興凱湖水域水體氮、磷含量特征及潛在性富營養化評價*

盧 玲，趙彩霞，陳中祥，王海濤，戰培榮

（中國水產科學研究院黑龍江水產研究所，黑龍江哈爾濱150070）

興凱湖是中俄兩國最大的淡水湖，地處我國東北邊陲，在烏蘇里江上游位于132°00′～132°00′E,44°30′～45°30′N之間，興凱湖為中俄界湖，湖略呈橢圓形；湖面以松阿察河口與白棱河口主航道連線為界，北側屬中國，南側屬俄羅斯。湖面國界長70km，總面積約為4380km2,其中我國境內約1200km2,海拔69m,湖水最深處達10m,平均水深約4m；湖底平坦泥沙底質；湖水由東北溢出至松阿察河，最后流入烏蘇里江。興凱湖具有獨特的水域生態系統和豐富魚類資源。也是我國較大的漁業生產基地。本文根據2001年5月、7月、9月對興凱湖進行的無機氮、磷營養鹽的調查資料，分析討論了營養鹽的含量變化特征，并采用何志輝等（1987）提出的以氮、磷營養鹽作為評價參數的富營養化評價模式[1，2]，對興凱湖的潛在性富營養化程度進行了評價，為掌握和了解興凱湖漁業資源現狀，對水環境的影響程度、保持水產養殖業的穩定可持續發展、合理開發利用興凱湖漁業資源提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 采樣點的設置

2001年5月、7月和9月春、夏、秋不同季節，根據興凱湖的生態環境特點，設興凱湖（我國境內）為主要漁業產區重點調查湖區（具有代表性的重點產魚區水環境設興凱湖檔壁鎮湖區為采樣點進行監測。）

1.2 樣品采集及分析

按《國家漁業水域水質標準》（GB11607-88）規定的方法[3]，采集水樣用5L的有機玻璃采水器采集表層（水面下0.5m處）和低層（距底部0.5m處）的混合樣品。聚乙烯采樣瓶取完水樣現場固定后，置于盛有冰塊的箱中低溫保存，帶回實室以備分析。分析項目NO3--N、NO2--N、NH4+-N和 PO43--P。

1.3 分析方法

NH4+-N采用納氏試劑比色法，NO3--N采用酚二磺酸比色法，NO2--N采用a-奈胺比色法，PO43--P用磷鉬藍法測定[4]。無機氮（DIN）含量為NO3--N、NO2--N、NH4+-N之和。

2 結果與討論

2.1 營養鹽含量及變化

2.1.1 無機氮

興凱湖（檔壁鎮）湖水中NO3--N、NO2--N、NH4+-N、PO43--P的監測結果見表1,興凱湖（檔壁鎮）湖區NH4+-N含量范圍為0.003～1.79mg/L，平均值0.791mg/L；該湖區NO3--N的含量范圍為0.055～0.215mg/L，平均值為0.142 mg/L；該湖區NO2--N的含量范圍為 0.014～0.067mg/L,平均值為0.067mg/L；興凱湖（檔壁鎮）湖區的無機氮營養鹽含量水平見表1。

表1 興凱湖水體中無機氮、磷營養鹽含量的季節變化Table 1 Seasonal variations of inorganic nitrogen and phosphorus in Xinkai Lake

從3種形態無機氮的百分組成情況看，興凱湖（檔壁鎮）湖區NO3--N、NO2--N和NH4+-N所占DIN的平均百分比分別為14.21%、6.71%和79.18%。興凱湖（檔壁鎮）湖水中無機氮的主要形態均以NH4+-N為主，其次是NO3--N,NO2--N最少，表明該湖區的湖水營養豐富,水質質量良好。

興凱湖（檔壁鎮）湖區無機氮的季節變化趨勢如表1。NO3--N的變化趨勢表現為夏季最高，其次秋季、春季較低；NO2--N的季節變化趨勢表現為夏、秋季的含量均很小，但在養殖前期（春季）最高；NH4+-N的季節變化趨勢表現為春季最高，其次夏季，秋季降到最低。興凱湖（檔壁鎮）湖區季節變化說明，興凱湖湖區營養鹽的季節變化主要受陸源污染、浮游植物的同化作用、沉積物釋放攜帶的養殖區污染物遷移等因素的調控。除受以上因素的影響外，還受控于養殖魚類的放養規律、餌料投喂量、養殖魚類的代謝活動以及殘餌分解等因素的綜合效應[5]。主要表現在：春季，水溫開始上升，微生物活動逐漸增強，加速了沉積物中有機物的分解速率。同時，養殖區的養殖活動開始活躍，殘餌及排泄物增多,NH4+-N含量表現在隨養殖活動強度的增加而增加，加之魚類旺盛的新陳代謝作用產生的內源性NH4+-N使該季節水體中NH4+-N含量達到最高,而大量消耗水中的無機氮，NO3--N的含量較少；夏季，光合作用增強，浮游植物繁殖旺盛，溶解氧比較充足，水體的硝化作用較強，因此使該季節水體中NO3--N的含量最高，同時NH4+-N含量有所減少；秋季，浮游植物對無機氮營養鹽的消耗減少，大部分養殖魚類已經收獲，剩余部分因為水溫降低，生命活動和代謝減弱，投餌量和排泄量也大大降低，使NH4+-N和NO3--N含量相應的降低。由于NO2--N的不穩定的特殊價態，它在湖水環境中總是主要作為硝化、反硝化過程以及植物體內硝酸鹽在硝化酶的作用下轉化為氨及氨基酸過程的中間產物而存在。在養殖區，NH4+-N的氧化或NO3--N的還原這兩種反應受生物的作用而活化[6],因此，湖水中NO2--N的濃度表現在生物活動最為旺盛的春季最高；可能是NO2--N主要是以NO3--N還原的形式存在，該季節NO3--N的含量較少。主要原因在于營養鹽調控機制的復雜性，興凱湖（檔壁鎮）湖區由于地形、水交換周期、陸源污染等調控因素的作用，所表現出來的變化趨勢并不相同[7]。

2.1.2 活性磷酸鹽

興凱湖（檔壁鎮）湖區PO43--P濃度的季節變化趨勢如表1。該湖區PO43--P濃度的變化范圍為0.095～0.196mg/L,平均值為0.145mg/L。該湖區的季節變化均表現為夏、秋季較高，春季低。春季，放養魚類的規模很小，投喂的餌料和魚類的排泄物也相對較少，而此時浮游植物開始復蘇，吸收利用水體的無機磷，造成春季PO43--P的含量較低；夏季，魚類生長迅速，生命代謝旺盛，投餌和排泄物均增加，雖然此時浮游植物的繁殖旺盛，會消耗掉水體中一部分PO43--P,但PO43--P的增加速率超過了浮游植物的利用極限，致使PO43--P在水中積累，含量迅速增加；秋季，養殖魚類繼續增長至最大，其排泄量和投餌量也隨之繼續增加，而浮游植物的生長開始下降，吸收利用的PO43--P也隨之下降，所以這個季節水體中PO43--P的含量逐漸減少。

2.2 湖水中N/P值

N/P比值是考察營養鹽結構的主要指標[8]。可見，浮游植物的生長繁殖對無機氮和磷酸鹽的攝取常用N/P值來判斷營養鹽的相對限制情況，N/P<16表明氮相對不足，N/P>16表明磷相對不足。

從表2可以看出，興凱湖（檔壁鎮）湖區水體的N/P的最低值出現在秋季為2.68，夏季的N/P值為9.18，到春季達到最大值為46.91，該湖區水體的N/P值的平均值為19.57，這表明興凱湖（檔壁鎮）水體缺磷，春季均以磷為浮游植物繁殖生長的限制因子。

2.3 水體潛在富營養化評價

關于富營養化的評價，目前國內外尚未有一個公認的原則、方法、指標可循。通常用的數學模式可歸納為3類：（1）單項指標評價法；（2）綜合指數評價法；（3）模糊數學綜合評價法。這些模式雖然各有其合理性的一面，但都未能揭示出營養鹽限制對富營養化的影響[9]以潛在性富營養化的概念為基礎，綜合考慮N、P對浮游植物的限制作用，參照我國湖泊營養類型分類營養級劃分原則[10]：貧營養型-N<0.2mg/L，P<0.02mg/L；富營養型-N>0.3mg,P>0.02mg/L。

本文運用該潛在性富營養化評價營養級劃分原則，對興凱湖（檔壁鎮）湖水的潛在性富營養化程度進行了評價，評價結果見表2。結果表明，興凱湖（檔壁鎮）湖區春、夏、秋季節均處于富營養水平，表明興凱湖（檔壁鎮）湖區的營養水平較高，水質質量良好。

表2 興凱湖水體潛在性富營養化程度Table 2 The potential eutrophication degrees in Xinkai Lake

3 結論

（1）興凱湖（檔壁鎮）湖區無機氮的季節變化趨勢如表1。NO3--N的變化趨勢表現為夏季最高，其次秋季，春季較低；NO2--N的季節變化趨勢表現為夏、秋季的含量均很小，但在養殖前期（春季）最高；NH4+-N的季節變化趨勢表現為春季最高，其次夏季，秋季降到最低。興凱湖（檔壁鎮）湖區養殖活動和浮游植物的生長狀況是氮、磷、營養鹽季節變化的主要調控因素。

（2）興凱湖（檔壁鎮）湖區水體N/P值季節性變化規律：該湖區水體N/P的最低值出現在秋季為2.68，夏季的N/P值為9.18，到春季達到最大值為46.91，該湖區水體的N/P值的平均值為19.57；結果表明，興凱湖（檔壁鎮）養殖水域水體缺磷，春季均以磷為浮游植物繁殖生長的限制因子。

（3）潛在性富營養化評價結果表明，興凱湖（檔壁鎮）湖區的水質營養豐富，水質質量良好。

［1］何志輝.中國湖泊和水庫營養分類［J］.大連水產學院學報，1987，（1）：1～10.

［2］蔡慶華.湖泊富營養化綜合評價方法［J］.湖泊科學，1997，9（1）：89～96.

［3］國家漁業水域水質標準［S］.GB11607～88.

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