太湖流域上游水源性水庫(kù)水體脫氮潛力時(shí)空變化特征及其管理意義
——以天目湖沙河水庫(kù)為例*

王子聰,許 海**,朱廣偉,朱 慧,2,張錚惠

(1:中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所,湖泊與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,南京 210008) (2:江南大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院,無(wú)錫 214122) (3:江蘇省無(wú)錫市河湖治理和水資源管理中心,無(wú)錫 214031)

自20世紀(jì)以來(lái),人類活動(dòng)加劇使得大量營(yíng)養(yǎng)元素輸入自然水體,加速了水體富營(yíng)養(yǎng)化。目前,水體富營(yíng)養(yǎng)化及其引起的有害藻類水華已成為全球性的水環(huán)境問(wèn)題,嚴(yán)重威脅著人們的飲水安全[1-2]。2007年由藍(lán)藻水華引起的無(wú)錫水危機(jī)事件,給人們敲響了水資源保護(hù)的警鐘[3]。水庫(kù)作為人類重要的可調(diào)控資源,其在調(diào)洪削峰、發(fā)電、灌溉、供水等方面起著重要作用[4]。2016年由水利部印發(fā)的《全國(guó)重要飲用水水源地名錄》,其中超4成為水庫(kù),水庫(kù)的飲用水功能日益凸顯,因此水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化控制對(duì)國(guó)家飲用水安全保障意義重大。

氮和磷被認(rèn)為是水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要控制因子,湖泊富營(yíng)養(yǎng)化治理采取控氮還是控磷策略一直是湖沼界爭(zhēng)論不斷的話題[5-6]。Schindler等[7]在加拿大227實(shí)驗(yàn)湖開(kāi)展的為期37年的全湖實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),控氮會(huì)誘導(dǎo)固氮藍(lán)藻大量生長(zhǎng),認(rèn)為湖泊富營(yíng)養(yǎng)化治理應(yīng)主要控制磷的輸入。然而,新近的很多研究顯示,在一些淡水湖泊,氮也是限制因子,而且氮的限制常常伴隨著水體的富營(yíng)養(yǎng)化[8-11]。水體脫氮(反硝化、厭氧氨氧化)過(guò)程是氮素循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),該過(guò)程可以將水體中的氮素最終轉(zhuǎn)化為 N2排出水體,是富營(yíng)養(yǎng)化水體氮素去除的重要途徑[12-13],Xu等[14]通過(guò)對(duì)太湖氮素長(zhǎng)期的收支平衡的計(jì)算表明,超50%的外源氮素通過(guò)脫氮過(guò)程被去除。作為脫氮過(guò)程的最終產(chǎn)物,水中溶解N2的多少可成為指征湖泊生態(tài)系統(tǒng)脫氮潛力的重要指標(biāo)[15],當(dāng)水體溶解性N2處于飽和狀態(tài)時(shí),意味著水體處于脫氮過(guò)程,當(dāng)水體溶解性N2處于不飽和狀態(tài)時(shí),表明生態(tài)系統(tǒng)處于固氮狀態(tài)[16]。因此,研究水體溶解性氮?dú)鉂舛群惋柡投鹊臅r(shí)空變化有助于深入了解生態(tài)系統(tǒng)的氮循環(huán)過(guò)程。然而,由于大氣高 N2背景值,使得過(guò)去直接測(cè)定水體的溶解性N2變得十分困難。目前,膜進(jìn)樣質(zhì)譜儀(MIMS)能夠直接測(cè)定水體中的溶解性氣體,具有測(cè)定速度快、精度高、樣本量小的優(yōu)點(diǎn)[17]。MIMS結(jié)合氮?dú)灞鹊姆椒ㄒ驯粡V泛應(yīng)用于水體溶解性氮?dú)獾臏y(cè)定[18-20]。

太湖流域是我國(guó)人口高度密集的地區(qū)之一,也是水庫(kù)分布最為集中的區(qū)域之一,這些水庫(kù)在保障區(qū)域供水安全方面具有極其重要的作用。太湖流域地形特點(diǎn)為西高東低,上游為丘陵山區(qū)地形,正面臨開(kāi)發(fā)強(qiáng)度持續(xù)增加,開(kāi)發(fā)方式和空間布局不合理,氮、磷污染及富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)嚴(yán)峻等眾多問(wèn)題[21]。天目湖沙河水庫(kù)位于太湖流域上游,是流域內(nèi)丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)綜合開(kāi)發(fā)的代表性區(qū)域,集供水、旅游和農(nóng)業(yè)于一體,承擔(dān)著供給溧陽(yáng)市近 70 萬(wàn)居民飲用水的重大任務(wù)[22]。天目湖沙河水庫(kù)與許多同屬流域上游的水源性水庫(kù)一樣,主要優(yōu)勢(shì)藻類為硅藻[23],藍(lán)藻生物量較低,具有固氮能力的束絲藻屬(Aphanizomenon)生物量在夏秋季節(jié)分別占當(dāng)季總生物量的8%與11%[24]。目前,關(guān)于太湖流域上游水源型水庫(kù)脫氮潛力及控制因素的研究較少,丘陵山區(qū)水庫(kù)是否有必要采取控氮措施控制富營(yíng)養(yǎng)化還不清楚。本研究選取太湖流域上游丘陵山區(qū)天目湖沙河水庫(kù)為研究對(duì)象,于水庫(kù)的入湖口、湖心區(qū)以及壩前布設(shè)采樣點(diǎn),連續(xù)一周年逐月采集水庫(kù)內(nèi)3個(gè)點(diǎn)位的表層、中層及底層水樣,并利用膜接口質(zhì)譜儀測(cè)定水體氮?dú)夂?計(jì)算氮?dú)怙柡投?分析其時(shí)空變化及影響因素。研究結(jié)果對(duì)深入了解太湖流域上游水源型水庫(kù)水體氮循環(huán)具有重要意義,可為丘陵山區(qū)水庫(kù)的氮素管理及富營(yíng)養(yǎng)化控制提供科學(xué)支撐。

1 材料與方法

1.1 沙河水庫(kù)概況與樣點(diǎn)布設(shè)

天目湖沙河水庫(kù)(31°18′N,119°25′E)是江蘇省內(nèi)一座大(Ⅱ)型水庫(kù),位于太湖流域最西端。沙河水庫(kù)地處亞熱帶季風(fēng)區(qū),冬季平均氣溫在0℃以上,全年平均氣溫為15.8℃;受梅雨與臺(tái)風(fēng)的影響,降雨多集中于夏秋季節(jié),年均降雨量為1000～1600 mm[21,24]。水庫(kù)呈南北走向,上游水深僅2 m左右,最大水深在壩前約為13 m,整個(gè)水庫(kù)面積約為12 km2,最大蓄水量為1.1×108m3。沙河水庫(kù)是溧陽(yáng)市的重要水源地,為大約 70萬(wàn)人供水,春夏季藻類的快速增殖使得水庫(kù)水質(zhì)快速下降,威脅著供水安全[22]。

由于水庫(kù)是一種半人工半自然的水體,其同時(shí)具有河流和湖泊的特性[4],根據(jù)Kimmel等[25]對(duì)水庫(kù)在水平方向上的劃分,可將水庫(kù)分為河流區(qū)、過(guò)渡區(qū)以及湖泊區(qū)。因此,分別在水庫(kù)的河流區(qū)(上游)、過(guò)渡區(qū)(湖心區(qū))以及湖泊區(qū)(壩前)設(shè)TM10、TM6、TM1共3個(gè)采樣點(diǎn)位進(jìn)行樣品采集(圖1),采樣點(diǎn)位多年平均水深分別為2、8及12 m。

圖1 采樣點(diǎn)位分布Fig.1 Distribution of sampling sites

1.2 樣品采集

2021年2月-2022年1月,每月月中在天目湖沙河水庫(kù)布設(shè)的3個(gè)采樣點(diǎn)位進(jìn)行樣品采集。其中TM1、TM6分別采集水深0.5 m的表層水樣、實(shí)測(cè)水深一半的中層水樣以及沉積物上方0.5 m的底層水樣,TM10由于水深較淺,僅采集表層0.5 m水樣。同時(shí),于2021年9月與12月在每個(gè)采樣點(diǎn)使用彼得森沉積物采集器采集表層沉積物。

在每個(gè)采樣點(diǎn)位使用深層采水器(Uwietc,奧地利)采集5 L水樣,根據(jù)陳能汪等[18]提出的方法,使用蠕動(dòng)泵將水樣緩慢分裝至12 mL的 Labco頂空進(jìn)樣瓶中,并使用注射器注射0.1 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的ZnCl2以停止微生物反應(yīng),每層水樣保留3個(gè)平行。取1 L水樣,用10 mL魯哥試劑固定,用于藻類群落結(jié)構(gòu)分析,其它水樣放置于低溫避光的保溫箱中保存并在4 h內(nèi)帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行后續(xù)的處理與分析。現(xiàn)場(chǎng)使用已校準(zhǔn)的多參數(shù)水質(zhì)測(cè)定儀(YSI 6600 V2,美國(guó)Yellow Stone公司)測(cè)定每個(gè)采樣點(diǎn)的剖面水溫(1 m深度間隔)、pH、溶解氧(DO)等理化性質(zhì)。使用超聲波探測(cè)儀測(cè)量水深(WD),用直徑 30 cm 的賽氏盤測(cè)定水體透明度(SD)。氣溫與降雨數(shù)據(jù)由中國(guó)科學(xué)院南京與地理湖泊研究所天目湖生態(tài)觀測(cè)站提供。

1.3 樣品分析

1.4 膜接口質(zhì)譜儀及氮?dú)灞鹊膬?yōu)勢(shì)

膜接口質(zhì)譜儀(membrane inlet mass spectrometer, MIMS)是可以快速準(zhǔn)確測(cè)定水中溶解性氣體的儀器,其具有測(cè)定速度快(每小時(shí)20～30個(gè)樣品)、精度高(N2、Ar<0.5%)、樣本量小(<10 mL)以及操作步驟簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)[17]。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),水樣首先通過(guò)蠕動(dòng)泵進(jìn)入水浴槽,快速調(diào)節(jié)溫度;隨后,水樣中的氣體通過(guò)半透膜進(jìn)入液氮冷阱以去除水蒸氣;最后,氣體進(jìn)入四級(jí)質(zhì)譜儀分別測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量為28、40的氮?dú)?N2)和氬氣(Ar)[26,30]。

由于水中溶解的N2受物理(溫度、鹽度、壓力)、生物(脫氮作用、固氮作用)方面的影響,直接利用MIMS測(cè)定水中溶解性氮?dú)饪赡艽嬖谳^大的誤差,而Ar作為一種惰性氣體,其在水中的溶解度僅受物理因素影響,因此利用MIMS測(cè)定兩者之比(N2∶Ar)的結(jié)果更加準(zhǔn)確(<0.05%)[17],再將所測(cè)N2∶Ar與相應(yīng)條件下的理論Ar相乘即可獲得水中溶解的氮?dú)鉂舛取?/p>

1.5 水體氮?dú)怙柡投扔?jì)算

水體中溶解的氮?dú)怙柡统潭瓤捎脕?lái)探究湖庫(kù)脫氮能力[15],具體公式為:

N2saturation=N2actual/N2theoretical

(1)

N2actual=N2∶Ar actual ratio × Ar theoretical

(2)

式中,N2saturation代表水體氮?dú)怙柡投?N2actual為水體溶解氮?dú)獾膶?shí)際值; N2theoretical、Ar theoretical分別為N2與Ar在對(duì)應(yīng)溫度、壓力以及鹽度條件下的理論飽和溶解度; N2∶Ar actual ratio為MIMS測(cè)得樣品的實(shí)際N2∶Ar值。由于MIMS在測(cè)定過(guò)程中存在基線漂移,故實(shí)測(cè)N2∶Ar值需要進(jìn)行校正:

N2∶Ar actual ratio=(N2∶Ar)Theory/(N2∶Ar)Standard×(N2∶Ar)sample

(3)

式中,(N2∶Ar)Theory為Weiss[31]提出的標(biāo)準(zhǔn)水樣在20℃、0鹽度下的理論飽和值;(N2∶Ar)Standard是在以標(biāo)準(zhǔn)水樣所測(cè)N2∶Ar信號(hào)值建立的漂移回歸曲線(y=kt+b)的基礎(chǔ)上,對(duì)應(yīng)樣品測(cè)定時(shí)刻t所得的N2∶Ar值;(N2∶Ar)sample為樣品實(shí)測(cè)N2∶Ar值。本研究中,氮?dú)怙柡投?1表示水樣溶解的N2處于過(guò)飽和狀態(tài),反之表示未飽和。

1.6 統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)分析使用SPSS 23.0,繪圖軟件使用ArcMap 10.2、Origin 2021。

2 結(jié)果

2.1 沙河水庫(kù)水質(zhì)季節(jié)變化特征

天目湖沙河水庫(kù)水質(zhì)月變化如表1所示,TN、TP、CODMn及SS變異系數(shù)范圍為0.18～0.32,主要受夏秋季節(jié)集中的降雨影響;Chl.a濃度和束絲藻屬生物量呈現(xiàn)極強(qiáng)的時(shí)間分異性,變異系數(shù)分別為0.66和1.20。具體的,TN濃度全年均值為0.85 mg/L,滿足Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)(GB 3838-2002,下同),夏秋季節(jié)較低,但在8月出現(xiàn)一個(gè)峰值;TP濃度呈現(xiàn)春末、秋初的雙高特征,除9月峰值外,其余月份均屬于Ⅲ類水;CODMn濃度年均值為2.48 mg/L,全年各月均處在Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi);SS濃度年均值為8.24 mg/L,無(wú)明顯季節(jié)性差異。Chl.a濃度總體偏高,從春季開(kāi)始便持續(xù)升高,并在6月達(dá)到峰值,9月為全年最高值(44.16 μg/L), 全年均值為17.97 μg/L,其中有4個(gè)月的Chl.a濃度超過(guò)20 μg/L。固氮藍(lán)藻僅檢出束絲藻屬,其從5月開(kāi)始增殖,并在10月達(dá)到峰值(8.37 mg/L),隨后在11月迅速下降至0.60 mg/L,與多年相比其峰值及峰值期均有增強(qiáng)[24]。

表1 天目湖沙河水庫(kù)水質(zhì)月變化*Tab.1 Monthly variation of water quality in Shahe Reservoir

圖2 沙河水庫(kù)氮形態(tài)月變化Fig.2 Monthly variation of nitrogen forms in Shahe Reservoir

2.2 沙河水庫(kù)氮素空間變化特征

2.2.1 水平空間變化 如圖3所示,沙河水庫(kù)TN濃度在上半年表現(xiàn)為上游高于中下游,而下半年無(wú)明顯空間差異。將TN分為PN與DTN來(lái)看,PN年均濃度為0.24 mg/L,存在明顯的上游輸入現(xiàn)象,上游輸入量全年呈“M”型變化,7月由于采樣前極少的降雨使得入湖口濃度略低于中下游。DTN年均濃度為0.63 mg/L,沒(méi)有明顯的空間差異,5-7月較低的DTN濃度則是脫氮反應(yīng)消耗增加所致,8月前的大量降雨使得該月DTN濃度達(dá)到全年最高值。

圖3 沙河水庫(kù)氮素各月水平變化Fig.3 Horizontal variation of nitrogen in Shahe Reservoir

圖4 沙河水庫(kù)TM1(左)和TM6(右)各月TN和DIN的垂向變化Fig.4 Vertical variation of TN and DIN of sites TM1 (left) and TM6 (right) in Shahe Reservoir

2.3 氮?dú)怙柡投茸兓?/h3>

2.3.1 水平空間變化 天目湖沙河水庫(kù)各月氮?dú)怙柡投热鐖D5所示。總體而言,沙河水庫(kù)全庫(kù)有8個(gè)月呈氮飽和或過(guò)飽和狀態(tài)(N2saturation≥ 1),2021年2、7、11月以及2022年1月各層水體存在明顯氮不飽和情況,水庫(kù)年均氮?dú)怙柡投葹?.997,整體接近于飽和狀態(tài)。從時(shí)間上看,隨著氣溫的回升,氮?dú)怙柡投乳_(kāi)始上升,水體呈氮?dú)膺^(guò)飽和狀態(tài),隨后逐漸下降并在冬季轉(zhuǎn)變?yōu)椴伙柡蜖顟B(tài);從空間上看,氮?dú)怙柡投瘸视缮嫌蜗蛳掠芜f增的現(xiàn)象,即TM1>TM6>TM10。

圖5 沙河水庫(kù)的氮?dú)怙柡投菷ig.5 N2 saturation saturation of Shahe Reservoir

2.3.2 垂向空間變化 TM1、TM6點(diǎn)位的氮?dú)怙柡投却瓜蜃兓鐖D6所示,由于2021年2月未對(duì)TM1及TM6點(diǎn)位分層采集氣體樣品,故只針對(duì)2021年3月-2022年1月這11個(gè)月進(jìn)行結(jié)果展示。兩個(gè)點(diǎn)位的氮?dú)怙柡投却瓜蜃兓嗨?均在夏季存在明顯的分層,即底層氮?dú)怙柡投让黠@高于表層,而其它季節(jié)各層混合較為均勻。TM1在6月的表層與底層氮?dú)怙柡投认嗖钸_(dá)0.072,是連續(xù)觀測(cè)以來(lái)所監(jiān)測(cè)到的表底層最大差值,TM6表底層最大差值為0.033。

圖6 沙河水庫(kù)TM1(左)、TM6(右)點(diǎn)位各月氮?dú)怙柡投鹊拇瓜蜃兓疐ig.6 Monthly vertical variation of N2 saturation of sites TM1 (left) and TM6 (right) in Shahe Reservoir

3 討論

3.1 降雨對(duì)沙河水庫(kù)氮素變化的影響

太湖流域地處亞熱帶季風(fēng)區(qū),不論是梅雨季節(jié)的連續(xù)降雨又或是臺(tái)風(fēng)過(guò)境的強(qiáng)降雨,雖然能夠促進(jìn)流域土壤內(nèi)部的氮去除[32],但仍會(huì)將大量氮素帶入河流、水庫(kù),沖擊著水庫(kù)的水生態(tài)安全[33]。孫祥等[34]采用線性回歸等多因素統(tǒng)計(jì)分析指出,沙河水庫(kù)5-6月硅藻平均生物量與3-4月累積降雨量顯著相關(guān),說(shuō)明春季降雨能夠?qū)⒋罅繝I(yíng)養(yǎng)鹽沖刷帶入沙河水庫(kù)并引起水庫(kù)內(nèi)的硅藻異常增殖;太湖[35]亦或是同屬水源型水庫(kù)的周村水庫(kù)[36],強(qiáng)降雨均會(huì)帶來(lái)大量氮素,進(jìn)而引發(fā)藍(lán)藻水華。

圖7 沙河水庫(kù)降雨和氣溫的變化Fig.7 Changes of precipitation and temperature in Shahe Reservoir

3.2 沙河水庫(kù)氮?dú)怙柡投扔绊懸蛩胤治?/h3>

脫氮作用是氮循環(huán)的重要過(guò)程,其可將水中的DIN轉(zhuǎn)變?yōu)镹2并徹底脫離水體[12]。反硝化通常是脫氮的主要貢獻(xiàn)者,其在武漢東湖[13]、無(wú)錫太湖[39]等富營(yíng)養(yǎng)化湖泊貢獻(xiàn)率均能達(dá)到80%以上。脫氮作用產(chǎn)生的N2會(huì)首先溶入水體,這使得水體溶解性氮?dú)獬尸F(xiàn)過(guò)飽和 (N2saturation>1),李曉波等[30]與陳能汪等[40]已通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明利用MIMS結(jié)合N2∶Ar的方法能夠較好地反映水體的脫氮能力。固氮作用是水生生態(tài)系統(tǒng)從自然獲取氮的一種形式,主要分為自養(yǎng)細(xì)菌與異養(yǎng)細(xì)菌[41],其中固氮藍(lán)藻(自養(yǎng)細(xì)菌)通常被認(rèn)為是水體固氮的重要影響因素[42]。固氮藍(lán)藻的大量增殖會(huì)導(dǎo)致水體固氮能力增強(qiáng),進(jìn)而造成水體溶解性氮?dú)獾牟伙柡同F(xiàn)象(N2saturation<1)[43]。沙河水庫(kù)長(zhǎng)期以來(lái)浮游植物優(yōu)勢(shì)門類為硅藻門,夏季快速增殖的藍(lán)藻門中具有固氮能力的束絲藻屬占比較低[24],藍(lán)藻固氮能力較弱。

圖8 沙河水庫(kù)潛在脫氮速率與氮?dú)怙柡投鹊木€性擬合Fig.8 Linear fitting of potential nitrogen removal rate and N2 saturation in Shahe Reservoir

圖9 氮?dú)怙柡投扰c環(huán)境因子的相關(guān)性(圓點(diǎn)大小表示相關(guān)性大小;紅色為正相關(guān),藍(lán)色為負(fù)相關(guān);*表示相關(guān)性顯著,P<0.05;n=84)Fig.9 Correlation between N2 saturation and environmental factors

為進(jìn)一步探究氮?dú)怙柡投鹊挠绊懸蜃?篩選了與氮?dú)怙柡投蕊@著相關(guān)的TN、NH3-N、TP、SS、CODMn以及DO濃度進(jìn)行了主成分分析。主成分分析(圖10)顯示,氮?dú)怙柡投扰cTN、NH3-N以及DO呈顯著相關(guān),故選取了上述3個(gè)變量進(jìn)行了逐步多元線性回歸分析,由于TN與NH3-N存在共線性使得NH3-N被剔除,最終得到公式:氮?dú)怙柡投?0.026TN-0.002DO+0.995(P<0.01,R2=0.386),其中R2值較低可能是由于7月的異常現(xiàn)象使得水溫并未納入逐步多元線性回歸分析之中,以及能夠影響脫氮速率的DOC等指標(biāo)并未測(cè)定。上述公式表明充足的底物濃度以及厭氧環(huán)境能夠促進(jìn)水體溶解性氮?dú)怙柡?換言之,上述條件有利于脫氮反應(yīng)的進(jìn)行,這也是沙河水庫(kù)氮?dú)怙柡投鹊讓痈哂诒韺印⑾掠未笥谏嫌蔚闹饕颉Ｒ虼?在TN濃度充足的情況下,溫度升高、溶解氧下降使得沙河水庫(kù)夏秋季節(jié)的脫氮作用強(qiáng)于固氮,待溫度下降,脫氮作用減弱,冬季固氮作用成為主導(dǎo),水體呈現(xiàn)溶解性氮?dú)獠伙柡同F(xiàn)象。

圖10 沙河水庫(kù)氮?dú)怙柡投群铜h(huán)境因子的主成分分析Fig.10 Principal component analysis of N2 saturation and environmental factors in Shahe Reservoir

3.3 太湖流域上游水源型水庫(kù)氮素管理的啟示

水源型水庫(kù)的水質(zhì)好壞極大地關(guān)系到民生安全,尤其是位于太湖流域上游的水源性水庫(kù),其水質(zhì)優(yōu)劣更將直接影響到太湖的水質(zhì)安全,因此需要確切有效地控制太湖流域上游水源性水庫(kù)的富營(yíng)養(yǎng)化。在為期一年的調(diào)查中,沙河水庫(kù)5-10月的Chl.a濃度均大于18 μg/L,峰值達(dá)44.16 μg/L,藻類對(duì)水質(zhì)影響大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。朱廣偉等[48]指出,在沙河水庫(kù)這種硅藻型水庫(kù)中,建議將TN、TP濃度分別控制在1 mg/L與0.025 mg/L以抑制硅藻生長(zhǎng)。但在此次研究中,藻類風(fēng)險(xiǎn)較大的5-10月,僅有TN濃度小于1 mg/L (實(shí)際為0.85 mg/L),TP濃度則是建議控制線的1.32倍,說(shuō)明沙河水庫(kù)藻類在快速增殖時(shí)期更多地受到氮的限制,脫氮過(guò)程將水中氮素的快速脫除或是主要原因。針對(duì)沙河水庫(kù)這種夏秋季以脫氮為主的水源性水庫(kù),氮的流失對(duì)束絲藻的快速增殖誘導(dǎo)有限。因此,在脫氮作用成為主導(dǎo),水中氮素大量消耗時(shí),應(yīng)加大控制流域氮素輸入,將TN濃度控制在1 mg/L的安全線以內(nèi),最大程度地限制藻類生長(zhǎng);在冬季固氮作用成為主導(dǎo)時(shí),應(yīng)將注意力集中在氮、磷上,積極控制點(diǎn)源、面源排放,做到氮磷雙控,抑制水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化的發(fā)生,保障供水安全。

4 結(jié)論

1)天目湖沙河水庫(kù)水質(zhì)冬春季較好,夏末秋初出現(xiàn)了藻類水華現(xiàn)象,葉綠素a濃度達(dá)44.16 μg/L;氮濃度呈現(xiàn)明顯的季節(jié)變化,夏秋季較低,冬季較高。

2)天目湖沙河水庫(kù)溶解性氮?dú)庹w呈飽和狀態(tài),夏秋季節(jié)水體及沉積物的脫氮作用與7月的特殊情況,使得天目湖氮?dú)怙柡投认那锍尸F(xiàn)“V”型變化,多于往年同期的降雨使得夏季水庫(kù)熱分層遭到破壞,對(duì)脫氮過(guò)程造成了較大的影響。

3)相較于磷,天目湖在藻類快速增殖時(shí)期脫氮作用較強(qiáng),使得藻類生長(zhǎng)更易受到氮的限制,在此期間應(yīng)加大氮素控制以限制藻類生長(zhǎng);在冬季,應(yīng)積極控制點(diǎn)源、面源的氮磷排放,做到氮磷雙控,抑制水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化的發(fā)生。