觀山湖濕地公園水體中氮·磷分布及富營養(yǎng)評價

杜瑩

摘要 [目的]評價觀山湖濕地公園水體質(zhì)量。[方法]以觀山湖濕地公園水體為研究對象，通過不同時期的采樣監(jiān)測，研究濕地水體氮、磷的時空變化特征，并運用營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法對水體富營養(yǎng)化狀態(tài)進行評價。[結(jié)果]濕地水體中氮、磷無明顯的空間分布特征，但有明顯的時間分布特征，TN濃度豐水期大于平水期 ，TP濃度豐水期小于平水期；2014—2016年除下湖的TN濃度呈下降趨勢外，下湖的TP濃度和上湖的TN、TP濃度均呈增加趨勢。富營養(yǎng)化評價綜合指數(shù)表明，觀山湖濕地水體在時空尺度上均處于輕富營養(yǎng)化狀態(tài)，且磷為濕地水體的營養(yǎng)鹽限制性因子。[結(jié)論]為防止觀山湖水體進一步富營養(yǎng)化，應(yīng)控制氮、磷的引入，尤其是磷的引入。

關(guān)鍵詞 觀山湖濕地； 水體； 氮；磷；富營養(yǎng)化

中圖分類號 X52 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2018）02-0060-03

Abstract [Objective]To evaluate water quality of Guanshan Lake Wetland Park.[Method]In view of Guanshan Lake Wetland Park as the research object，by sampling in different periods，the temporal and spatial variation characteristics of nitrogen and phosphorus in the wetland water were studied，the eutrophication status of the water body was evaluated by method of the trophic state index.[Result]The results showed that nitrogen and phosphorus in the wetland water had no obvious spatial distribution，but had a significant time distribution.The nitrogen concentration in wet period was greater than that in normal water period，but the phosphorus concentration in wet period was less than that in normal water period. TN concentration in the lower lake showed a downward trend，but the content of TP in the lower lake and the content of TN and TP in the upper lake was increased during 2014-2016.Water eutrophication degrees of Guanshan Lake were all the light level at both temporal and spatial scale，but phosphorus concentration was the limiting factor of nutrients in wetland water.[Conclusion]In order to prevent further lake eutrophication，nitrogen and phosphorus should be controlled，especially the introduction of phosphorus.

Key words Guanshan Lake Wetland；Water body；Nitrogen；Phosphorus；Eutrophication

城市濕地公園是一種獨特的公園類型，具有濕地的生態(tài)功能和典型特征，以生態(tài)保護、科普教育、自然野趣和休閑游覽為主要內(nèi)容，具有很好的生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會效益，現(xiàn)已成為有效保護濕地的重要手段[1]。然而，隨著城市經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)“三廢”的大量排放及農(nóng)業(yè)、生活廢水排入河流等濕地水體中，對濕地的水環(huán)境和濕地的功能造成了很大影響，尤其是氮、磷營養(yǎng)鹽的大量引入，導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，從而惡化濕地水體環(huán)境，使其生態(tài)環(huán)境功能退化[2-4]。

貴陽市觀山湖濕地公園位于貴陽市觀山湖區(qū)中心區(qū)域，是貴陽最大的城市內(nèi)湖公園，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(tài)濕地公園。但是，近年來隨著觀山湖區(qū)經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人類活動不斷加劇，在大量工農(nóng)業(yè)廢水和生活污水等點源污染得以控制的情況下，仍受到城市面源污染的不斷威脅，加之湖水流動性差，自我凈化能力有限，使?jié)竦厮w面臨著水體富營養(yǎng)的威脅及生態(tài)功能退化的危險。因此，為防止水體污染及富營養(yǎng)化，保護濕地生態(tài)環(huán)境，研究該濕地水體中氮、磷的分布特征和富營養(yǎng)狀況，對觀山湖濕地水體污染防治有著重要意義。筆者根據(jù)不同時期觀山湖濕地水體相關(guān)水質(zhì)因子監(jiān)測結(jié)果，對濕地水體中氮、磷含量的時空變化進行了分析，并運用營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法對觀山湖水質(zhì)狀況和富營養(yǎng)化狀態(tài)進行了評價，以期為有效控制觀山湖濕地水體污染及科學(xué)管理保護濕地水環(huán)境提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

觀山湖濕地公園位于貴陽市觀山湖區(qū)中心區(qū)，占地面積約4 km2，濕地水體面積約0.4 km2，由2個小型全封閉湖泊上湖和下湖構(gòu)成（圖1）。兩湖水體主要由地下山泉噴涌形成，一年四季水位變動一般不大，但在雨季地表徑流和湖面降水補給對水位有一定程度的影響。湖泊周圍是公園綠地和人行道路，公園周邊則主要是生活小區(qū)。

1.2 樣點設(shè)置與采樣時間

根據(jù)濕地水體分布情況、地下水出口以及疑似污染點，共設(shè)采樣點14個，其中北湖9個，南湖5個。具體布點方案見圖1 。

根據(jù)觀山湖水體來源特點和貴陽市年降水特征[5]，將一年劃分為豐水期（5—8月）和平水期（1—3、9—12月）。并分別于2014年 1月（平水期）、2014年 7月（豐水期）、2015年7月（豐水期）、2016年 1月（平水期）對觀山湖濕地水體水質(zhì)進行了取樣監(jiān)測。

1.3 水樣采集與測定

監(jiān)測項目：pH、溶解氧（DO， mg/L）、總氮（TN， mg/L）、總磷（TP， mg/L）、化學(xué)需氧量（CODCr， mg/L），五日生化需氧量（BOD5， mg/L）、葉綠素a（Chla， mg/L）。其中，DO、pH 分別采用RJY-1A型便攜式溶解氧測試儀、便攜式酸度計PHB-5計及攝氏溫度計（裝于水樣采集器上）進行現(xiàn)場測定；水樣的采集、處理和其他各指標的測定參照《水和廢水監(jiān)測分析方法》[6]。

1.4 評價方法

2 結(jié)果與分析

2.1 水體理化特征

由表1可知，2014—2016年4個監(jiān)測

期，濕地水體pH為7.5～8.4，呈弱堿性，平水期和豐水期無明顯差異。DO濃度為3.6～12.0 mg/L，平均值為6.0～9.9 mg/L，說明DO水平基本符合Ⅰ～Ⅱ類水質(zhì)，且平水期的DO濃度較豐水期高，原因可能是豐水期處于夏季，水體溫度較高，降水量較大，且藻類死亡分解作用消耗大量氧氣，導(dǎo)致DO濃度隨之下降[8-9]。CODCr濃度為1.7～8.3 mg/L，小于Ⅰ類水質(zhì)標準值，說明觀山湖公園水體未受有機物污染，同時平水期CODCr濃度較豐水期高，其原因可能是豐水期降雨量的增加，使得水體中 CODCr濃度降低。BOD5 濃度為1.0～8.0 mg/L，平均值均小于6.0 mg/L，說明BOD5濃度水平基本符合 IV 類水質(zhì)，平水期的BOD5也較豐水期高，其原因也可能是豐水期降雨量的增加使得水體BOD5濃度降低，同時所監(jiān)測的平水期在冬季，夏秋季節(jié)藻類及沉水植物死亡，使易生物降解產(chǎn)物累積，導(dǎo)致平水期水體BOD5濃度較高[10]。

2.2 水體氮的時空分布特征

由圖2可知，同時期不同采樣點的TN濃度不同，在空間分布上呈現(xiàn)非均一性，無明顯變化規(guī)律。個別采樣點（2016年平水期12號樣點）TN濃度異常高，現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)該采樣點位于一個破損的排污管附近，該處水域水淺且流動性差，這可能是導(dǎo)致12號樣點TN濃度異常高的原因。季節(jié)變化對TN濃度有明顯的影響，總體表現(xiàn)為豐水期大于平水期，原因可能是豐水期的溫度適宜于細菌的生長，冬季營養(yǎng)物質(zhì)的積累和藻類的代謝被分解和釋放，從底層上升，這增加了在水中營養(yǎng)物質(zhì)的濃度，從而使得TN濃度達到較高水平[11-12]。另外，豐水期城市地表徑流對氮的引入也不容忽視[13-14]。隨著時間的推移，2014—2016年上湖（采樣點6～14）TN濃度有增大的趨勢，但不明顯，而下湖（采樣點1～5）呈減小趨勢，原因可能是下湖所處地理位置相對偏僻，受人類活動侵擾較小，且湖水較淺，每年種有大量水生植物，對水質(zhì)有一定的凈化作用。

2.3 水體磷的時空分布特征 從圖3可見，不同采樣點的TP濃度不同，在空間分布上呈現(xiàn)非均一性，無變化規(guī)律。個別采樣點TP（2016年平水期9號樣點）異常大，這可能是由于該處有一休閑觀賞亭，水淺且水體流動性差，受人類活動擾動大。季節(jié)變化對TP濃度有明顯影響，總體表現(xiàn)為平水期大于豐水期。李大鵬等[15]和張宗慶等[16]研究表明，很多湖泊的TP濃度都是豐水期大于平水期，其主要原因是夏季雨水較多，雨水徑流沖刷，湖泊周圍及主要入湖河流流域面源污染中的磷隨著地表徑流進入水體，使得磷濃度較高。但就觀山湖而言，城鎮(zhèn)工業(yè)、生活污水也納入排污管網(wǎng)，環(huán)湖主要是公園綠地，城市地表徑流能引入磷的量是有限的[17-19]，同時由于降水和徑流，導(dǎo)致湖水水量增加，且水體中懸浮物增多，水中磷被懸浮顆粒吸附，沉積于沉積物表面，從而使水中磷濃度呈下降態(tài)勢。隨著時間的推移，2014—2016年TP濃度總體呈增加趨勢，表明磷的污染在加劇。

2.4 水體富營養(yǎng)評價

根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，選取 TN、TP 和Chla濃度為評價指標，采用營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法，開展觀山湖水體富營養(yǎng)化評價，結(jié)果見圖4。 由圖4可知，采樣點的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)基本上在 40～60，屬于輕富營養(yǎng)狀態(tài)。

已有研究[20-22]表明，氮、磷營養(yǎng)鹽的含量對浮游植物生長有著顯著的限制作用，同時N/P值對藻類正常代謝也有一定的限制作用，藻類正常代謝需要的限制性營養(yǎng)N/P值約為7，當N/P值>7時，磷是可能的限制性營養(yǎng)鹽，當N/P值<7時，氮是可能的限制性營養(yǎng)鹽。經(jīng)統(tǒng)計，觀山湖的N/P在10～42，平均值為16，由此可知，磷是觀山湖濕地水體富營養(yǎng)化的主要限制性營養(yǎng)因子，是浮游植物生長的限制因子，要控制藻類大量繁殖，防止水體進一步富營養(yǎng)化，就需嚴格控制磷的引入。

3 結(jié)論

（1）該研究表明，觀山湖濕地水體TN、TP的空間分布均呈現(xiàn)出非均一性，無明顯的分布規(guī)律。而水體中TN、TP的時間分布均呈現(xiàn)出規(guī)律性，季節(jié)變化對TN的含量有明顯影響，總體是豐水期大于平水期；季節(jié)變化對TP的含量也有明顯影響，但是豐水期大于平水期。2014—2016年除下湖的TN呈下降趨勢外，下湖的TP和上湖的TN、TP均呈增加趨勢。

（2）營養(yǎng)指數(shù)評價結(jié)果表明，觀山湖濕地水體總體上處于輕富營養(yǎng)化狀態(tài)。同時，水體中 N/P值表明，磷為觀山湖的營養(yǎng)限制性鹽，為防止觀山湖水體的進一步富營養(yǎng)化，應(yīng)控制氮、磷的引入，尤其是磷的引入。

參考文獻

[1]楊一鵬，曹廣真，侯鵬，等.城市濕地氣候調(diào)節(jié)功能遙感監(jiān)測評估[J].地理研究，2013，32（1）：73-80.

[2] 曹鵬飛.淺談城市濕地生態(tài)功能退化的原因及其恢復(fù)與保護[J].福建林業(yè)科技，2008，35（1）：176-179.

[3] 劉僑博，韓曉盈，李爽，等.城市濕地的生態(tài)環(huán)境保護問題探討：以哈爾濱市為例[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2015，40（6）：147-150.

[4] 孫一鳴，劉紅玉，李玉鳳，等.基于水文地貌法模型的城市濕地水環(huán)境功能評估：以南京仙林典型濕地為例[J].生態(tài)學(xué)報，2016，36（10）：3032-3041.

[5] 陳海鳳，李揚，黃世芹，等.基于自動站觀測的貴陽強降水特征分析[J].貴州氣象，2017，41（3）：46-50.

[6] 國家環(huán)境保護總局.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].4版.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

[7] 王鶴揚.綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法在陶然亭湖富營養(yǎng)化評價中的應(yīng)用[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2012，37（9）：188-194.

[8] 殷燕，吳志旭，劉明亮，等.千島湖溶解氧的動態(tài)分布特征及其影響因素分析[J].環(huán)境科學(xué)，2014，35（7）：2539-2546.

[9] 黃歲樑，臧常娟，杜勝藍，等.pH、溶解氧、葉綠素 a 之間相關(guān)性研究Ⅱ：非養(yǎng)殖水體[J].環(huán)境工程學(xué)報，2011，5（8）：1681-1686.

[10] 殷燕，張運林，時志強，等.太湖化學(xué)耗氧量和生化需氧量的時空分布特征[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2010，30（12）：2544-2552.

[11] 黃廷林，秦昌海，李璇.峽谷型水源水庫的氮、磷季節(jié)變化及其來源分析[J].環(huán)境科學(xué)，2013，34（9）：3423-3429.

[12] 張媛，望志方，張琍，等.鄱陽湖豐水期不同底質(zhì)類型下氮、磷含量分析[J].長江流域資源與環(huán)境，2015，24（1）：135-142.

[13] 李立青，呂書叢，朱仁肖，等.北京市新建城區(qū)不透水地表徑流 N、P 輸出形態(tài)特征研究[J].環(huán)境科學(xué)，2012，33（11）：3760-3767.

[14] 王龍濤，段丙政，趙建偉，等.重慶市典型城鎮(zhèn)區(qū)地表徑流污染特征[J].環(huán)境科學(xué)，2015，36（8）：2809-2816.

[15] 李大鵬，黃勇.擾動強度對太湖沉積物中磷釋放及其形態(tài)轉(zhuǎn)化的影響[J].環(huán)境科學(xué)，2012，33（8）：2014-2020.

[16] 張宗慶，張永江，冉丹，等.黔江區(qū)小南海湖水不同季節(jié)的磷形態(tài)分布特征[J].貴州師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2015，33（3）：19-22，41.

[17] 徐微，郜紅建，李田.合肥市典型城區(qū)非滲透性鋪面地表徑流污染特征[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2013，36（4）：84-88，113.

[18] 王吉蘋，朱木蘭.廈門城市降雨徑流氮磷非點源污染負荷分布探討[J].廈門理工學(xué)院學(xué)報，2009，17（2）：57-61.

[19] 王軍霞，羅彬，陳敏敏，等.城市面源污染特征及排放負荷研究：以內(nèi)江市為例[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報，2014，23（1）：151-156.

[20] 趙超，于寧樓，戴偉，等.銀湖夏季葉綠素a與水質(zhì)因子的相關(guān)分析及富營養(yǎng)化評價[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（32）：18252-18254.

[21] 羅固源，康康，朱亮.水體中TN/TP與藻類產(chǎn)生周期及產(chǎn)生量的關(guān)系[J].重慶大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2007，30（1）：142-146.

[22] 孔范龍，郗敏，徐麗華，等.富營養(yǎng)化水體的營養(yǎng)鹽限制性研究綜述[J].地球環(huán)境學(xué)報，2016，7（2）：121-129.