觀山湖氮磷濃度與水質因子關系研究

張永航，李 梅，杜 瑩，蘇文麗

(貴州師范大學化學與材料科學學院，貴州貴陽 550001)

?

觀山湖氮磷濃度與水質因子關系研究

張永航，李 梅，杜 瑩，蘇文麗

(貴州師范大學化學與材料科學學院，貴州貴陽 550001)

氮磷濃度；不同形態；水質因子；相關性；觀山湖

觀山湖位于貴陽市觀山湖區，是貴陽市有名的濕地公園，占地366.67余hm2，其中生態濕地水體面積約40 hm2，是按照“自然、生態、大眾、和諧”的園林規劃設計理念，依托得天獨厚的水體、山丘、林木、野生動物等資源建設而成，是一個以濕地為特色，集觀賞游覽、文化娛樂、康體健身、科普教育等綜合功能于一體的原生態濕地公園。近年來，隨著觀山湖區經濟的不斷發展及人類活動的加劇，該濕地公園水體存在潛在的污染危險。因此，防止水體富營養化，加強水體環境質量監測，保護濕地水體環境質量具有重要意義。

氮磷濃度是評價水質營養化的重要指標之一，其與相關水質因子是解釋水質富營養化成因的重要因素[1]。水體中氮磷以各種形態存在，通過各種作用進行轉化，而不同水質因子在不同過程起著不同作用[2-3]，因此分析不同形態的氮磷與水質因子關系有利于深入了解氮磷在水中的轉化作用和影響因素。筆者通過對觀山湖水體氮磷含量及相關水質因子進行監測，分析了各種形態的氮磷與水質因子的相關性，旨在為解釋和防治水體富營養化及更好地保護觀山湖水質提供理論基礎。

1　材料與方法

1.1樣點布設與樣品采集根據觀山湖污染源疑似點，進出水口處、水流交匯處共設9個采樣點。樣品的采集與方法嚴格參照《水和廢水監測分析方法》進行。

1.3數據統計運用SPSS 19.0統計軟件對數據進行統計和分析。

2　結果與分析

圖1　TN、TP濃度的分布情況Fig.1　The distribution of TN，TP concentration

2.1水質參數濃度特征從圖1可以看出，TN、TP濃度的最大值分別為0.980和0.083 mg/L，最小值分別為0.680和0.029 mg/L，平均值分別為0.780和0.050 mg/L。水體富營養化是影響水體功能正常發揮的重要原因，在評價水體富營養化時，我國使用標準為：當TN小于1.000 mg/L，TP小于0.100 mg/L時，水體不會發生富營養化[4]。由此可見，各采樣點TN均小于1.000 mg/L，TP濃度也均小于0.100 mg/L，故該水質未達到富營養化發生條件。另外，藻類正常代謝需要的N/P值是7，當N/P值>7時，磷是可能的限制性營養鹽；當N/P的值<7時，氮是可能的限制性營養鹽[5]。觀山湖各采樣點的TN/TP在10.0以上，其平均值為20.3，據此判斷，觀山湖中磷為可能的限制性營養鹽，TP是浮游植物生長的限制因子，這表明藻類大量繁殖很大程度上受制于磷營養鹽的積累程度。

表1　水質因子的變化范圍及平均值

2.2氮濃度與水質因子的相關性分析及關系模型

2.2.1氮濃度與水質因子的相關性。在SPSS 19.0平臺下對氮素的不同形態與有機污染因子、理化因子、無機離子進行相關性分析，相關系數見表2、3。

表2　不同形態氮與水質因子的相關性系數

由表2可知，氮元素的各種形態與有機污染因子(BOD5、CODCr、DO)、理化因子(pH、T)、無機離子(Fe、Mn)相關性不顯著，氮素在湖泊水體中轉化情況比較復雜[6]，與這些因子之間的關系有待進一步研究。

表3　不同形態氮與營養鹽及葉綠素的相關性系數

注：*表示在0.05水平顯著相關，**表示在0.01水平上顯著相關。

Note：* stands for significant correlation at 0.05 level，** stands for extremely significant correlation at 0.01 level.

2.2.2氮各種形態與水質因子的關系模型。為更進一步找出氮濃度與水質因子的關系模型，故在SPSS 19.0的平臺下對氮的各個形態與水質因子濃度采用多元逐步回歸法進行分析，所得模型見表4。

表4　不同形態氮與水質因子的回歸方程

2.3各形態磷濃度與水質因子的相關性分析及關系模型

2.3.1磷濃度與水質因子的相關性及關系模型。在SPSS 19.0平臺下對磷濃度與有機污染指標、pH、溫度、無機離子及不同形態氮等進行相關性分析，結果見表5、6。

表5　不同形態氮與水質因子的相關性系數

由表5可知，氮元素的各種形態與有機污染因子(BOD5、CODCr、DO)、理化因子(pH、T)、無機離子(Fe、Mn)相關性不顯著，其中磷與鐵無相關性。磷素與氮素在湖泊水體中轉化情況比較復雜[8]，與這些因子之間的關系仍有待進一步研究。

由表6可知，DP、TN與Chla均在0.05顯著水平呈正相關，相關系數分別為0.715、0.707。磷是水體的重要營養成分之一，故磷的增多有利于水生植物的生長，葉綠素也相應增多。這與黃文鈺[9]研究的50個中國主要湖泊所得的葉綠素a含量與總磷呈顯著相關的結論相符。

表6　不同形態氮與營養鹽及葉綠素的相關性系數

注：*表示在0.05水平差異顯著。

Note：* stands for significant difference at 0.05 level.

TP與DP也呈顯著性正相關，相關系數為0.692。TP包括有機磷化合物和無機磷化合物，DP在水體中是重要的磷素來源，這可能是由于DP濃度與TP濃度具有正相關。

2.3.2磷各種形態與水質因子的關系模型。為了進一步確認磷與水質因子的關系模型，對其進行逐步回歸，所得模型見表7。

由表7可知，TP、DP濃度與Chla均存在較好的線性關系，該關系模型也能說明藻類大量繁殖很大程度上受制于磷營養鹽的積累程度。

表7　不同形態磷與水質因子的回歸方程

注：ρ(TP)表示總磷的濃度，ρ(DP)表示溶解性磷的濃度，ρ(Chla)表示葉綠素的濃度。

Note：ρ(TP).Total phosphorus concentration，ρ(DP).Dissolved phosphorus concentration，ρ(Chla).Concentration of chlorophyll.

3　結論

(1)從水體的水質特征分析可知，觀山湖水體未達到富營養化條件。根據TN/TP均值可知，TP可能是觀山湖浮游植物生長潛在的限制性因子。在用水質標準比較后得出，觀山湖水質總體良好，污染程度較小。因此，對觀山湖主要采取保護措施，控制氮磷的引入，特別是磷的引入。

[1]陳軍，權文婷，孫記紅.太湖氮磷濃度與水質因子的關系[J].中國環境監測，2011，27(3)：79-83.

[2]廖榮明，洪天求，李如忠.巢湖烔煬河水體氮磷營養物變化特征及成因分析[J].合肥工業大學學報(自然科學版)，2010，33(10)：1553-1557.

[3]曹英蘭，林建清，許美云.廈門龍舟三池水體氮磷的污染狀況及來源分析[J].集美大學學報(自然科學版)，2011，12(6)：103-106.

[4]羅固源，康康，朱亮.水體中TN/TP與藻類產生周期及產生量的關系[J].重慶大學學報(自然科學版)，2007，30(1)：142-146.

[5]趙超，于寧樓，戴偉，等．銀湖夏季葉綠素a與水質因子的相關分析及富營養化評價[J].安徽農業科學，2010，38(32)：18252-18254.

[6]孫志高，劉景雙，于君寶，等.N示蹤技術在濕地氮素生物地球化學過程研究中的應用進展[J].地理科學，2005，25(6)：762-768.

[7]鄒華，阮文權，陳堅.硝酸鹽作為生物除磷電子受體的研究[J].環境科學研究，2002，15(3)：38-41.

[8]PANT H K，REDDY K R，LEM ON E.Phosphorus retention capacity of root bed media of subsurface f low constructed wetlands[ J ].Ecological engineering，2001，17(4)：345-355.

[9]黃文鈺.中國主要湖泊葉綠素與總磷關系[J].污染防治技術，1997，10(1)：11-12.

Study on Relationship between Nitrogen,Phosphorus Concentration and Water Quality Factors in Guanshan Lake

ZHANG Yong-hang,LI Mei,DU Ying et al

(School of Chemistry and Materials Science,Guizhou Normal University,Guiyang,Guizhou 550001)

[Objective]The aim was to study the relationship between nitrogen,phosphorus concentration and water quality factors in Guanshan Lake.[Method]Based on the measurement results of nitrogen,phosphorus and relevant water quality factors in Guanshan Lake,the water quality features were analyzed,as well as the correlation between different forms of nitrogen and phosphorus concentrations in water and water quality factors.The relationship between nitrogen,phosphorus concentration and water quality factors was established by using the multiple stepwise regression equation.[Result]Nitrite nitrogen and total nitrogen was significantly negatively correlated.Nitrate nitrogen and chlorophyll a,total phosphorus and ammonia were significantly positively correlated.Ammonia nitrate was positively correlated with nitrate nitrogen and chlorophyll a,whose model is only related with chlorophyll a.Total phosphorus concentration and chlorophyll a,dissolved phosphorus,nitrate nitrogen was significantly positive correlation.Dissolved phosphorus was positively correlated with nitrate nitrogen and chlorophyll a,while total phosphorus and dissolved phosphorus iwa only related with chlorophyll a in its model.[Conclusion]The overall water quality of Guanshan Lake is good and has not reached the eutrophication.

Nitrogen and phosphorus concentration;Different forms;Water quality factors;Correlation;Guanshan Lake

貴陽市科技計劃項目(筑科合同[2012103]84號)。

張永航(1971- )，女，貴州貴陽人，副教授，碩士，從事環境化學研究。

2016-07-11

S 181.3;X 52

A

0517-6611(2016)25-097-03