北運河下游典型河網區水體中氮磷分布與富營養化評價

單保慶，菅宇翔，唐文忠，等

目的：北運河下游河網區具有地勢平緩、閘壩多、水體流動緩慢、河渠湖庫化等特點，是我國北方典型的閘壩型河流。近年來，隨著區域經濟發展，人類活動日益劇烈，河流水體中營養元素質量濃度有上升趨勢，呈現富營養化風險。本文選擇北運河下游典型河網區為研究對象，通過為期1年的水質監控，揭示河網區河流水體中氮、磷營養鹽等指標的時空變化過程，并對其水體營養狀態進行評價。方法：研究區域為北運河下游典型河網區，總面積約400 km2，主要河流有北運河、鳳河、龍河、黃沙河、柳河干渠等，水流方向為自西北向東南。采樣共設置 16個點，根據河流位置分布和水流方向將其劃分為3個梯度采樣帶，包括進水帶（1-1～1-4）、河網帶（2-1～3-4）和出水帶（4-1～4-4）。從 2009年 12月—2010年11月，每月中旬采樣1次，樣品采集后用硫酸酸化保存，每次采樣前用YSI便攜式水質儀測定采樣點水體理化性質，包括pH、溶氧（DO）和氧化還原電位（ORP）。水體中營養鹽監測指標包括化學需氧量（COD）、總氮（TN）、氨氮硝氮總磷（TP）、活性磷酸鹽（SRP），均采用標準方法測定。利用對數型冪函數普適指數公式，計算研究區水體富營養化評價綜合指數（EI），并依據富營養狀態分級標準（貧：EI≤20；中：EI≤39.42；富：EI≤61.29；重富：EI≤76.28；極富：EI≤99.77），評價各采樣點水體所處的營養狀態。結果：北運河下游河網區水體pH和DO從河網區進水帶至出水帶均呈現增加趨勢，OPR基本保持不變，平均值分別為8.14、4.10 mg·L－1和379.35 mV；水體中COD質量濃度在18.05～80.00 mg·L－1之間，平均質量濃度為36.31 mg·L－1，空間分布差異性不明顯，且全年多數時間介于地表水Ⅳ類與V類標準之間。河網區水體中 TN平均質量濃度為 12.50 mg·L－1（NH+4-N占 67.41%），TP為1.45 mg·L－1（SRP占 80.81%），表明區域水體中氮、磷的生物可利用性高。河網區水體中氮、磷的時空分布特征明顯，TN和質量濃度隨季節變化特征趨于一致，稍有不同；TP和SRP質量濃度隨季節變化特征基本一致。從河網區進水帶至出水帶，水體中氮、磷質量濃度均呈逐漸下降趨勢，其中 TN、平均質量濃度分別從19.30、13.22 和 2.19 mg·L－1降至 7.98、4.45 和 1.50 mg·L－1；TP和 SRP分別從 1.95和 1.59 mg·L－1降至 1.11和0.91 mg·L－1。富營養化評價綜合指數表明，河網區水體在時空尺度上均處于“極富”營養狀態，但從進水帶至出水帶，EI值呈現逐漸下降趨勢，平均值從85.36降至80.33。北運河下游河網區水系發達，溝渠縱橫交錯。溝渠作為河網區水系重要組成部分，能夠通過其中的沉積物吸附、植物吸收、微生物降解等一系列自然凈化機制，截留水體中的氮、磷營養鹽，達到一定的水體自凈能力。結論：北運河下游河網區水體中氮、磷質量濃度嚴重超標，TN和TP平均質量濃度分別是地表水V類標準的 6.25和 3.62倍，且其生物可利用態所占比例很高。河網區水體中氮、磷時空分布特征明顯。在時間尺度上，水體中氮、磷質量濃度呈現季節性變化規律；在空間尺度上，水體中氮、磷分布特征相似，從進水帶至出水帶氮、磷質量濃度均呈逐漸下降趨勢。此外，河網區水體無論是時間尺度還是空間尺度，均處于“極富”營養狀態。

來源出版物：環境科學, 2012, 33(2): 352-358

入選年份：2015