zhì)量控制：符合實驗室質(zhì)量控制要求的監(jiān)測數(shù)據(jù)可全部采用。

（4）數(shù)據(jù)時限：過去10年內(nèi)至少連續(xù)3年的監(jiān)測數(shù)據(jù)，若不滿足需進行補充監(jiān)測。

（5）監(jiān)測頻次：一般情況下，需要在一個自然年內(nèi)進行逐月監(jiān)測；或者至少在一個自然年內(nèi)春季、

夏季、秋季各監(jiān)測一次。

（6）代表性湖泊數(shù)據(jù)：應(yīng)隨機選擇具有代表性湖泊的監(jiān)測數(shù)據(jù)。代表性湖泊要求面積大于10km2，

數(shù)量達到區(qū)域內(nèi)全部湖泊數(shù)量80%以上。如果達不到上述要求，需補充監(jiān)測。

6候選指標及篩選

營養(yǎng)物基準候選指標包括營養(yǎng)物指標、生物學指標及輔助指標。

6.1營養(yǎng)物指標

6.1.1磷

采用GB11893分析水樣中總磷（TP）的含量，包括所有有機和無機、溶解態(tài)和顆粒態(tài)的磷，單位

為μg/L或mg/L。TP是營養(yǎng)物基準的必選指標。磷酸鹽可作為營養(yǎng)物基準的可選指標。

6.1.2氮

采用HJ636分析水樣中總氮（TN）的含量，包括水中所有硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮和總有機

氮，單位為μg/L或mg/L。TN是營養(yǎng)物基準的必選指標。氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮可作為營養(yǎng)物

基準的可選指標。

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6.2生物學指標

6.2.1葉綠素a

采用SL88分析葉綠素a（Chla）含量，直接反映藻類生物量，單位為μg/L或mg/m3。Chla是營

養(yǎng)物基準的必選指標。

6.2.2透明度

透明度（SD）的變化可以作為湖泊藍綠藻水華爆發(fā)的預(yù)測指標，單位為cm。SD不適合作為水體

色度較大（≥30mgPt/L）或無機懸浮物濃度較高湖泊的營養(yǎng)物基準指標。

6.2.3溶解氧

溶解氧（DO）可作為營養(yǎng)狀態(tài)變化潛在的早期預(yù)警指標，單位為mg/L。

6.2.4總有機碳

有機碳可以用來測定活的物質(zhì)的重量，是營養(yǎng)狀況分類和定義的基礎(chǔ)，單位為mg/L?？傆袡C碳包

括顆粒態(tài)有機碳和溶解態(tài)有機碳。

6.2.5大型水生植物

大型水生植物是輸入植物性營養(yǎng)物的潛在利用者，其群落組成或豐度與營養(yǎng)物濃度直接相關(guān)，是湖

泊生態(tài)狀況的一項關(guān)鍵指標。對監(jiān)測數(shù)據(jù)較全面的湖泊可以考慮采用大型水生植物作為營養(yǎng)物基準候選

指標。湖泊中大型水生植物的總生物量用公式（1）計算：

TSMBSACB（1）

式中：TSMB——大型水生植物總生物量，mg/L；

SA——湖泊表面積，Km2；

C——大型水生植物覆蓋率，%；

B——所采樣本的平均生物量，mg/L。

6.2.6生物群落結(jié)構(gòu)

測定湖泊中硅藻、藍綠藻、浮游動物、魚類及底棲大型動物群落結(jié)構(gòu)的變化情況，采用香農(nóng)-維納

多樣性指數(shù)（ShannonWiener'sdiversityindex）或生物完整性指數(shù)（indexofbiologicalintegrity，IBI），

對生物群落結(jié)構(gòu)進行定量分析。

6.3輔助指標

6.3.1溫度

采用溫度探頭直接插入采樣點測量，在湖泊分類時需考慮溫度對營養(yǎng)物-藻類生長響應(yīng)關(guān)系的影響。

6.3.2pH值

采用測量精度為0.1的pH計測定，在湖泊分類時需考慮湖泊水體pH值。

6.3.3電導(dǎo)率

采用電導(dǎo)率儀測定湖泊水體的電導(dǎo)率，單位為μS/cm。電導(dǎo)率對鹽度的變化非常敏感，可用于指示

營養(yǎng)物富集狀況，但不適用于含碳酸鈣或溶解鹽濃度較高的區(qū)域。

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6.3.4土地利用

土地利用類型是參照湖泊選擇及陸域生態(tài)系統(tǒng)健康評價的重要指標，也是湖泊富營養(yǎng)化的早期預(yù)警

指標。應(yīng)繪制土地利用類型圖，標示土地利用類型百分比，重點關(guān)注林地轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)業(yè)或城市用地的變化

情況，考慮自然水岸的比率及湖岸緩沖帶寬度等生境情況。

6.4指標篩選

應(yīng)采用相關(guān)性分析、主成分分析、降維對應(yīng)分析、典型對應(yīng)分析等方法，篩選與藻類生長有明確相

關(guān)關(guān)系的響應(yīng)指標。

（1）總磷、總氮（原因指標）和葉綠素a、透明度（響應(yīng)指標）為湖泊營養(yǎng)物基準制定的必選指

標。

（2）受地理、氣候和歷史等自然與人為因素的影響，不同地區(qū)影響湖泊營養(yǎng)狀態(tài)的關(guān)鍵指標存在

一定差異，要因地制宜，適當增加特征指標。

（3）對于飲用水源地等重要水環(huán)境功能區(qū)，需選擇土地利用等早期預(yù)警指標。

（4）所采用的指標應(yīng)有標準監(jiān)測分析方法，易于全國推廣。

7基準值推導(dǎo)

湖泊按照陸域生態(tài)系統(tǒng)健康狀況（附錄A）分為受人為活動擾動較小湖泊和受人為活動擾動較大湖

泊。陸域生態(tài)系統(tǒng)健康狀況為良好及其以上狀態(tài)的湖泊為受人為活動擾動較小的湖泊，其他湖泊為受人

為活動擾動較大湖泊。

區(qū)域內(nèi)受人為活動擾動較小湖泊營養(yǎng)物基準制定采用統(tǒng)計分析法，受人為活動擾動較大湖泊營養(yǎng)物

基準制定采用壓力-響應(yīng)模型法。

7.1統(tǒng)計分析法

統(tǒng)計分析法包括參照湖泊法、湖泊群體分布法及三分法。根據(jù)區(qū)域湖泊可獲得的數(shù)據(jù)情況，選擇一

種或幾種方法確定營養(yǎng)物基準。

7.1.1參照湖泊法

區(qū)域內(nèi)參照湖泊的數(shù)量超過全體湖泊數(shù)量10%時，可優(yōu)先考慮采用參照湖泊法確定營養(yǎng)物基準。

具體推導(dǎo)技術(shù)流程（圖2）如下：

（1）確定區(qū)域內(nèi)參照湖泊。參照湖泊篩選技術(shù)方法見附錄B。

（2）數(shù)據(jù)篩選：選擇區(qū)域內(nèi)參照湖泊的全部原始數(shù)據(jù)。

（3）數(shù)據(jù)分布檢驗：對參照湖泊的全部數(shù)據(jù)進行正態(tài)分布檢驗（如t檢驗、F檢驗），符合正態(tài)分

布方可用于基準值推導(dǎo)；若不符合正態(tài)分布，需甄別異常值和極端值，并采用對數(shù)轉(zhuǎn)換等方法進行變換

（以10為底數(shù)），重新進行檢驗直到符合正態(tài)分布。

（4）營養(yǎng)物基準值推導(dǎo)：符合正態(tài)分布檢驗的數(shù)據(jù)進行頻數(shù)分布分析（按水質(zhì)從高到低的順序分

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別排列），選擇上25%點位（透明度采用頻數(shù)分布圖的相對端）作為營養(yǎng)物基準值（見圖3）。

圖2參照湖泊法推導(dǎo)營養(yǎng)物基準技術(shù)流程

圖3（a）參照湖泊法與（b）湖泊群體分布法示意圖

7.1.2湖泊群體分布法

當區(qū)域內(nèi)參照湖泊數(shù)量不能達到全體湖泊數(shù)量10%時，可采用湖泊群體分布法，本方法不需要進

行參照湖泊篩選。具體推導(dǎo)方法如下：

（1）數(shù)據(jù)篩選：選擇區(qū)域內(nèi)湖泊全部原始數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)分布檢驗：同參照湖泊法。

（3）營養(yǎng)物基準值推導(dǎo)：符合正態(tài)分布檢驗的數(shù)據(jù)進行頻數(shù)分布分析（按水質(zhì)從高到低的順序分

別排列），選擇下25%點位（透明度采用頻數(shù)分布圖的相對端）作為營養(yǎng)物基準值（見圖3）。

7.1.3三分法

當區(qū)域內(nèi)參照湖泊數(shù)量不能達到全體湖泊數(shù)量10%時，也可以用三分法，本方法不需要進行參照

湖泊篩選。具體推導(dǎo)方法如下：

（1）數(shù)據(jù)篩選：選擇區(qū)域內(nèi)湖泊全部數(shù)據(jù)中水質(zhì)最佳的1/3數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)分布檢驗：同參照湖泊法。

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（3）營養(yǎng)物基準值推導(dǎo)：將所獲得1/3數(shù)據(jù)的中位數(shù)（頻數(shù)分布的50％點位）作為營養(yǎng)物基準值。

7.2壓力-響應(yīng)模型法

壓力-響應(yīng)模型法包括線性回歸模型法、分類回歸樹模型法、貝葉斯拐點分析法和非參數(shù)拐點分析

法，需同時采用四種模型法確定營養(yǎng)物基準值。

符合下列兩種情況之一的，須采用分類回歸樹模型法、貝葉斯拐點分析法和非參數(shù)拐點分析法確定

營養(yǎng)物基準值：（1）響應(yīng)指標與營養(yǎng)物濃度之間的關(guān)系無法用線性關(guān)系表示，呈現(xiàn)非線性、非正態(tài)和異

質(zhì)性；（2）湖泊水質(zhì)指標不能滿足線性回歸中設(shè)定的條件。

7.2.1線性回歸模型法

線性回歸模型法包括簡單線性回歸模型和多元線性回歸模型，簡單線性回歸模型的具體推導(dǎo)技術(shù)流

程如下（圖4）：

圖4線性回歸模型推導(dǎo)營養(yǎng)物基準技術(shù)流程

（1）數(shù)據(jù)篩選：選取區(qū)域內(nèi)全部湖泊4~9月份數(shù)據(jù)的平均值進行線性回歸分析；用于模型擬合的

獨立樣本數(shù)不少于20個。

（2）數(shù)據(jù)檢驗：檢驗數(shù)據(jù)是否滿足以下條件：1）線性回歸方程是否反映營養(yǎng)物濃度與響應(yīng)指標的

關(guān)系；2）營養(yǎng)物濃度抽樣是否滿足正態(tài)分布；3）營養(yǎng)物濃度抽樣變異性的大小是否在預(yù)測區(qū)間內(nèi)；4）

使用的數(shù)據(jù)樣本是否相互獨立。若不滿足上述假設(shè)，需甄別異常值和極端值，并對數(shù)據(jù)進行對數(shù)轉(zhuǎn)換（以

10為底數(shù)）。

（3）線性回歸模型建立：經(jīng)檢驗后的數(shù)據(jù)代入線性回歸方程式（2），采用最小二乘法對模型進行

擬合，得到a和b。

yabx（2）

式中：y——Chla、SD估計值，μg/L、cm；

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x——氮磷濃度監(jiān)測值，mg/L；

a——截距，無量綱；

b——線性回歸斜率，無量綱。

（4）模型評價：采用相關(guān)性系數(shù)（R2）、均方根（RMSE）、殘差與擬合值的關(guān)系、殘差與累積概

率百分比的關(guān)系等參數(shù)，評價模型擬合度。

（5）基準值推導(dǎo)：考慮到國際和我國湖泊營養(yǎng)狀態(tài)及功能要求，Chla取值范圍為2~5μg/L*，以

90%置信區(qū)間計，運用方程式（2）推導(dǎo)氮磷的基準值。

7.2.2分類回歸樹模型法

分類回歸樹模型法可以定量反映不同預(yù)測指標（如營養(yǎng)物等）對響應(yīng)指標（Chla）的影響，確定

指標變化閾值。使用分類回歸樹模型確定營養(yǎng)物基準不需要假定響應(yīng)指標的基準值。具體推導(dǎo)方法如下：

（1）數(shù)據(jù)篩選：選取區(qū)域內(nèi)全部湖泊4~9月份數(shù)據(jù)的平均值進行分類回歸樹模型分析。根據(jù)預(yù)測

指標的數(shù)量，確定模型擬合所需的數(shù)據(jù)量，獨立樣本數(shù)與預(yù)測指標數(shù)的比值應(yīng)大于等于10。

（2）分類回歸樹模型建立：包括樹的構(gòu)建、停止、剪枝以及最優(yōu)樹的選擇四個步驟。

（3）重要預(yù)測指標確定：在選定潛在的預(yù)測指標基礎(chǔ)上，根據(jù)分類回歸樹模型確定影響響應(yīng)指標

波動性的重要預(yù)測指標。

（4）基準值推導(dǎo)：最優(yōu)樹的節(jié)點對應(yīng)的營養(yǎng)物濃度和Chla均值即為基準值。

7.2.3貝葉斯拐點分析法

運用拐點分析法出現(xiàn)營養(yǎng)物濃度躍遷拐點即為營養(yǎng)物基準值。貝葉斯拐點分析法能夠給出躍遷拐點

可能發(fā)生位置的概率分布，并將概率最大的躍遷拐點作為營養(yǎng)物基準值。具體推導(dǎo)方法如下：

（1）數(shù)據(jù)篩選：選取區(qū)域內(nèi)全部湖泊4~9月份數(shù)據(jù)的平均值進行拐點分析。采用貝葉斯拐點法需

要分析響應(yīng)指標是否符合正態(tài)分布，對不符合正態(tài)分布的響應(yīng)指標需要進行對數(shù)轉(zhuǎn)換（以10為底數(shù)）。

（2）模型構(gòu)建：將符合要求的數(shù)據(jù)按照從低到高的濃度梯度排列，在壓力指標和響應(yīng)指標之間建

立的響應(yīng)關(guān)系中，概率最大的突變點即為躍遷拐點。貝葉斯拐點分析法的原理詳見附錄C。

（3）營養(yǎng)物基準值推導(dǎo)：以90%置信區(qū)間計，采用自舉法（bootstrap）模擬確定基準值。

7.2.4非參數(shù)拐點分析法

采用非參數(shù)拐點分析法找出壓力指標和響應(yīng)指標關(guān)系中的躍遷拐點，即為營養(yǎng)物基準值。具體推導(dǎo)

方法如下：

（1）數(shù)據(jù)篩選：選取區(qū)域內(nèi)全部湖泊4~9月份數(shù)據(jù)的平均值進行拐點分析。本方法不需要進行正

態(tài)分布檢驗。

（2）模型構(gòu)建：將符合要求的數(shù)據(jù)按照從低到高的濃度梯度排列，在壓力指標和響應(yīng)指標之間建

*注：Chla的取值依據(jù)：Chla與藻毒素之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，可以用Chla來評價細胞內(nèi)的藻毒素含量。為了保

護人體健康，世界衛(wèi)生組織（WHO）建議將飲用水中藻毒素的參考值定為1μg/L。國內(nèi)外相關(guān)研究表明，藻毒素與Chl

a的比值約為0.2~0.5。同時，我國采用統(tǒng)計分析法得到Chla的基準值范圍為2~5μg/L，故Chla的取值范圍為2~5μg/L，

能夠保證飲用水功能的實現(xiàn)，并有利于防止湖泊“欠保護”和“過保護”現(xiàn)象的發(fā)生。

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立的響應(yīng)關(guān)系中，最大偏差對應(yīng)的突變點即為躍遷拐點。非參數(shù)拐點分析法的原理詳見附錄C。

（3）營養(yǎng)物基準值推導(dǎo)：以90%置信區(qū)間計，采用自舉法（bootstrap）模擬確定基準值。

7.3基準值的綜合評價

對初步確定的基準值進行綜合評價，判斷基準值是否滿足產(chǎn)生的生態(tài)效應(yīng)不危及其水體功能或用

途，確定擬定的營養(yǎng)物基準值。應(yīng)注意以下幾個關(guān)鍵因素：

（1）營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)限值

擬定營養(yǎng)物基準值對應(yīng)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)（TSI）不能大于70，除非有充足證據(jù)證明該區(qū)域營養(yǎng)物濃

度在自然狀態(tài)下高于該值。

（2）水體功能與用途

擬定的營養(yǎng)物基準值應(yīng)滿足保護湖泊水體所有功能或指定用途的要求。

（3）瀕危物種

若水體中存在瀕危物種，擬定的營養(yǎng)物基準值不得影響瀕危物種的生長與繁殖。

（4）對下游的影響

擬定的營養(yǎng)物基準值不得對下游水體產(chǎn)生不良影響。

（5）反降級政策

對于區(qū)域內(nèi)水質(zhì)好于擬定營養(yǎng)物基準值的湖泊，應(yīng)以保持現(xiàn)有良好水質(zhì)為原則，充分體現(xiàn)反降級政

策。

8基準值驗證與審核

8.1基準值驗證

擬定營養(yǎng)物基準值可以采用歷史數(shù)據(jù)分析法和古湖沼學法進行驗證。

8.1.1歷史數(shù)據(jù)分析法

歷史數(shù)據(jù)分析法是指將擬定營養(yǎng)物基準值與區(qū)域內(nèi)陸域生態(tài)系統(tǒng)健康等級為優(yōu)湖泊的歷史監(jiān)測數(shù)

據(jù)進行對比分析。該方法要求歷史數(shù)據(jù)為過去10年內(nèi)至少連續(xù)3年監(jiān)測數(shù)據(jù)的全湖月均值。若歷史數(shù)

據(jù)的全湖月均值超過擬定基準值的概率低于10%，則擬定的基準值即為該區(qū)域確定的基準值；若歷史

數(shù)據(jù)的全湖月均值超過擬定基準值的概率大于10%，則應(yīng)對擬定的基準值進行調(diào)整。

8.1.2古湖沼學法

古湖沼學法是利用湖泊沉積物柱芯中硅藻與營養(yǎng)物指標的相關(guān)關(guān)系反演湖泊營養(yǎng)狀態(tài)，適用于區(qū)域

內(nèi)湖泊歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)不足的情況。

采用古湖沼學法對擬定營養(yǎng)物基準值進行驗證時，應(yīng)選擇區(qū)域內(nèi)平均深度大于7m的湖泊，現(xiàn)場采

集沉積物柱芯進行分析，建立硅藻-營養(yǎng)物指標定量轉(zhuǎn)換函數(shù)并進行檢驗，驗證擬定的營養(yǎng)物基準值。

具體方法見附錄D。

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8.2基準值審核

8.2.1技術(shù)自審核

湖泊營養(yǎng)物基準值的最終確定需要認真審核基準推導(dǎo)所采用的數(shù)據(jù)及基準制定方法，以確?；鶞手?/p>

科學可靠。湖泊營養(yǎng)物基準制定技術(shù)自審核項目包括：

（1）收集數(shù)據(jù)所采用的監(jiān)測方法是否可靠、一致，是否采用標準方法？

（2）所采用的數(shù)據(jù)是否符合質(zhì)量控制要求？

（3）總氮、總磷數(shù)據(jù)是否與Chla等響應(yīng)指標的數(shù)據(jù)相對應(yīng)？

（4）相關(guān)指標的監(jiān)測數(shù)據(jù)中是否存在可疑數(shù)據(jù)？

（5）是否存在明顯異常數(shù)據(jù)？

（6）在數(shù)據(jù)分析之前是否已經(jīng)對異常數(shù)據(jù)、可疑數(shù)據(jù)進行相應(yīng)分析？

（7）是否遺漏其他重要數(shù)據(jù)？

8.2.2專家審核

湖泊營養(yǎng)物基準值的最終確定需要技術(shù)專家對基準值進行咨詢論證。湖泊營養(yǎng)物基準專家審核項目

包括：

（1）湖泊營養(yǎng)物基準制定所用數(shù)據(jù)的相關(guān)性與適用性；

（2）區(qū)域內(nèi)參照湖泊選擇的科學合理性；

（3）不同區(qū)域湖泊采用的基準制定方法與各個方法的適用范圍、適用條件的一致性；

（4）湖泊營養(yǎng)物基準推導(dǎo)過程的準確性；

（5）所獲得的湖泊營養(yǎng)物基準值是否經(jīng)過驗證；

（6）是否有任何背離本標準的內(nèi)容，并評估該內(nèi)容是否可接受。

9營養(yǎng)物基準應(yīng)用

（1）營養(yǎng)物基準轉(zhuǎn)化為營養(yǎng)物標準

以湖泊營養(yǎng)物基準為基礎(chǔ)，結(jié)合水生態(tài)系統(tǒng)健康、湖泊功能、社會經(jīng)濟條件和環(huán)境管理目標，應(yīng)用

成本-效益分析等方法對擬定的湖泊營養(yǎng)物標準進行技術(shù)經(jīng)濟可行性評估，制定湖泊營養(yǎng)物標準。

（2）湖泊現(xiàn)狀是否滿足營養(yǎng)物基準

湖泊全年90%的現(xiàn)狀水質(zhì)必須達到總氮和總磷基準值。在兩個連續(xù)的采樣年度6～8月監(jiān)測期間，

50%的響應(yīng)指標必須達到基準值。

（3）湖泊規(guī)劃目標

按本標準制定的營養(yǎng)物基準值可以作為湖泊環(huán)境保護規(guī)劃目標，指導(dǎo)各地湖泊環(huán)境保護工作。

10

附錄A

（規(guī)范性附錄）

陸域生態(tài)系統(tǒng)健康狀況評估方法

本附錄規(guī)定了湖泊陸域生態(tài)系統(tǒng)健康狀況評估方法。

根據(jù)湖泊實際情況，從生態(tài)格局、生態(tài)功能和生態(tài)壓力三方面，評估湖泊集水區(qū)陸域生態(tài)系統(tǒng)健康

狀況，確定5項陸域生態(tài)系統(tǒng)健康評估指標，見表A.1。陸域生態(tài)系統(tǒng)健康評估指標解釋和計算方法見

表A.2。

表A.1陸域生態(tài)系統(tǒng)健康狀況評估指標和分級

標準分級與賦分（Xi）

指標權(quán)重

評估指標良好一般較差差

類型（Wi）優(yōu)秀N≥80

60≤N＜8040≤N＜6020≤N＜40N＜20

生態(tài)35~4525~3515~25

森林覆蓋率(%)0.3≥45＜15

格局（含35）（含25）（含15）

80~10060~8040~6020~40

植被覆蓋度(%)0.055＜20

（含80）（含60）（含40）（含20）

水源涵養(yǎng)

植被類型濕地（）林地（）草地（）耕地（）其他（）

生態(tài)功能指數(shù)0.0559070503010

3~55~1010~20

功能不透水面積（%）0.0550~3≥20

（含3）（含5）（含10）

10~2020~3030~40

土壤保持功能指數(shù)（%）0.135＜10≥40

（含10）（含20）（含30）

建設(shè)用地比例10~2020~3030~40

0.22＜10≥40

生態(tài)（%）（含10）（含20）（含30）

壓力10~2020~3030~40

農(nóng)田比例（%）0.18＜10≥40

（含10）（含20）（含30）

注：采用插值法計算各評估指標值，植被類型除外。

表A.2陸域生態(tài)系統(tǒng)健康狀況評估指標解釋和計算方法

評估指標指標解釋計算公式

森林覆蓋率單位面積內(nèi)森林的垂直投影面積所占百分比林地/陸域總面積

（林地草地）陸域總

植被覆蓋度單位面積內(nèi)植被的垂直投影面積所占百分比+/

面積

水源涵養(yǎng)按照植被類型的賦分乘以植被類型占流域面積百分植被類型的賦分植被

植被類型×

功能指數(shù)比類型面積/流域面積

不透水面是指水不能通過其下滲到地表以下的人工（城鎮(zhèn)工礦交通用

不透水面積+

地貌物質(zhì)地）/陸域總面積

土壤侵蝕是植被、土壤、地形、土地利用及氣候等中度及以上程度土壤

土壤保持功能指數(shù)

因素共同作用的結(jié)果侵蝕面積/陸域總面積

建設(shè)用地比例反映陸域的人為景觀空間組成及格局

建設(shè)用地面積/陸域總

建設(shè)用地比例狀況，對陸域自然生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動

面積

產(chǎn)生較大阻礙

農(nóng)田比例農(nóng)田比例反映陸域的人為景觀空間組成及格局狀況耕地面積/陸域總面積

11

陸域生態(tài)系統(tǒng)健康狀況評估指數(shù)值計算公式：

n

（）

ILWiXiA.1

i1

式中：陸域生態(tài)系統(tǒng)健康指數(shù)值，無量綱；

IL——

陸域生態(tài)系統(tǒng)健康評估指標權(quán)重，無量綱；

Wi——

陸域生態(tài)系統(tǒng)健康評估指標值，無量綱。

Xi——

通過分值的大小，將陸域生態(tài)系統(tǒng)健康狀況分為優(yōu)秀（）、良好（）、一般

ILIL8060IL80

（）、較差（）、差（）。

40IL6020IL40IL20

12

附錄B

（規(guī)范性附錄）

參照湖泊篩選技術(shù)方法

本附錄規(guī)定了參照湖泊篩選技術(shù)方法。

采用集對分析-模糊綜合評價法（SPA-FCE）對候選參照湖泊進行評價。

（1）候選參照湖泊評價指標與分類標準見表B.1。對應(yīng)各指標的樣本數(shù)據(jù)集記為{xij|i=1，2，…，n，

j=1，2，…，m}，其中n和m分別為評價樣本數(shù)目和評價指標數(shù)目。湖泊狀態(tài)分為6個評價類別，分

別為1類：理想的流域和湖泊狀態(tài)，沒有人為活動擾動；2類：優(yōu)良的流域和湖泊狀態(tài)，人為活動擾動

較??；3類：臨界的流域和湖泊狀態(tài)，有一定的人為活動干擾；4類：低于臨界流域和湖泊狀態(tài)的湖泊，

人為活動擾動較大；5類：流域和湖泊狀態(tài)較差；6類：流域和湖泊狀態(tài)非常差，人為活動擾動貫穿整

個流域和湖泊。

在一個特定的區(qū)域內(nèi)，如果1類或2類湖泊過少，則3類湖泊可作為參照湖泊，1類和2類參照湖

泊代表“受人為活動擾動非常小且維持最佳用途”的湖泊，3類湖泊代表“受人為活動擾動較小且維持一

定用途”的湖泊。參照湖泊評價指標和類別限值用S表示{skj|k=1~6，j=1~m}。

表B.1候選參照湖泊評價指標與類別

自然植被，如

森林、草地、最小湖岸農(nóng)業(yè)用地（占點源排放（占最小全部棲城市用地（占

評價類別

濕地（占流域帶寬度（m）流域的%）流量的%）息地得分流域的%）

的%）

1類8050＜100＞900

2類6550＜20＜5＞70＜15

3類5050＜30＜5＞70＜15

4類4030＜40＜10＞60＜20

5類3020＜50＜10＞50＜30

6類2010＜70＜10＞40＜30

（2）用集對分析（SPA）計算指標j情況下樣本i與評價類別k之間的單指標聯(lián)系度uijk，其中i=1~n，

j=1~m，k=1~6。聯(lián)系度用公式（B.1）計算。

uabIcJ（B.1）

式中：a、b和c——同一度、差異度和對立度，均為非負值，且滿足a+b+c=1；

I——差異度系數(shù)，在[-1，1]中取值。當I取-1和1時，b值確定；I接近于0時，b值不

確定性增強；

J——對立度系數(shù)，一般取-1。

uijk用公式（B.2-B.7）計算。

13

uij11

uij212(s1jxij)/(s1js0j)

uij31(xs)（B.2）

ij1j

uij41

u1

ij5

uij61

uij112(xijs1j)/(s2js1j)

uij21

uij312(s2jxij)/(s2js1j)(sxs)（B.3）

1jij2j

uij41

u1

ij5

uij61

uij11

uij212(xijs2j)/(s3js2j)

uij31(sxs)（B.4）

2jij3j

uij412(s3jxij)/(s3js2j)

u1

ij5

uij61

uij11

uij21

uij312(xijs3j)/(s4js3j)(sxs)（B.5）

3jij4j

uij41

u12(sx)/(ss)

ij54jij4j3j

uij61

uij11

uij21

uij31(sxs)（B.6）

4jij5j

uij412(xijs4j)/(s5js4j)

u1

ij5

uij612(s5jxij)/(s5js4j)

uij11

uij21

（）

uij31(s5jxijs6j)B.7

uij41

u12(xs)/(ss)

ij5ij5j6j5j

uij61

式（B.2~B.7）中，s0j為各指標1級評價標準的下限值（取0）。

（3）計算各指標權(quán)重wj

對兩兩指標間的評價重要性進行比較，建立模糊互補判斷矩陣，需滿足：，

P(pij)mm0pij1

14

。

pijpji1

式中，為評價指標數(shù)目，表示指標優(yōu)于指標的程度。當時，表示指標比指標

mpijijpij>0.5ij

重要，且越大，指標比指標越重要；反之亦然。若不具有滿意的一致性，則需要修正。設(shè)

pijijPP

的修正判斷矩陣為，各指標的權(quán)重仍記為，則稱使下式最小的為的最優(yōu)

Q{qij}mmQ{wj|j=1~m}QP

模糊一致性判斷矩陣：

mmmm

22（）

minCIC(m)|qijpij|/m|0.5(m1)(wiwj)0.5qij|/mB.8

i1j1i1j1

s.t.1-qji=qij[pij-d，pij+d][0，1]（i=1~m，j=i+1~m），qii=0.5（i=1~m）

m

（），

wj0j=1~mwj1

j1

式中，目標函數(shù)CIC（m）為一致性指標系數(shù)；d為非負參數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗可從[0，0.5]內(nèi)選?。黄溆?/p>

符號同前。

式（）中，權(quán)重（）和修正判斷矩陣的上三角矩陣元素為優(yōu)化指標，對

B.8wjj=1~mQ{qij}mmm

階模糊互補判斷矩陣P共有m（m+1）/2個獨立的優(yōu)化指標。式（B.8）的CIC（m）值越小，則P的

一致性程度越高；當取全局最小值CIC（m）=0時，則Q=P，此時判斷矩陣P具有完全一致性。根據(jù)

m

約束條件，該全局最小值唯一，從而確定指標權(quán)重。

wj1wj

j1

（）樣本與評價類別之間的綜合聯(lián)系度用公式（）計算。

4ikuikB.9

m

（）

uikwjuijk(i1~n,k1~6)B.9

j1

（5）樣本i隸屬于模糊集“評價類別k”的隸屬度vik用公式（B.10）計算。

（）

vik0.50.5uik(i1~n,k1~6)B.10

（6）樣本i的評價類別hi用公式（B.11）計算。

6v6

ik（）

hi6kvikk(i1~n)B.11

k1k1

vik

k1

式中：hi——樣本i的評價類別；

歸一化相對隸屬度。

vik——

15

附錄C

（規(guī)范性附錄）

拐點分析法

本附錄規(guī)定了貝葉斯拐點分析法和非參數(shù)拐點分析法。

（1）貝葉斯拐點分析法

假設(shè)個樣本的響應(yīng)指標取自序列隨機指標的隨機樣本，這些隨機指標屬于參

ny1,,ynY1,,Yn

數(shù)的同一個分布。

如果指標值在（）點發(fā)生變化，那么就是隨機指標的一個拐點：

r1rnrY1,,Yn

Y,,Y~(Y|)

1ri1（C.1）

Yr1,,Yn~(Yi|2)

式中：通用概率密度函數(shù)，。

——12

（2）非參數(shù)拐點分析法

采用偏差降低的方法對營養(yǎng)物指標值進行評價和非參數(shù)拐點分析。一組樣本的偏差是指單個樣本值

與組內(nèi)樣本平均值之間差異的平方和，用公式（C.2）計算。

n

2（C.2）

D(yk)

k1

式中：D——偏差；

n——樣本大??；

個響應(yīng)指標的均值。

——nyk

當響應(yīng)指標分成兩組時，兩個子組的偏差之和總會小于或等于總體偏差。每個可能的拐點偏差都會

減小。

（）

iD(DiDi)C.3

式中：數(shù)據(jù)的偏差；

D——y1,,yn

子組的偏差；

Di——y1,,yi

子組的偏差。

Di——yi+1,,yn

拐點為最大時對應(yīng)的值，。

riirmaxii

16

附錄D

（規(guī)范性附錄）

古湖沼學法

本附錄規(guī)定了采用古湖沼學法驗證擬定的營養(yǎng)物基準值。

具體驗證流程見圖D.1。

圖D.1古湖沼學法驗證營養(yǎng)物基準技術(shù)流程

（1）數(shù)據(jù)庫建立

數(shù)據(jù)庫包括現(xiàn)代硅藻-水環(huán)境數(shù)據(jù)庫和化石硅藻數(shù)據(jù)庫。前者包括湖泊硅藻數(shù)據(jù)和水質(zhì)數(shù)據(jù)。湖泊

硅藻數(shù)據(jù)采集表層沉積物（0.2~2cm）進行硅藻分析；湖泊水質(zhì)數(shù)據(jù)應(yīng)與硅藻樣本采集時間相對應(yīng)，需

涵蓋年變化數(shù)據(jù)。水質(zhì)指標包括物理指標（水深、面積、透明度、溫度等）和化學指標（電導(dǎo)率、pH

值、總磷、總氮等）?；柙鍞?shù)據(jù)庫通過沉積物柱芯硅藻分析獲取。

（2）環(huán)境梯度分析

采用主成分分析法對化學指標（pH值、電導(dǎo)率等）進行分析，揭示化學指標中的主要環(huán)境梯度，

并闡述各參數(shù)之間的關(guān)系；典型對應(yīng)分析用于分析硅藻組合與環(huán)境指標的關(guān)系，并檢測具有異常硅藻組

合的外溢樣本；降維對應(yīng)分析測試數(shù)據(jù)中硅藻組成的變化情況，通過梯度長度分析幫助選擇線性或單峰

型的數(shù)值分析方法，并探測潛在的環(huán)境梯度，檢測異常樣本點及屬種；平方弦距系數(shù)評價參照樣本和表

層樣本物種變化的程度。

（3）轉(zhuǎn)換函數(shù)建立

采用相似比較模型、最大似然模型、線性回歸模型和加權(quán)平均回歸與校正（或重建）模型，建立硅

藻-營養(yǎng)物定量轉(zhuǎn)換函數(shù)。

17

（4）轉(zhuǎn)換函數(shù)模型檢驗

采用誤差、最大實測值與推導(dǎo)值的相關(guān)系數(shù)、最小殘差等，檢驗轉(zhuǎn)換函數(shù)。

（5）營養(yǎng)物基準驗證

采用210Pb和137Cs對沉積物柱芯進行年代推斷，結(jié)合硅藻-營養(yǎng)物轉(zhuǎn)換函數(shù)重建過去不同年代的營

養(yǎng)物值，驗證擬定的湖泊營養(yǎng)物基準值。

18

目次

前言.........................................................................................................................................................................ii

1適用范圍.............................................................................................................................................................1

2規(guī)范性引用文件.............................................................................................................................