興凱湖水域水體氮、磷含量特征及潛在性富營養(yǎng)化評價*

盧 玲，趙彩霞，陳中祥，王海濤，戰(zhàn)培榮

（中國水產(chǎn)科學研究院黑龍江水產(chǎn)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(cè)屬中國，南側(cè)屬俄羅斯。湖面國界長70km，總面積約為4380km2,其中我國境內(nèi)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(zhì)；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(tài)系統(tǒng)和豐富魚類資源。也是我國較大的漁業(yè)生產(chǎn)基地。本文根據(jù)2001年5月、7月、9月對興凱湖進行的無機氮、磷營養(yǎng)鹽的調(diào)查資料，分析討論了營養(yǎng)鹽的含量變化特征，并采用何志輝等（1987）提出的以氮、磷營養(yǎng)鹽作為評價參數(shù)的富營養(yǎng)化評價模式[1，2]，對興凱湖的潛在性富營養(yǎng)化程度進行了評價，為掌握和了解興凱湖漁業(yè)資源現(xiàn)狀，對水環(huán)境的影響程度、保持水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展、合理開發(fā)利用興凱湖漁業(yè)資源提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 采樣點的設(shè)置

2001年5月、7月和9月春、夏、秋不同季節(jié)，根據(jù)興凱湖的生態(tài)環(huán)境特點，設(shè)興凱湖（我國境內(nèi)）為主要漁業(yè)產(chǎn)區(qū)重點調(diào)查湖區(qū)（具有代表性的重點產(chǎn)魚區(qū)水環(huán)境設(shè)興凱湖檔壁鎮(zhèn)湖區(qū)為采樣點進行監(jiān)測。）

1.2 樣品采集及分析

按《國家漁業(yè)水域水質(zhì)標準》（GB11607-88）規(guī)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(xiàn)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(jié)果與討論

2.1 營養(yǎng)鹽含量及變化

2.1.1 無機氮

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

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

從3種形態(tài)無機氮的百分組成情況看，興凱湖（檔壁鎮(zhèn)）湖區(qū)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(zhèn)）湖水中無機氮的主要形態(tài)均以NH4+-N為主，其次是NO3--N,NO2--N最少，表明該湖區(qū)的湖水營養(yǎng)豐富,水質(zhì)質(zhì)量良好。

興凱湖（檔壁鎮(zhèn)）湖區(qū)無機氮的季節(jié)變化趨勢如表1。NO3--N的變化趨勢表現(xiàn)為夏季最高，其次秋季、春季較低；NO2--N的季節(jié)變化趨勢表現(xiàn)為夏、秋季的含量均很小，但在養(yǎng)殖前期（春季）最高；NH4+-N的季節(jié)變化趨勢表現(xiàn)為春季最高，其次夏季，秋季降到最低。興凱湖（檔壁鎮(zhèn)）湖區(qū)季節(jié)變化說明，興凱湖湖區(qū)營養(yǎng)鹽的季節(jié)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(yǎng)殖區(qū)污染物遷移等因素的調(diào)控。除受以上因素的影響外，還受控于養(yǎng)殖魚類的放養(yǎng)規(guī)律、餌料投喂量、養(yǎng)殖魚類的代謝活動以及殘餌分解等因素的綜合效應(yīng)[5]。主要表現(xiàn)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(yǎng)殖區(qū)的養(yǎng)殖活動開始活躍，殘餌及排泄物增多,NH4+-N含量表現(xiàn)在隨養(yǎng)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(chǎn)生的內(nèi)源性NH4+-N使該季節(jié)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(jié)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(yǎng)鹽的消耗減少，大部分養(yǎng)殖魚類已經(jīng)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(yīng)的降低。由于NO2--N的不穩(wěn)定的特殊價態(tài)，它在湖水環(huán)境中總是主要作為硝化、反硝化過程以及植物體內(nèi)硝酸鹽在硝化酶的作用下轉(zhuǎn)化為氨及氨基酸過程的中間產(chǎn)物而存在。在養(yǎng)殖區(qū)，NH4+-N的氧化或NO3--N的還原這兩種反應(yīng)受生物的作用而活化[6],因此，湖水中NO2--N的濃度表現(xiàn)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(jié)NO3--N的含量較少。主要原因在于營養(yǎng)鹽調(diào)控機制的復雜性，興凱湖（檔壁鎮(zhèn)）湖區(qū)由于地形、水交換周期、陸源污染等調(diào)控因素的作用，所表現(xiàn)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(zhèn)）湖區(qū)PO43--P濃度的季節(jié)變化趨勢如表1。該湖區(qū)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(qū)的季節(jié)變化均表現(xiàn)為夏、秋季較高，春季低。春季，放養(yǎng)魚類的規(guī)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(yǎng)殖魚類繼續(xù)增長至最大，其排泄量和投餌量也隨之繼續(xù)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(jié)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(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)的主要指標[8]?？梢?，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(yǎng)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(zhèn)）湖區(qū)水體的N/P的最低值出現(xiàn)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(qū)水體的N/P值的平均值為19.57，這表明興凱湖（檔壁鎮(zhèn)）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(yǎng)化評價

關(guān)于富營養(yǎng)化的評價，目前國內(nèi)外尚未有一個公認的原則、方法、指標可循。通常用的數(shù)學模式可歸納為3類：（1）單項指標評價法；（2）綜合指數(shù)評價法；（3）模糊數(shù)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(yǎng)鹽限制對富營養(yǎng)化的影響[9]以潛在性富營養(yǎng)化的概念為基礎(chǔ)，綜合考慮N、P對浮游植物的限制作用，參照我國湖泊營養(yǎng)類型分類營養(yǎng)級劃分原則[10]：貧營養(yǎng)型-N<0.2mg/L，P<0.02mg/L；富營養(yǎng)型-N>0.3mg,P>0.02mg/L。

本文運用該潛在性富營養(yǎng)化評價營養(yǎng)級劃分原則，對興凱湖（檔壁鎮(zhèn)）湖水的潛在性富營養(yǎng)化程度進行了評價，評價結(jié)果見表2。結(jié)果表明，興凱湖（檔壁鎮(zhèn)）湖區(qū)春、夏、秋季節(jié)均處于富營養(yǎng)水平，表明興凱湖（檔壁鎮(zhèn)）湖區(qū)的營養(yǎng)水平較高，水質(zhì)質(zhì)量良好。

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

3 結(jié)論

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

（2）興凱湖（檔壁鎮(zhèn)）湖區(qū)水體N/P值季節(jié)性變化規(guī)律：該湖區(qū)水體N/P的最低值出現(xiàn)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(qū)水體的N/P值的平均值為19.57；結(jié)果表明，興凱湖（檔壁鎮(zhèn)）養(yǎng)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(yǎng)化評價結(jié)果表明，興凱湖（檔壁鎮(zhèn)）湖區(qū)的水質(zhì)營養(yǎng)豐富，水質(zhì)質(zhì)量良好。

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［3］國家漁業(yè)水域水質(zhì)標準［S］.GB11607～88.

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