观山湖氮磷浓度与水质因子关系研究

张永航，李 梅，杜 莹，苏文丽

(贵州师范大学化学与材料科学学院，贵州贵阳 550001)



观山湖氮磷浓度与水质因子关系研究

张永航，李 梅，杜 莹，苏文丽

(贵州师范大学化学与材料科学学院，贵州贵阳 550001)

氮磷浓度；不同形态；水质因子；相关性；观山湖

观山湖位于贵阳市观山湖区，是贵阳市有名的湿地公园，占地366.67余hm2，其中生态湿地水体面积约40 hm2，是按照“自然、生态、大众、和谐”的园林规划设计理念，依托得天独厚的水体、山丘、林木、野生动物等资源建设而成，是一个以湿地为特色，集观赏游览、文化娱乐、康体健身、科普教育等综合功能于一体的原生态湿地公园。近年来，随着观山湖区经济的不断发展及人类活动的加剧，该湿地公园水体存在潜在的污染危险。因此，防止水体富营养化，加强水体环境质量监测，保护湿地水体环境质量具有重要意义。

氮磷浓度是评价水质营养化的重要指标之一，其与相关水质因子是解释水质富营养化成因的重要因素[1]。水体中氮磷以各种形态存在，通过各种作用进行转化，而不同水质因子在不同过程起着不同作用[2-3]，因此分析不同形态的氮磷与水质因子关系有利于深入了解氮磷在水中的转化作用和影响因素。笔者通过对观山湖水体氮磷含量及相关水质因子进行监测，分析了各种形态的氮磷与水质因子的相关性，旨在为解释和防治水体富营养化及更好地保护观山湖水质提供理论基础。

1　材料与方法

1.1样点布设与样品采集根据观山湖污染源疑似点，进出水口处、水流交汇处共设9个采样点。样品的采集与方法严格参照《水和废水监测分析方法》进行。

1.3数据统计运用SPSS 19.0统计软件对数据进行统计和分析。

2　结果与分析

图1　TN、TP浓度的分布情况Fig.1　The distribution of TN，TP concentration

2.1水质参数浓度特征从图1可以看出，TN、TP浓度的最大值分别为0.980和0.083 mg/L，最小值分别为0.680和0.029 mg/L，平均值分别为0.780和0.050 mg/L。水体富营养化是影响水体功能正常发挥的重要原因，在评价水体富营养化时，我国使用标准为：当TN小于1.000 mg/L，TP小于0.100 mg/L时，水体不会发生富营养化[4]。由此可见，各采样点TN均小于1.000 mg/L，TP浓度也均小于0.100 mg/L，故该水质未达到富营养化发生条件。另外，藻类正常代谢需要的N/P值是7，当N/P值>7时，磷是可能的限制性营养盐；当N/P的值<7时，氮是可能的限制性营养盐[5]。观山湖各采样点的TN/TP在10.0以上，其平均值为20.3，据此判断，观山湖中磷为可能的限制性营养盐，TP是浮游植物生长的限制因子，这表明藻类大量繁殖很大程度上受制于磷营养盐的积累程度。

表1　水质因子的变化范围及平均值

2.2氮浓度与水质因子的相关性分析及关系模型

2.2.1氮浓度与水质因子的相关性。在SPSS 19.0平台下对氮素的不同形态与有机污染因子、理化因子、无机离子进行相关性分析，相关系数见表2、3。

表2　不同形态氮与水质因子的相关性系数

由表2可知，氮元素的各种形态与有机污染因子(BOD5、CODCr、DO)、理化因子(pH、T)、无机离子(Fe、Mn)相关性不显著，氮素在湖泊水体中转化情况比较复杂[6]，与这些因子之间的关系有待进一步研究。

表3　不同形态氮与营养盐及叶绿素的相关性系数

注：*表示在0.05水平显著相关，**表示在0.01水平上显著相关。

Note：* stands for significant correlation at 0.05 level，** stands for extremely significant correlation at 0.01 level.

2.2.2氮各种形态与水质因子的关系模型。为更进一步找出氮浓度与水质因子的关系模型，故在SPSS 19.0的平台下对氮的各个形态与水质因子浓度采用多元逐步回归法进行分析，所得模型见表4。

表4　不同形态氮与水质因子的回归方程

2.3各形态磷浓度与水质因子的相关性分析及关系模型

2.3.1磷浓度与水质因子的相关性及关系模型。在SPSS 19.0平台下对磷浓度与有机污染指标、pH、温度、无机离子及不同形态氮等进行相关性分析，结果见表5、6。

表5　不同形态氮与水质因子的相关性系数

由表5可知，氮元素的各种形态与有机污染因子(BOD5、CODCr、DO)、理化因子(pH、T)、无机离子(Fe、Mn)相关性不显著，其中磷与铁无相关性。磷素与氮素在湖泊水体中转化情况比较复杂[8]，与这些因子之间的关系仍有待进一步研究。

由表6可知，DP、TN与Chla均在0.05显著水平呈正相关，相关系数分别为0.715、0.707。磷是水体的重要营养成分之一，故磷的增多有利于水生植物的生长，叶绿素也相应增多。这与黄文钰[9]研究的50个中国主要湖泊所得的叶绿素a含量与总磷呈显著相关的结论相符。

表6　不同形态氮与营养盐及叶绿素的相关性系数

注：*表示在0.05水平差异显著。

Note：* stands for significant difference at 0.05 level.

TP与DP也呈显著性正相关，相关系数为0.692。TP包括有机磷化合物和无机磷化合物，DP在水体中是重要的磷素来源，这可能是由于DP浓度与TP浓度具有正相关。

2.3.2磷各种形态与水质因子的关系模型。为了进一步确认磷与水质因子的关系模型，对其进行逐步回归，所得模型见表7。

由表7可知，TP、DP浓度与Chla均存在较好的线性关系，该关系模型也能说明藻类大量繁殖很大程度上受制于磷营养盐的积累程度。

表7　不同形态磷与水质因子的回归方程

注：ρ(TP)表示总磷的浓度，ρ(DP)表示溶解性磷的浓度，ρ(Chla)表示叶绿素的浓度。

Note：ρ(TP).Total phosphorus concentration，ρ(DP).Dissolved phosphorus concentration，ρ(Chla).Concentration of chlorophyll.

3　结论

(1)从水体的水质特征分析可知，观山湖水体未达到富营养化条件。根据TN/TP均值可知，TP可能是观山湖浮游植物生长潜在的限制性因子。在用水质标准比较后得出，观山湖水质总体良好，污染程度较小。因此，对观山湖主要采取保护措施，控制氮磷的引入，特别是磷的引入。

[1]陈军，权文婷，孙记红.太湖氮磷浓度与水质因子的关系[J].中国环境监测，2011，27(3)：79-83.

[2]廖荣明，洪天求，李如忠.巢湖烔炀河水体氮磷营养物变化特征及成因分析[J].合肥工业大学学报(自然科学版)，2010，33(10)：1553-1557.

[3]曹英兰，林建清，许美云.厦门龙舟三池水体氮磷的污染状况及来源分析[J].集美大学学报(自然科学版)，2011，12(6)：103-106.

[4]罗固源，康康，朱亮.水体中TN/TP与藻类产生周期及产生量的关系[J].重庆大学学报(自然科学版)，2007，30(1)：142-146.

[5]赵超，于宁楼，戴伟，等．银湖夏季叶绿素a与水质因子的相关分析及富营养化评价[J].安徽农业科学，2010，38(32)：18252-18254.

[6]孙志高，刘景双，于君宝，等.N示踪技术在湿地氮素生物地球化学过程研究中的应用进展[J].地理科学，2005，25(6)：762-768.

[7]邹华，阮文权，陈坚.硝酸盐作为生物除磷电子受体的研究[J].环境科学研究，2002，15(3)：38-41.

[8]PANT H K，REDDY K R，LEM ON E.Phosphorus retention capacity of root bed media of subsurface f low constructed wetlands[ J ].Ecological engineering，2001，17(4)：345-355.

[9]黄文钰.中国主要湖泊叶绿素与总磷关系[J].污染防治技术，1997，10(1)：11-12.

Study on Relationship between Nitrogen,Phosphorus Concentration and Water Quality Factors in Guanshan Lake

ZHANG Yong-hang,LI Mei,DU Ying et al

(School of Chemistry and Materials Science,Guizhou Normal University,Guiyang,Guizhou 550001)

[Objective]The aim was to study the relationship between nitrogen,phosphorus concentration and water quality factors in Guanshan Lake.[Method]Based on the measurement results of nitrogen,phosphorus and relevant water quality factors in Guanshan Lake,the water quality features were analyzed,as well as the correlation between different forms of nitrogen and phosphorus concentrations in water and water quality factors.The relationship between nitrogen,phosphorus concentration and water quality factors was established by using the multiple stepwise regression equation.[Result]Nitrite nitrogen and total nitrogen was significantly negatively correlated.Nitrate nitrogen and chlorophyll a,total phosphorus and ammonia were significantly positively correlated.Ammonia nitrate was positively correlated with nitrate nitrogen and chlorophyll a,whose model is only related with chlorophyll a.Total phosphorus concentration and chlorophyll a,dissolved phosphorus,nitrate nitrogen was significantly positive correlation.Dissolved phosphorus was positively correlated with nitrate nitrogen and chlorophyll a,while total phosphorus and dissolved phosphorus iwa only related with chlorophyll a in its model.[Conclusion]The overall water quality of Guanshan Lake is good and has not reached the eutrophication.

Nitrogen and phosphorus concentration;Different forms;Water quality factors;Correlation;Guanshan Lake

贵阳市科技计划项目(筑科合同[2012103]84号)。

张永航(1971- )，女，贵州贵阳人，副教授，硕士，从事环境化学研究。

2016-07-11

S 181.3;X 52

A

0517-6611(2016)25-097-03