喀斯特山區(qū)小流域塢泥河豐-枯水期的氮磷時(shí)空動(dòng)態(tài)

李干蓉 張友 方小寧 岳夢溪

摘要：氮磷營養(yǎng)是水環(huán)境中生物地球化學(xué)循環(huán)過程主要物質(zhì)，且是構(gòu)成生物體不可缺少的關(guān)鍵性元素之一。本文對(duì)喀斯特山區(qū)小流域塢泥河水體進(jìn)行了基本的水化學(xué)和TP、TN等分析，并按照地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）進(jìn)行初步評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：（1）塢泥河水體水化學(xué)組成表現(xiàn)為：pH值均值為6.8，表明塢泥河水體常年處于中性水平。水體溶解氧7.3～12.5 mg·L-1，均值為10.1 mg·L-1。化學(xué)需氧量（COD）在1.18～3.04 mg·L-1之間，均值為1.93mg·L-1。（2）塢泥河營養(yǎng)元素氮磷的時(shí)空分布：塢泥河水體中的TP與TN的分布情況可以看出，存在較大的時(shí)期差異，其含量表現(xiàn)為枯水期較豐水期高的特點(diǎn)。（3）按照地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）：塢泥河水體TP含量已經(jīng)達(dá)到IV～V 類水質(zhì)TP含量標(biāo)準(zhǔn)。水體TN與環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)比較，塢泥河水質(zhì)主要為III～V 類水。

關(guān)鍵詞：塢泥河;氮磷;豐-枯水期

自20世紀(jì)70年代以來，我國水環(huán)境質(zhì)量的研究領(lǐng)域變得異?；钴S。[1]在近年間，我國學(xué)者對(duì)小流域水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)進(jìn)行了積極的研究和探索，并取得了一定的成果。故隨著我國城鎮(zhèn)化的發(fā)展，小流域水質(zhì)逐漸受到污染，小流域的規(guī)劃和治理備受關(guān)注，故而選取一個(gè)合理的評(píng)價(jià)方法，為城鎮(zhèn)建設(shè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)保護(hù)提供可靠依據(jù)。本文是以塢泥河的銅仁學(xué)院到小江河河段為研究對(duì)像，對(duì)小流域水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。塢泥河是源江水系中錦江河的一條支流，在銅仁市城鎮(zhèn)化的進(jìn)程中有著重要的影響因素，對(duì)塢泥河豐、枯水期氮磷營養(yǎng)元素的時(shí)空分布進(jìn)行分析，為今后銅仁市的城鎮(zhèn)規(guī)劃、城鎮(zhèn)建設(shè)、城鎮(zhèn)管理、經(jīng)濟(jì)發(fā)展，建設(shè)美麗新城區(qū)等提供參考資料。

1 材料與分析

1.1 研究區(qū)概況及采樣圖

塢泥河位于貴州省典型的喀斯特農(nóng)區(qū)，發(fā)源于銅仁市川硐鎮(zhèn)黑沖灣水庫，流經(jīng)教育園區(qū)的銅仁學(xué)院和銅仁職業(yè)技術(shù)學(xué)院。塢泥河穿過川硐鎮(zhèn)后與銅仁市郊區(qū)的小江河匯合，并在清水塘處后流入銅仁市，最后匯入源江水系中的一條支流錦江河，是銅仁川硐教育園區(qū)和碧江區(qū)連接的紐帶，其采樣點(diǎn)的布設(shè)1-麒龍國際，2-銅仁學(xué)院，3-銅仁職院，4-袁家寺，5-清水灣，具體如圖1所示。

1.2 樣品采集與保存

于2017年12月與2018年 6月，利用 GPS 全球定位系統(tǒng)在塢泥河均勻選取5個(gè)采樣點(diǎn)（圖1）。采用專用的5 L有機(jī)玻璃采水器采集表層水（0～0.5 m），水樣采集后裝入冰盒中帶回實(shí)驗(yàn)室低溫保存，測定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.3 樣品處理與分析

水樣采集后直接用玻璃電極法測定PH值，用高錳酸鉀指數(shù)法測定化學(xué)需氧量（COD），生化需氧量（BOD）采用稀釋接種法進(jìn)行測定，溶解氧（DO）采用碘量法（GB 7489-89）進(jìn)行測定，氨氮（NH3-N）采用納氏試劑光度法（GB7479-87）進(jìn)行測定，亞硝酸鹽氮采用N-（1-萘基）-乙二胺光度法（GB 13580.7-92）進(jìn)行測定，硝酸鹽氮采用酚二磺酸光度法（GB 7480-87）進(jìn)行測定，總磷（TP）采用鉬酸銨分光光度法（GB 11983-89）進(jìn)行測定。以上的水樣采集、保存、運(yùn)輸和分析方法均按照《水和廢水監(jiān)測分析方法》（第4版）來進(jìn)行的。

2 結(jié)果與分析

2.1 研究區(qū)域內(nèi)的水體基本理化參數(shù)

塢泥河水體的理化參數(shù)如下表所示，水體溫度（T）年平均值20.5 ℃，呈現(xiàn)出豐水期溫度高，枯水期溫度低的特點(diǎn)。塢泥河水體pH值均值為6.8，表明塢泥河水體常年處于中性水平。水體溶解氧7.3～12.5 mg·L-1，均值為10.1 mg·L-1?；瘜W(xué)需氧量（COD）在1.18～3.04 mg·L-1之間，均值為1.93mg·L-1碳、氮和磷元素是湖泊生態(tài)系統(tǒng)中最主要的營養(yǎng)元素，是初級(jí)生產(chǎn)力的必需元素。[2]按照地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002），塢泥河水體TP含量已經(jīng)達(dá)到IV～V 類水質(zhì)TP含量標(biāo)準(zhǔn)。水體TN與環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)比較，塢泥河水質(zhì)主要為III～V 類水。N/P對(duì)調(diào)控營養(yǎng)狀態(tài)和指示濕地營養(yǎng)儲(chǔ)量都具有重要作用，也可作為預(yù)測有機(jī)質(zhì)分解速率和氮、磷養(yǎng)分循環(huán)的重要指標(biāo)。[3]另外N∶P比值在2.09-11.91之間，均值未7.31，研究表明在沿岸水中，[9]通常N∶P比值在5∶1和8∶1之間，但有時(shí)可高達(dá)25∶1。N/P能反映浮游植物生長的總效應(yīng)，而在表層水中，有時(shí)該比值可接近于零，它就提供了計(jì)算再生過程中這些物質(zhì)需氧量的根據(jù)。

2.2 塢泥河營養(yǎng)元素氮磷的時(shí)空分布

塢泥河水體中的TP與TN的分布情況從圖2可以看出，存在較大的時(shí)期差異。其含量表現(xiàn)為枯水期較豐水期高的特點(diǎn)。

氮磷含量時(shí)期差異可能受到藻類、水動(dòng)力條件、動(dòng)物遷徙、等多方面原因造成的[4，5];首先，藻類等水生生物的生長節(jié)律是造成氮磷季節(jié)差異的重要原因;春夏季是藻類萌發(fā)期和生長期，[6]對(duì)氮磷需求大，極大的消耗了水體中氮磷。[7]秋冬季藻類等植物的處于消亡期，藻類的腐爛分解會(huì)增加氮磷的含量。[8]其次，溫度，光照及其入湖徑流等水動(dòng)力條件也是影響氮磷季節(jié)性變化的重要因素。另外因徑流量的季節(jié)性和短期性變化，營養(yǎng)鹽輸送量相應(yīng)出現(xiàn)季節(jié)性和短期性變化。[9-11]

3 結(jié)論

（1）塢泥河水體水化學(xué)組成表現(xiàn)為：pH值均值為6.8，表明塢泥河水體常年處于中性水平。水體溶解氧7.3～12.5 mg·L-1，均值為10.1 mg·L-1?；瘜W(xué)需氧量（COD）在1.18～3.04 mg·L-1之間，均值為1.93mg·L-1。

（2）塢泥河營養(yǎng)元素氮磷的時(shí)空分布：塢泥河水體中的TP與TN的分布情況可以看出，存在較大的時(shí)期差異，其含量表現(xiàn)為枯水期較豐水期高的特點(diǎn)。

（3）按照地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）：塢泥河水體TP含量已經(jīng)達(dá)到IV～V 類水質(zhì)TP含量標(biāo)準(zhǔn)。水體TN與環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)比較，塢泥河水質(zhì)主要為III～V 類水。

參考文獻(xiàn)：

[1]張利平，夏軍，胡志芳.中國水資源狀況與水資源安全問題分析[J].長江流域資源與環(huán)境，2009-2，18（2）：1-2.

[2]孫金華.太湖水體有機(jī)磷組成空間分布及與水環(huán)境關(guān)系[D].河南大學(xué)，2013.

[3]張友，徐剛，高麗，等.黃河三角洲新生濕地土壤碳氮磷分布及其生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)意義[J].地球與環(huán)境，2016，（06）：647-653.

[4]鄧大鵬，劉剛，李學(xué)德，等.湖泊富營養(yǎng)化綜合評(píng)價(jià)的坡度加權(quán)評(píng)分法[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2006（08）.

[5]巴重振，李愛軍，潘瑛，等.瀾滄江梯級(jí)水電站庫區(qū)水體富營養(yǎng)化研究[J].環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊，2015（01）：15-19.

[6]CHEN Y，F(xiàn)AN C，TEUBNER K，et al.Changes of nutrients and phytoplankton chlorophyll-a in a large shallow lake，Taihu，China：an 8-year investigation[J].Hydrobiologia，2003，506-509（1）：273-279.

[7]高光，高錫蕓，秦伯強(qiáng)，等.太湖水體中堿性磷酸酶的作用閾值[J].湖泊科學(xué)，2000（04）.

[8]張萍，馮婧，李哲，等.三峽澎溪河高陽平湖高水位時(shí)堿性磷酸酶活性及其動(dòng)力學(xué)特征[J].湖泊科學(xué)，2015，27（4）：629-636.

[9]羅東，陳榮，程青，等.不同磷濃度和N/P對(duì)銅綠微囊藻生長及水環(huán)境因子的影響[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2015（07）：6-9.

[10]黎慧卉.水能梯次開發(fā)對(duì)磷的攔截效應(yīng)[D].貴州大學(xué)，2009.

[11]劉小龍.梯級(jí)水庫開發(fā)對(duì)流域氮的生物地球化學(xué)過程的影響——以烏江中上游干流及支流貓?zhí)訛槔齕D].中國科學(xué)院研究生院.中國科學(xué)院大學(xué)，2010.

課題項(xiàng)目：本論文由貴州省教育廳項(xiàng)目GJZJ-Z2017006和GJZJ-Q2017014;銅仁市科研基礎(chǔ)科學(xué)研究專項(xiàng)銅市科研（2017）47-103;銅仁職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級(jí)課題2017-03號(hào)所支持，文章來源于《銅仁市園區(qū)建設(shè)后生態(tài)評(píng)價(jià)及修復(fù)建議》項(xiàng)目，項(xiàng)目下達(dá)文件號(hào)為：黔教社發(fā)[2015]218號(hào)

作者簡介：李干蓉（1982-），女，苗族，副教授，主要從事環(huán)境工程與環(huán)境生態(tài)學(xué)教學(xué)與科研。