黔江區小南海湖水中磷形態分布特征

張永江，黃曉容，張宗慶，羅永洪，宋衛華，周家華

（重慶市黔江區環境監測中心站，重慶 409000）

水體富營養化已成為全球水污染關注的焦點，成為主要環境問題之一。經濟合作與發展組織（OECD）研究表明，由磷濃度導致湖泊富營養化的幾率占80%［1］。磷是湖泊和河流中生物生長必不可少的營養物質，也是水體富營養化控制的關鍵性因子。當水體中磷濃度大于0.02 mg／L時，對水體的富營養化起著明顯的促進作用，造成水質透明度降低，嚴重時造成水華，危害水生生物生長，導致水質惡化［2］。在水體中，磷的化學形態主要有溶解態總磷（DTP）和顆粒態磷（PP），在不同的水環境條件下，溶解態的磷容易被浮游生物所利用，水體富營養化主要受正磷酸鹽的影響，水質溶解態的磷濃度越高，導致水體富營養化程度增加［3－4］。因此，研究水體中磷形態分布，對于有效控制水體富營養化的發生具有十分重要的意義。

小南海位于黔江區境內，其地理坐標為北緯29°38.37′，東經 108°44.28′，小南海流域面積為2.87 km2，總庫容為7 087萬m3，是國內保存最完整的一處古地震遺址。2001年被國家地震局命名為國家級地震遺址保護區和全國防震減災科普宣傳教育基地。2002年9月被重慶市國土資源和房屋管理局批準為市級地質公園。2004年3月，黔江小南海國家地質公園被中國國土資源部列為第3批國家地質公園。2009年被水利部列為國家水利風景區和國家濕地公園。

近年來，開展湖泊沉積物中磷的研究報道較多，主要集中研究總磷的空間分布及變化規律［5－7］。在重慶市范圍內，主要研究報道了長壽湖、長江和嘉陵江等水體中磷的形態研究報道［8－10］。隨著黔江區小南海旅游業和農村經濟的快速發展，小南海區域水質已呈下降趨勢。查閱文獻發現，無相關文獻報道小南海湖水中磷形態分析研究，為此，本文采集小南海區域8個代表性點位的湖水樣品，監測不同區域湖水中磷形態含量，研究磷形態分布特征，為控制小南海湖的富營養化和水域環境質量提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 采樣點布設

通過資料收集和考察，確定小南海湖周邊有代表性的區域設置8個采樣點，如小南海補水區域、城區飲用水取水點、河流匯入處等，采樣點具體位置及特點見表1。

表1 采樣點位置及特點

1.2 樣品采集與分析

用有機玻璃采樣器采集水樣，在小南海湖8個點位采集表層瞬時水樣，裝入潔凈塑料瓶。采樣時，現場用便攜式溶解氧儀器（HD25d），電導率儀（SG7梅特勒托利多）和p H儀（SG8梅特勒托利多）現場測得水溫、p H值、溶解氧（DO）和電導率等水質參數。

本研究采用國家或行業標準方法，水樣中磷形態包括總磷（TP）、可溶性正磷酸鹽（DP）和可溶性總磷酸鹽（DTP），有關操作和質量控制按HJ／T91－2002《地表水和污水監測技術規范》、《水和廢水監測分析方法》第4版中的A類，鉬銻抗還原光度法測定方法進行［11］。水中3種存在的磷形態測定流程圖見圖1。溶解性有機磷（DOP）和顆粒態磷（PP）分別由DOP＝DTP－DP和PP＝TP－DTP計算。現場測定參數見表2。

圖1 水樣中3種形態磷測定流程

表2 現場測得參數一覽表

2 結果與討論

2.1 湖水中TP、DTP和DP的含量

小南海湖水中不同采樣點TP、DTP和DP含量見圖2。

圖2 小南海湖水中不同采樣點TP、DTP和DP含量

由表2和圖2可以看出，小南海湖水中不同采樣點的平均水溫、p H值、DO和電導率分別為27.9℃、8.58、8.32 mg／L、127.1μS／cm，TP、DTP和DP的含量差異較大。整個采樣點位TP質量濃度范圍為0.017～0.029 mg／L，DTP質量濃度范圍為0.010～0.022 mg／L，DP質量濃度范圍為0.006～0.010 mg／L，TP滿足《地表水環境質量標準》（GB3838－2002）III類水質限制要求。1、3和6號采樣點TP濃度相對較高，主要原因：1號點位上游為小南海村和白礬溪匯入處，而且人口居住密度較大，分布有大量農田耕種區域，含磷化肥的大量使用，會向小南海湖中排入大量的生活和農業生產廢水；3號點位為小南海補水區域，補水來源于湖北咸豐縣，可能由于補水帶入了大量的磷進入小南海區域；6號點位為小南海風景區碼頭，由于近年來旅游業的快速發展，游客增加和農家樂等餐飲業的快速發展，而配套的旅游污染治理工作相應滯后，大量生活污水排入湖水區域，增加了碼頭區域TP含量。2號點區域在布設采樣點中磷形態濃度相對較低，主要原因是2號點濕地保護區村落居民較少，人為活動較少，引起該區域水體中磷濃度因素少，生態濕地保持良好，因此該區域各種磷形態濃度相對較低。

2.2 湖水中DTP和PP含量的變化

圖3表示小南海湖水中不同采樣點DTP和PP占TP的質量分數。

圖3 不同點位DTP、PP占TP的質量分數

由圖3明顯看出，各個采樣點的DTP的質量分數占主要部分，其中8號采樣點達到85.1%，6號采樣點最低為55.8%，2號和5號采樣點DTP和PP的質量分數差別較小。從小南海整個湖水采樣點布設來看，湖水中的TP以溶解態磷為主要存在形式，各個采樣點PP占TP的質量分數較小，因此，PP不是小南海湖水中TP變化的主要控制因素。

2.3 湖水中DP和DOP含量的變化

圖4表示小南海湖水中不同采樣點DP和DOP占DTP的質量分數。

圖4 不同點位DP、DOP占DTP的質量分數

由圖4明顯看出，除1和3號采樣點外，其余各采樣點中DP占DTP的質量分數較大，1號點DP和DOP各占50%，而3號點，DOP的質量分數達到73.0%，由此表明，小南海湖水中DTP主要以DP為主要形式存在。現有文獻報道天然水體中的有機磷能有效被浮游動植物分解利用［8］。而水體中DP容易被藻類直接利用，對水體富營養化起著重要的作用，7月為豐水期，溫度較高，有利于小南海沉積物中磷的釋放，再加上有機物的分解速率加快，使得小南海湖水中的DP含量較高。因此，控制水體中的DP含量，對防止小南海湖水水體富營養化起著重要的作用。

2.4 湖水中磷形態與水質參數的相關關系

對所有監測數據均采用SPSS軟件和Excel進行統計分析，正態性檢驗（Skewness偏度檢驗和Q－Q圖）結果發現，8個采樣點的各種磷形態數據和現場監測水質參數均不呈正態分布，故采用Daniel趨勢檢驗方法進行統計分析，將秩相關系數rs的絕對值與Spearman秩相關系數統計表中（顯著性水平a＝0.05或a＝0.01）的臨界值進行比較。

磷形態與現場水質監測參數的Spearman秩相關系數統計結果見表3。由表可以看出，磷形態PP含量和DO、電導率呈極顯著正相關，DP含量和p H呈極顯著正相關，其余磷形態和DO、p H和電導率均無顯著相關性。由于電導率是表示溶液中傳導電流的能力，其大小與水體中鹽離子的濃度和類型有關，由PP含量和電導率呈極顯著正相關，能夠間接反映出小南海湖水中溶解性磷鹽離子的含量對湖水電導率的貢獻較大。p H值監測結果表明，小南海湖水區域水體總體呈弱堿性，表明湖水沒有出現酸化現象。

表3 磷形態與水質參數的相關系數

2.5 小南海湖水TP月變化分析

黔江區城區飲用水源取水點位于5號點，因此，選取5號點為分析小南海湖水TP的年際變化。數據選取黔江區環境監測中心站2012年8月至2013年7月的監測數據進行分析統計（見圖5）。

圖5 小南海湖水TP的年際變化

由圖5可以看出，小南海湖水中TP隨月份變化幅度較大，在2013年5月，TP濃度值最小，7月份達最大，統計月份TP的濃度均滿足《地表水環境質量標準》（GB3838－2002）II類水質湖泊限制要求，但從圖5中可以觀察到，小南海取水點區域TP的濃度呈增長趨勢，由于小南海旅游的開發，景區基礎設施建設的加快，尤其是取水點區域正在加快農家樂場所的建設，湖水中排入廢水增加，在加上6、7月份暴雨增加，雨水沖刷將農業耕作區域中磷帶入湖水中，導致該區域TP含量增加。因此，必須加強小南海湖水區域范圍內的生態環境保護力度，確保飲用水環境質量安全。

3 結 論

（1）小南海湖水區域布設8個采樣點的TP、DTP和DP的含量差異較大，質量濃度范圍分別為0.017～0.029、0.010～0.022和0.006～0.010 mg／L，湖水中的TP以溶解態磷（DTP）為主要存在形態，DTP主要以DP為主要形態存在。

（2）從布設采樣點磷形態分析來看，1、3和6號采樣點TP濃度相對較高，表明該區域磷形態受周圍環境的影響較大。

（3）湖水中磷形態PP含量和DO和電導率呈極顯著正相關，DP含量和p H呈極顯著正相關，其余形態與p H、DO和電導率無明顯相關性，表明湖水中磷形態及含量受環境影響機理非常復雜。

（4）黔江城區飲用水取水點TP含量隨月份變化幅度較大，初步判斷TP濃度變化呈增長趨勢。

［1］謝 平.論海藻碎花的發生機制：從生物進化、生物地球化學和生態學觀點［M］.北京：科學出版社，2007：30－76.

［2］彭近新.水質富營養化與防治［M］.北京：中國環境科學出版社，1988.

［3］李大鵬.底泥再懸浮對磷的吸附和不同形態磷轉化的影響研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工業大學，2008.

［4］蒙 飛，袁秀順.天然水中溶解態磷化合物的化學形態分析［J］.環境科學，1987，18（4）：73－77.

［5］袁和忠，沈 吉，劉恩峰，等.太湖水體及表層沉積物磷空間分布特征及差異性分析［J］.環境科學，2010，31（4）：954－960.

［6］林悅涓，吳 峰，鄧南圣.武漢東湖上覆水和沉積物中磷形態的垂直分布特征［J］.農業環境科學學報，2005，24（6）：1 152－1 156.

［7］楊學芬，熊邦喜，楊明生.武漢南湖水體及沉積物不同形態磷的季節變化［J］.應用生態學報，2008，19（9）：2 029－2 034.

［8］舒 瑩，張進忠，魏世強，等.長壽湖水中磷形態的季節性變化特征［J］.水土保持學報，2011，25（5）：172－176.

［9］金相燦，周莉萍，盧少勇，等.重慶市長壽湖水體磷空間分布與變化規律［J］.環境科學與技術，2010，33（6E）：141－143.

［10］羅以生，呂平毓，陳 虎.長江、嘉陵江重慶主城區段懸浮泥沙與總磷濃度相關性分析［J］.三峽環境與生態，2012，34（6）：14－16.

［11］國家環境保護總局《水和廢水監測分析方法》編委會.水和廢水監測分析方法［M］.4版.北京：中國環境科學出版社，2002：243－250.