蠡湖水体氮、磷时空变化及差异性分析

2014-12-23 06:03王书航王雯雯胡佳晨中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京0002东北林业大学林学院黑龙江哈尔滨50040
中国环境科学 2014年5期
关键词:底泥湖水水体

王书航,王雯雯,姜 霞*,张 博,2,胡佳晨,2,赵 丽 (.中国环境科学研究院,环境基准与风险评估国家重点实验室,北京 0002;2.东北林业大学林学院,黑龙江 哈尔滨 50040)

蠡湖水体氮、磷时空变化及差异性分析

王书航1,王雯雯1,姜 霞1*,张 博1,2,胡佳晨1,2,赵 丽1(1.中国环境科学研究院,环境基准与风险评估国家重点实验室,北京 100012;2.东北林业大学林学院,黑龙江 哈尔滨 150040)

蠡湖是一个典型处于从浊水藻型向清水草型转换过渡时期的浅水湖泊.根据 2012~2013年周年的现场调查资料和历史监测资料,分析了水体氮、磷的空间分布、变化规律及主要影响因素,并探讨了水体氮、磷形态的时空差异及其相应的控制对策.结果表明,蠡湖仍然没有从根本上解决水体的富营养化问题,水体中氮、磷浓度仍处于一种不稳定的状态,各采样点总氮(TN)浓度在0.74~4.93mg/L之间,平均值为1.35mg/L;总磷(TP)浓度在0.03~0.31mg/L之间,平均值为0.073mg/L.空间上,TN和TP浓度自东向西依次递减,呈现东蠡湖高于西蠡湖,沿岸区高于湖心区的趋势;季节上,TN、TP浓度呈现夏季、秋季较高,而冬季、春季低的特点;水体中氮主要以溶解态为主,DTN占TN的比例在35%~99%之间,平均为77.98%;而磷主要是以颗粒态的形态占优势,颗粒态磷占TP的比例在11%~90%之间,平均值为59%.多元统计表明,TN与DTN和总悬浮物(TSS)之间呈正相关关系,但与TSS的相关性系数较小,而TP与DTP和TSS都呈显著正相关.因此,要降低水体中氮磷浓度,可以从减少通过干湿沉降进入湖泊水体的氮磷或者降低沉积物再悬浮、抑制底泥氮磷释放两个方面入手.

蠡湖;氮磷;时空变化;富营养化;生态修复

水体氮、磷是湖泊生态系统中重要的生源要素,其形态和含量不仅决定了湖泊初级生产力和生态系统的稳定程度,还是湖泊富营养化过程中关键的影响要素之一[1-4].由于湖泊水体富营养化是由内源、外源污染共同决定的,外源污染得到一定程度控制后,底泥静态释放及风浪、生物扰动等引起的动态释放对水体营养盐的贡献还没有定论.并且,水体氮、磷含量除了受水体输入、转化过程(如矿化、吸附、解吸和反硝化)的影响外,还与颗粒沉降、再悬浮以及内源释放等过程相互耦合,使得湖泊水体氮、磷的形态和含量存在典型的时空变化特征[5-8].

蠡湖是太湖北部的一个浅水湖湾,是典型的受人类活动影响后,由清水草型到浊水藻型,然后生态环境又逐步恢复的实例.目前,蠡湖处于从藻型浊水态向草型清水态转换的过渡时期,并且外源除了大气干湿沉降之外基本得到有效控制[9-10],这种特点与湖泊本身的自净作用相耦合,使得湖泊氮、磷的时空分布既有区域浅水湖泊的普遍特征,又有其特殊性,且水质受已开展的生态修复工程影响较大.本研究考察了蠡湖主要污染物氮、磷的时空分布特征及变化规律,分析氮、磷营养盐分布的影响因素及其环境效应,以期为全面了解蠡湖的污染状况及进一步治理提供基础资料.

1 材料与方法

1.1 研究区域

蠡 湖 位 于 太 湖 北 部 (120.22°E~120.29°E,31.48°N~31.55°N),东 西 长 约 6km,南 北 宽0.3~1.8km,面积约8.6km2.经梁溪河闸、五里湖闸与梅梁湖相通,通过曹王泾、长广溪等分别与京杭大运河、贡湖相连接,湖周围还有一些小河及断头浜,是一个既相对独立又与太湖相通的水体.

为方便讨论,以蠡堤、宝界桥和蠡湖大桥为边界将蠡湖划分为4个区域(图1).A区,即退渔还湖区,原有大量鱼塘,污染严重,采用干湖清淤的方式去除底泥;B区,为综合整治前的“西蠡湖”,在B区的西北部开展了环保疏浚,在两边沿岸开展了水生植被重建工程;C区,以宝界桥和蠡湖大桥为界,实施了沿岸整治工程,并建有长广溪湿地;D区,为蠡湖“东出口区”,沿岸居民区较多.

图1 蠡湖采样点分布示意Fig.1 Sampling points and location of Lihu Lake

1.2 样品采集及处理

在蠡湖及其出/入湖河口共布置56个采样点(图 1),分别于 2012~2013年秋季(10月)、冬季(1月)、春季(4月)和夏季(7月)采集上覆水和沉积物样品,并用 GPS进行定位导航.用有机玻璃采水器采集表层0.5m处水样,现场测试指标包括温度、透明度和 pH值等,同时记录采样点环境.水样放入 2~8℃保温箱中保存,并在 48h内进行水样分析测试.

取适量原水经0.45µm的混合纤维滤膜过滤,滤液用于测定溶解性总氮(DTN)、氨氮溶解性总磷(DTP)和溶解性无机磷(DIP)的浓度.取适量原水经Whatman GF/C 膜和醋酸膜过滤,滤膜残留物分别供悬浮物(TSS)和叶绿素的测定.同时,原水用于测试总氮(TN)和总磷(TP)浓度.

1.3 样品的分析

1.4 数据处理

水体氮、磷历史数据参考了相关文献[9-10,13-18].所有实测指标的分析均做3次平行,试验结果以3次样品分析的平均值表示(3次分析结果的误差范围<5%),相关分析采用皮尔逊(Pearson)相关系数法,不同季节氮磷时空差异显著性检验采用单因素方差分析(one-way ANOVA),两组数据显著性差异采用独立样本T检验,空间插值采用普通克里格插值法(Kriging).试验数据采用Excel2010、Origine8.0、suffer10.0以及 SPSS17.0 软件进行统计检验、绘图和分析.

2 结果与分析

2.1 蠡湖水体氮、磷的空间分布特征

蠡湖水体中氮、磷空间分布特征明显.各采样点 TN 浓度在 0.74~4.93mg/L之间,平均值为1.35mg/L;TP浓度在0.03~0.31mg/L之间,平均值为0.073mg/L.总体来看,TN和TP浓度自东向西依次递减,呈现东蠡湖高于西蠡湖、沿岸区高于湖心区的趋势(图2、图3).

单因素方差分析(one-way ANOVA)结果表明,上覆水中TN空间分布差异性显著(P<0.01),其中 D 区的浓度最大,全年平均浓度为(1.62±0.78)mg/L,属于 V 类水;其次是 C区,全年均值为(1.46±0.52) mg/L,满足IV水质标准;A区和B区最小,全年平均值分别为(1.15±0.21) mg/L和(1.17±0.23) mg/L,属于IV类水质.不同季节蠡湖水体TN的空间分布特征也不相同.春季TN的高值区主要分布在威尼斯花园河、长广溪出湖河口处,以及鼋头渚公园河以及宝界桥附近,高值区水质处于IV类.夏季和冬季TN的高值区都主要集中在长广溪及蠡湖东出口的骂蠡港、水居苑河、金城湾河等出湖河口处,这些区域的水质基本处于IV~V类水质,而其他区域水质处于III~IV类水质.秋季大部分区域上覆水TN浓度满足IV~V类水质要求.不同分区水质差别明显,其中在A区和B区水质基本处于IV类,而在C区和D区水质全部差于IV类,在个别点位水质甚至达到了劣V类.

上覆水中 TP的空间分布特征与 TN相似,也呈显著差异(P<0.01).A区、B区、C区和D区TP的年平均浓度分别为(0.046±0.013), (0.067±0.026),(0.082±0.048),(0.095±0.072) mg/L,除 A 区满足III类水质标准外,其余区域都属于IV类水质标准.同时,不同季节蠡湖水体 TP的空间分布特征也不相同(图3).春季TP的高值区主要集中在 C区人口比较密集的威尼斯花园、长广溪公园以及D区的东出口处,尤其是D区,TP平均浓度达到 0.09mg/L,显著高于水质较好的 A区(0.04mg/L),而骂蠡港、曹王泾附近水体已达到Ⅴ类水质.夏季水体中TP的分布趋势为:C区>B区>D区>A区,高值区集中在C区的威尼斯花园和B区的宝界村、鼋头渚公园附近.可能因为夏季蠡湖流域盛行东南风,强度较大,湖底的底泥在风浪的扰动下极易悬浮起来,加之夏季水体中浮游藻类仍维持在一个较高水平,从而导致B区靠西岸的TP浓度较其他季节高.秋季水体中TP浓度整体较高,除了退渔还湖区满足 III类标准外,其余区域都处于 IV~V类,尤其在悬浮物较高的 D区,TP平均浓度达到了0.181mg/L,且部分区域已超过0.20mg/L,为劣V类水体(图3c).冬季TP浓度整体较低,且空间差异性不显著(P>0.05),平均浓度为 0.04mg/L,除个别位于入湖河口处点位的TP浓度稍高外,其余点位TP浓度基本满足III类水质标准(图3d).

上覆水中TN、TP浓度在C区和D区显著高于A区和B区,这种空间分布与蠡湖综合整治的程度较为一致,说明恢复水生植被、清淤及流域治理措施效果显著.C区和D区周边多住宅区和生活区,尤其是在东出口区域,环湖住宅区密布,许多住宅区甚至临湖而建,其居民的生活直接影响蠡湖水质,而在A区和B区,已开展的底泥环保疏浚工程、退渔环湖工程以及水生植被修复工程在很大程度上清除了蠡湖氮、磷污染负荷,有效地减少了内源释放.同时,水生植被也在一定程度上吸收氮、磷,降低了水体中的氮、磷浓度.

图2 蠡湖上覆水TN在春季、夏季、秋季和冬季的空间分布特征Fig.2 Spatial distribution of total nitrogen in spring,summer,autumn and winter in Lihu Lake

2.2 蠡湖水体氮、磷的季节变化特征

蠡湖水体中 TN、TP季节性差异显著(P<0.01),其中TN的季节变化趋势为:秋季>冬季>夏季>春季,且秋季的浓度显著高于其他季节(P<0.01);TP的季节变化趋势为:秋季>夏季>春季>冬季,秋季的浓度也显著高于其他季节(P<0.01),见图 4(a)、4(b).

上覆水中TN浓度在春季、夏季、秋季和冬季 分 别 为 (1.09±0.36),(1.19±0.22),(1.66±0.34),(1.26±0.24)mg/L,其中秋季TN浓度较高,属于V类水体;而冬季和春季TN浓度较低,满足III~IV类水质标准,尤其是春季的A区和B区,平均浓度仅为1.00,0.90mg/L,符合地表水质III类水质标准(图4a).这可能是因为A区和B区已开展的退渔环湖工程和生态修复工程清除了湖底表层大量的浮泥,有效地降低了底泥再悬浮产生的悬浮物的量;并且在渤公岛附近区域,已初步建立起了一个水生植物较为完整的生态系统.春季,菹草已成为绝对优势种,且有自然恢复的迹象,沉水植物对水体起着过滤、消浪、和抑制底泥再悬浮的作用,因此春季氮的浓度相对较低.夏季,蠡湖周边的园林、绿地建设需要施用大量的有机肥料、尿素、复合肥以及各种杀虫剂,这些所施用的化肥、农药等将有一部分会随着降水、地表径流等进入蠡湖;加之夏季高温导致沉积物中的氮矿化速率加快,在风浪的扰动下导致水体中TN浓度升高.秋季,浮游植物和水生植物大量死亡产生的残体开始腐解而产生絮状悬浮物,同时由于水生植物过滤、消浪、抑制底泥上浮的作用的消失,导致水体中氮磷含量持续升高.冬季,水体中鱼类活动减弱,另外较低的水温使水体中悬浮颗粒物的溶解度降低,有利于水体中悬浮颗粒物沉积,进而水体中TN浓度降低.

图3 蠡湖上覆水TP在春季、夏季、秋季和冬季的空间分布特征Fig.3 Spatial distribution of total phosphorus in spring,summer,autumn and winter in Lihu Lake

图4 蠡湖水体中氮、磷浓度的季节变化Fig.4 Seasonal variation of nitrogen and phosphorus concentrations in Lihu Lake

从氮的形态来看,其主要以溶解态形式存在,DTN占 TN的比例在 35%~99%之间,平均值为 77.98%,尤其在春季,水体中溶解态氮较其他季节相比最小,仅为0.89mg/L,并且硝氮为水体中氮的主要形态,占TN的比例为47%.但在秋季,颗粒态氮为水体中氮的主要形态,浓度为0.683mg/L,占TN的比例为41%,这与蠡湖仍然处于藻型生态系统的状态相呼应.这可能是因为春季藻类生长优先利用氨氮,同时释放氧气,有利于硝氮的生成,并且近岸菹草的生长吸收了大量的溶解性氮、磷,导致水体中 DTN含量最低;而到了秋季,浮游藻类和水生植物死亡的残体,在风浪的扰动下产生大量悬浮物,进而导致水体中氮、磷,尤其是颗粒态氮、磷浓度升高.

蠡湖水体中不同磷形态的季节变化如图 4所示,与氮相似,上覆水中磷浓度季节性显著差异(P<0.01),TP浓度在春季、夏季、秋季和冬季分别 为 (0.055±0.021),(0.069±0.017),(0.121±0.055),(0.040±0.009)mg/L,其中秋季水体中磷浓度显著高于其他季节(P<0.01),这可能是因为在秋季藻类大量死亡,释放出一定量的磷,同时,水体中磷的利用量减少,加之在风力扰动下的底泥再悬浮增加了磷的内源释放量,这也导致了水体中颗粒态磷浓度较高.颗粒态磷随季节的变化呈现先升高后下降的趋势,在秋季达到最大浓度((0.074±0.040)mg/L),并且与氮不同的是,颗粒态磷占总磷的比例全年均较高,春季、夏季、秋季、冬季分别为 60%、64%、61%、和 50%,这与蠡湖悬浮物浓度居高不下有关,这也从一个侧面说明了蠡湖上覆水中磷的主要来源可能是沉积物的再悬浮和藻类自身的磷.

2.3 蠡湖水体中氮、磷的年际变化特征

水体中TN、TP是影响蠡湖营养水平的主要因子,近 20年来一直维持在较高的浓度水平,且随时间变化的总体趋势为先升高后稳定最后下降(图5).

20世纪50~60年代,蠡湖水体透明度高,水质较好,植被覆盖度几乎达到 100%[13].1949~1951年水质监测资料表明,水体中氮、磷含量较低,氨氮、硝氮和无机磷分别为0.12,0.38,0.0097mg/L,而透明度年均值可达 1.44m,水体为中营养状态,符合饮用水源标准[13].自20世纪70年代开始,围湖养鱼和外源污染不断排入,致使蠡湖水体中TN、TP浓度开始升高.1980~1981年调查数据表明,蠡湖水体中 TN、TP分别为 0.85mg/L和0.016mg/L,仍处于III类水质标准;而后随着污染的加剧加速了水体富营养化的发展,到了80年代中后期,水体中TN、TP急剧升高,尤其是 TN,已经远远高于V类水质标准[13](图5).随后TN、TP一直维持在较高的浓度水平,呈重度富营养状态,是太湖水环境恶化的重灾区.2003年开始,随着蠡湖综合整治工程的实施,水体中氮、磷浓度开始下降,尤其是2010年以后,水体中TN、TP浓度分别在1.27mg/L和0.068mg/L左右波动,基本维持在IV类水质标准(图5).因此,若要进一步改善水质,实现蠡湖 III类水质目标,就要进一步开展水环境的深度治理及湖泊生态系统的恢复与调控,促使蠡湖的水生态系统朝着稳定的草型生态系统转变.

图5 蠡湖水体TN、TP的年际变化Fig.5 Interannual variability of TN,TP in Lihu Lake

3 讨论

蠡湖是太湖西北部一个小型浅水湖湾,是无锡市主要的风景游览区和原来重要的水源地,其水生态环境变化是太湖水环境治理的缩影.从本次监测的数据看,蠡湖水体中 TN、TP浓度较过去显著降低,且从整体而言,西蠡湖的水质优于东蠡湖,尤其是退渔还湖区(A 区),基本处于 III~IV类水质标准,而且水体营养状况总体呈现出由重度富营养化向轻度富营养化转变的趋势.同时应该看到,蠡湖目前正处于从藻型浊水态向草型清水态转换的过渡时期,部分湖区(C区和 D区)的水体 TN、TP依然处于 IV~V类水平,而且水体TN、TP年内均有周期性变化,在冬季和春季水质较好,但夏季和秋季水质较差,尤其是秋季,水体基本处于 IV~V 类水平.加之蠡湖水体透明度和悬浮物等感官指标没有显著改善,目前仍呈现出典型的藻型生态系统特征[9],因此可以看出,蠡湖水体的富营养化问题仍然没有从根本上得到解决,水体中氮、磷浓度仍处于一种不稳定的状态.

结合蠡湖水体氮、磷及其形态的时空差异性可以看出,尽管TN和TP在空间分布上具有一致性,但各形态氮、磷的空间分布具有一定的差异,反映出二者之间的控制因素并不相同.蠡湖水体中的氮主要以溶解态形式存在,DTN占 TN的比例在35%~99%之间,平均为77.98%,除了秋季 (60.52%)外,其它季节都超过80%,且TN和DTN两者之间呈显著正相关关系(图 6a).虽然 TN 与悬浮物(SS)也呈正相关(删除3个极端远离95%置信区间点数据),但相比于DTN,TN与悬SS的相关系数要小得多(图 6a、6c).蠡湖水体中磷主要是以颗粒态的形态占优势,颗粒态磷占TP的比例在11%~90%之间,平均值为59%,颗粒态磷除了在冬季占TP的比例为 50%外,其余季节均在 60%以上.相关性分析表明,TP与 DTP和悬浮物都显著正相关(P<0.01),而且相关性系数都较大(图 6b、6d),说明悬浮颗粒物吸附态的磷及浮游生物态的磷是蠡湖水体磷的主要贡献者,其次是各种途径进入水体的 DTP,此结果与高光等[19]对太湖水体中 TP主要由颗粒态磷组成相似.这或许是近年来蠡湖水体中 TP浓度没有像TN浓度那样急剧降低的一个重要原因.对于蠡湖而言,尽管近年来的外源截污工程削减了外源性磷的输入,但由于蠡湖目前仍处于藻型生态类型,浮游植物的生物量仍维持在一定的水平,加之风浪的扰动使得水体中的悬浮物浓度较高而透明度较低,进而导致水体中TP维持在较高水平.而在太湖流域,由于地表水(入湖河流)、地下水、大气降水中溶解态氮的本底比较高[20-21],加之湖体内的反硝化作用,使得切断外源的输入对TN的控制效果比较明显.

目前对于蠡湖而言,影响其水质的污染物主要是通过各种途径进入湖体的氮、磷,以及沉积物中各种形态氮、磷的释放.由于蠡湖与周边河流基本上以闸控的方式隔绝,与周边水体之间基本上已没有水量的交换.因此,蠡湖水体中氮、磷主要来源于湖体本身的内源及通过大气干湿沉降进入湖体的外源污染.先前的研究表明,通过大气干湿沉降输入的TN年沉降量为11.0t/a,TP为0.2t/a;而沉积物氮的释放通量约 20~30t/a,磷约1~2t/a.两者之和占蠡湖水体氮、磷污染负荷的90%以上[20,22].氮的干湿沉降主要以 DTN 为主,比例为 91.4%,而磷的沉降中 DTP的比例较低,平均为 65.1%[23],这也与蠡湖水体中 TN以溶解态为主,而 TP的颗粒态比例较大相吻合,也从另一个侧面反映了沉积物再悬浮和释放对蠡湖水体中氮、磷的贡献.

图6 蠡湖水体TN、TP与DTN、DTP和TSS的相关关系Fig.6 Relationship between TN、TP and DTN, DTP, TSS of water in Lihu Lake

综合蠡湖水体氮、磷及其形态的空间分布、季节变化及与悬浮物相关分析,可以看出,要改善蠡湖水质、降低水体中氮、磷浓度,在继续通过采取各种外源控制措施的同时,可以从减少通过干湿沉积进入湖泊水体的氮、磷,或者降低沉积物再悬浮、抑制底泥氮、磷释放两个方面入手,主要包括:1)利用湖滨带中的各种生物吸附、拦截、净化通过地表径流携带的干湿沉降污染物;2)对污染严重的底泥进行改性或者环保疏浚,达到控制内源释放的目的;3)恢复以沉水植被为主的生态系统,以抑制、减少底泥再悬浮和氮、磷营养盐的释放.本次调查发现,蠡湖退渔还湖区(A区)经过综合治理后,已经出现了相当面积的沉水植物,而有沉水植物分布的区域氮、磷浓度显著低于其他区域.主要因为沉水植物的出现不但可以通过植株对无机悬浮颗粒物的阻挡、沉降及吸附作用减少水体的无机悬浮颗粒物,而且会与浮游植物竞争营养盐和光能,因而进一步抑制藻类的生长,起到改善水质的效果.因此,沉水植物的恢复与重建是蠡湖从藻型浊水态向草型清水态转换的关键.

4 结论

4.1 蠡湖水体TN浓度在0.74~4.93mg/L之间,平均值为1.35mg/L;TP浓度在0.03~0.31mg/L之间,平均值为0.073mg/L.总体来看,TN和TP浓度自东向西依次递减,呈现东蠡湖高于西蠡湖,沿岸区高于湖心区的趋势.

4.2 蠡湖水体中TN、TP季节性差异显著,其中TN浓度在春季、夏季、秋季和冬季分别为(1.09±0.36),(1.19±0.22),(1.66±0.34),(1.26±0.24)mg/L,秋季的浓度显著高于其他季节;TP浓度在春季、夏季、秋季和冬季分别为(0.055±0.021),(0.069±0.017),(0.121±0.055),(0.040±0.009)mg/L,秋 季 的浓度也显著高于其他季节.

4.3 水体中TN、TP近20年来一直维持在较高的浓度水平上,总体趋势为先升高后稳定最后下降.2003年开始,随着蠡湖综合整治工程的实施,水体中氮、磷浓度开始下降,尤其是2010年以后,水体中TN、TP浓度分别在1.27,0.068mg/L左右波动,基本维持在IV类水质标准.

4.4 水体中氮主要以溶解态为主,DTN占TN的比例在 35%~99%之间,平均值为 77.98%;而磷主要是以颗粒态的形态占优势,颗粒态磷占 TP的比例在 11%~90%之间,平均值为 59%.多元回归分析表明,TN与DTN和TSS之间呈正相关关系,但与 TSS的相关性系数较小,而 TP与 DTP和TSS都呈显著正相关.

[1] Berman T, Bronk D A. Dissolved organic nitrogen: a dynamic participant in aquatic ecosystems [J]. Aquatic Microbial Ecology,2003,31:279-305.

[2] Carpenter S R. Phosphorus control is critical to mitigating eutrophication [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2008,105(32):11039-11040.

[3] 王 珺,裴元生,杨志峰.营养盐对白洋淀草型富营养化的驱动与限制 [J]. 中国环境科学, 2010,30(Suppl.):7-13.

[4] 许 海,朱光伟,秦伯强,等.氮磷比对水华蓝藻优势形成的影响[J]. 中国环境科学, 2011,31(10):1676-1683.

[5] Morgan B, Rate A W, Burton E D. Water chemistry and nutrient release during the resuspension of FeS-rich sediments in a eutrophic estuarine system [J]. Science of the Total Environment,

2012,432(15):47-56.

[6] 王秋娟,李永峰,姜 霞,等.太湖北部三个湖区各形态氮的空间分布特征 [J]. 中国环境科学, 2010,30(11):1537-1542.

[7] Fan J Y, He X Y, Wang D Z. Experimental study on the effect of sediment size and porosity on contaminant adsorption/desorption and interfacial diffusion characteristics [J]. Journal of Hydrodynamics, 2013,25(1):20-26.

[8] Jiang X, Jin X C, Yao Y, et al. Effects of biological activity, light,temperature and oxygen on phosphorus release processes at the sediment and water interface of Taihu lake, China [J]. Water Research, 2008,42(8/9):2251-2259.

[9] 蔡琳琳,朱广伟,王永平,等.五里湖综合整治对湖水水质的影响[J]. 河海大学学报:自然科学版, 2011,39(9):482-488.

[10] 胡佳晨,姜 霞,李永峰,等.环境治理工程对蠡湖水体中氮空间分布的影响 [J]. 环境科学研究, 2013,26(4):380-388.

[11] 国家环境保护总局.水和废水监测分析方法 [M]. 第4版.北京:中国环境科学出版社, 2002.

[12] 姜 霞,王书航.沉积物质量调查评估手册 [M]. 北京:科学出版社, 2012.

[13] 李文朝.五里湖富营养化过程中水生生物及生态环境的演变[J]. 湖泊科学, 1996,6(增刊):37-45.

[14] 朱 喜,张扬文.五里湖水污染治理现状及继续治理对策 [J].水资源保护, 2009,25(1):86-89.

[15] 柏 祥,陈开宁,黄 蔚,等.五里湖水质现状与变化趋势 [J]. 水资源保护, 2010,26(5):6-10.

[16] 范立民,吴 伟,胡庚东,等.五里湖生态系统健康评价初探 [J].中国农业通报, 2012,28(2):195-199.

[17] 章 铭,于谨磊,何 虎,等.太湖五里湖生态修复示范区水质改善效果分析 [J]. 生态科学, 2012,31(3):240-244.

[18] 张 博,李永峰,姜 霞,等.环境治理工程对蠡湖水体中磷空间分布的影响 [J]. 中国环境科学, 2013,33(7):1271-1279.

[19] 高 光,朱广伟,秦伯强,等.太湖水体中碱性磷酸酶的活性及磷的矿化速率 [J]. 中国科学,D辑, 2005,35(增刊II):157-165.

[20] 余 辉,张璐璐,燕姝雯,等.太湖氮磷营养盐大气湿沉降特征及入湖贡献率 [J]. 环境科学研究, 2011,24(11):1210-1219.

[21] 燕姝雯.太湖流域出入湖河流水污染特征研究(D).北京:中国环境科学研究院, 2011:52-53.

[22] 刘 涛,杨柳燕,胡志新,等.太湖氮磷大气干湿沉降时空特征[J]. 环境监测管理与技术, 2012,24(6):20-24.

[23] 翟水晶,杨龙元,胡维平.太湖北部藻类生长旺盛期大气氮、磷沉降特征 [J]. 环境污染与防治, 2009,32(4):4-9.

Spatial-temporal dynamic changes of nitrogen and phosphorus and difference analysis in water body of Lihu Lake.

WANG Shu-hang1, WANG Wen-wen1, JIANG Xia1﹡, ZHANG Bo1,2, HU Jia-chen1,2, ZHAO Li1
(1. State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012,China;2.Forestry Institute, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China). China Environmental Science,2014,34(5):1268~1276

Lihu Lake is a typical shallow lake in the transitional period from unshiftable state of algae-dominated turbid water to unshiftable state of macrophytes-dominated clear water. The distribution characteristics, change rule and key impacting factors of nitrogen and phosphorus in overlying water were discussed by the field survey data investigation from 2012-2013 and the historical monitoring date collection. And the spatial-temporal difference of nitrogen and phosphorus forms in overlying water and the corresponding control measures were also studied on focus. The eutrophication of Lihu Lake was still not fundamentally solved, and the concentration of nitrogen and phosphorus in overlying was still in an unstable state. The concentration of nitrogen and phosphorus was in the range of 0.74~4.93mg/L and 0.03~0.31mg/L, with the mean value of 1.35 and 0.073mg/L, in respectively. Concentrations of total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) decreased from the east district of Lihu Lake to the west, and lakeside areas was higher than lake center. Concentrations of TN and TP were higher in summer and autumn, but lower in winter and spring. Dissolved nitrogen was the main nitrogen state in water, accounting for 35%~99% of TN, with the mean value of 77.98%.While phosphorus mainly existed in particulate state, and particulate phosphorus accounted for 11%~90% of TP, and the mean value was 59%. Results of multivariate statistics analysis showed that TN was positively correlated with DTN and TSS, but with smaller correlation coefficient with TSS. However, TP was significantly positive with both DTP and TSS. Therefore, two methods should be used to reduce the concentration of nitrogen and phosphorus in water body, one is cutting down the dry and wet deposition into lake, and the other is reducing sediment resuspension and restraining the release of nitrogen and phosphorus from sediments.

Lihu Lake;nitrogen and phosphorus;spatial-temporal changes;eutrophication;ecological restoration

2013-08-23

国家水体污染控制与治理科技重大专项(2012ZX07101-013)

* 责任作者, 研究员, jiangxia@craes.org.cn

X524

A

1000-6923(2014)05-1268-09

王书航(1985-),男,安徽阜阳人,工程师,硕士,主要从事湖泊水环境治理方面的研究.发表论文20篇.

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