秀山县钟灵水库湖水中磷形态分布特征

王爱雯　申娅　杨建波　刘力彰　陈子骁

摘要：为详细了解钟灵水库表层湖水中磷形态的分布特征，选取5个点位监测了湖水中不同形态磷的含量，分析了各采样点磷形态含量之间的关系。研究结果表明：TP、DTP和DP的含量范围分别为0.015～0.027 mg/L、0.010～0.020 mg/L和0.006～0.013 mg/L，湖水中的TP以溶解态磷（DTP）为主要存在形态，DTP主要以DP为主要形态存在；2和3号采样点TP浓度相对较高，表明该区域的磷形态受周围环境的影响较大。

关键词：钟灵水库；湖水；磷形态；分布特征

中图分类号：X832

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）8006003

1引言

目前，水体富营养化已成为全球水污染关注焦点，尤其是湖泊水体富营养化已成为该水体污染的问题之一。经济合作与发展组织（OECD）的研究表明，几乎80%的湖泊富营养化都是由磷浓度过高所导致[1]。磷作为营养元素，是淡水水体中生物生长必不可少的营养物质，也是淡水水体中大多数藻类生长的限制性因子。现有研究表明，当水中磷浓度超过0.02 mg/L时，能明显促进水体的富营养化进程[2]。天然水体中磷以多种化学形态形式存在，如缩聚磷酸盐、正磷酸盐、颗粒态磷和有机磷等，其中生物利用最高的是正磷酸盐。在不同的水环境条件下，水体富营养化主要受正磷酸盐的影响，溶解态的磷浓度越高，水体富营养化程度越严重。因此，研究水体中磷形态的分布，对有效控制水体富营养化具有十分重要的意義。

近年来，开展湖泊沉积物中磷的研究报道较多，主要集中研究总磷的空间分布及变化规律[3]。在重庆市范围内，关注重点主要集中嘉陵江、长江、长寿湖等水体中磷形态的研究报告[4，5]，对大中型湖泊的研究报道较少。随着重庆市人民政府对生态保护发展区的功能定位，区域内水域功能的湖库水体环境保护逐步受到各方关注。钟灵水库作为秀山县城区集中式饮用水源地，其生态环境保护显得尤为重要。截止目前，无相关文献报道钟灵水库湖水中磷形态分析研究。因此，选择钟灵水库区域为研究对象，采集水库区域5个代表性点位的水样，分析不同区域湖水中磷形态含量，研究磷形态分布特征，以期为钟灵水库富营养化控制和生态环境保护提供科学依据。

2材料与方法

2.1研究区域概况

钟灵水库（109.0559°E，28.2841°N）位于重庆市秀山县钟灵镇境内，距秀山县城28 km，该湖于1978年建成，是秀山县库容最大的人工水库，水域面积92.6 km2，总库容3230万m3。近年来，随着农业和乡村旅游业的快速发展，农业生产活动中过量不合理的化肥施用，给该水库区域水环境质量带来了潜在生态危害。

2.2采样点布设

通过资料收集和现场考察，根据钟灵水库水环境特征，在进水区、出水区、湖心区等位置设置5个采样点，采样点具体位置及特点见表1。

2.3样品采集与分析

采用有机玻璃采样器采集水样，于2017年1月，分别在钟灵水库5个点位采集表层瞬时水样，装入洁净塑料瓶。采样同时，现场用便携式pH计（320P-01N，Thermo Fisher）、便携式导率仪（320C-01，Thermo Fisher）、便携式溶解氧仪器（RDO3S，Thermo Fisher）现场测得水温、pH值、溶解氧（DO）和电导率等4项水质参数。

按照《水质 采样方案设计技术规定》（HJ 495-2009）和《地表水和污水监测技术规范》（HJ/T 91-2002）进行规范采样和实验分析。磷形态测定采用《水和废水监测分析方法》（第四版）A类分析方法钼锑抗分光光度法进行分析[6]。

水中磷的测定，通常按其存在的形式而分别测定总磷（TP）、溶解性正磷酸盐（DP）、溶解性总磷酸盐（DTP），水中3种磷形态测定流程图见图1。本研究分析方法采用如下方式分析水样中的磷：总磷（TP）的测定，于水样采集后，加H2SO4酸化至pH≤1保存，用于测定TP；溶解性正磷酸盐（DP）的测定，水样采集后，不加任何保存剂，用0.45 μm滤膜过滤水样，一部分试样在24h内直接测定DP，另一部分试样经消解后，用于测定溶解性总磷酸盐（DTP）。溶解性有机磷（DOP）和颗粒态磷（PP）分别由DOP=DTP-DP和PP=TP-DTP计算。

3结果与讨论

现场水质参测定结果与总磷（TP）、溶解性正磷酸盐（DP）、溶解性总磷酸盐（DTP）分析结果见表2。

3.1湖水中TP、DTP和DP的含量

由表2和图2可以看出，钟灵水库湖水中不同采样点的平均水温、pH值、溶解氧和电导率分别为12.5℃、8.68、9.02 mg/L、114 μs/cm，总磷（TP）、溶解性总磷酸盐（DTP）和溶解性正磷酸盐（DP）的含量差异较大。整个采样点位TP浓度范围为0.015～0.027 mg/L，DTP浓度范围为0.010～0.020 mg/L，DP浓度范围为0.006～0.013 mg/L，TP满足《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）III类水质限制要求。2和3号采样点TP浓度相对较高，主要原因：2号点位上游为梅江河，上游分布1个居民集中居住点，梅江河沿岸分布大量农田、果林耕作区域，在耕作中多数农民不懂科学种植，施用大量含磷化肥，向钟灵水库湖中排入大量的生活和农业生产含磷污水；3号点位为库区居民主要居住点，由于近年来钟灵水库旅游业快速发展，小型农家乐逐步增多，生活污水排量增大，导致凯堡（码头）区域湖水磷含量的增加。1号点区域在布设采样点中磷含量相对较低，主要原因是1号点细沙溪作为钟灵水库主要支流，支流沿岸人为活动较少，仅有少量耕地，且沿岸生态环境保持良好，因此该区域各种磷形态浓度相对较低。4号点与5号点区域，湖水中各种磷形态浓度相对接近。

3.2湖水中DTP和PP含量的变化

图3表示钟灵水库湖水中不同采样点DTP和PP占TP的质量百分数。由图3明显看出，各个采样点的DTP的质量百分数占主要部分，其中4号采样点达到77.8%，1号采样点最低为66.7%，1号采样点DTP和PP的质量百分数差别最小。从钟灵水库整个湖水采样点布设来看，湖水中的TP以溶解态磷为主要存在形式，各个采样点PP占TP的质量百分数较小，因此，PP不是钟灵水库湖水中TP变化的主要控制因素。

3.3湖水中DP和DOP含量的变化

图4表示钟灵水库湖水中不同采样点DP和DOP占DTP的质量百分数。由图4明显看出，各采样点中DP占DTP的质量百分数较大，其中5号点达69.2%，1号点DP和DOP占DTP的质量百分数相对接近，分别为60%和40%。由此表明，钟灵水库湖水中DTP主要以DP为主要形式存在。天然水体中的有机磷能有效被浮游动植物分解利用，而水体中DP容易被藻类直接利用，对水体富营养化起着重要的作用。因此，控制水体中的DP含量，对防止钟灵水库湖水水体富营养化起着重要的作用。

4结论

（1）钟灵水库湖水区域布设5个采样点的TP、DTP和DP的含量差异较大，浓度范围分别为0.015～0.027 mg/L、0.010～0.020 mg/L和0.006～0.013 mg/L。

（2）從布设采样点磷形态分析来看，钟灵水库湖水中TP以溶解态磷（DTP）为主要存在形态，DTP主要以DP为主要形态存在。

（3）从布设采样点总磷含量看，2和3号采样点TP浓度相对较高，表明该区域磷形态受周围环境的影响较大，需加强控制。

参考文献：

[1]

Moore P A，Readdy K R，Graetz D A .Nutrient transformatinos in sediments as influenced by oxygen supply [J].Enviromental Quality，1992，21（3）：387～393.

[2]谢平.论海藻碎花的发生机制：从生物进化、生物地球化学和生态学观点[M].北京：科学出版社，2007：30～76.

[3]金相灿，周莉萍，卢少勇，等.重庆市长寿湖水体磷空间分布与变化规律[J].环境科学与技术，2010，33（6E）：141～143.

[4]袁和忠，沈吉，刘恩峰，等.太湖水体及表层沉积物磷空间分布特征及差异性分析[J].环境科学，2010，31（4）：954～960.

[5]舒莹，张进忠，魏世强，等.长寿湖水中磷形态的季节性变化特征[J].水土保持学报，2011，25（5）：172～176.

[6]国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法[M].4版.北京：中国环境科学出版社，2002：243～250.

Abstract： To detail more about the distribution characteristics of phosphorus species in surface water of Zhongling reservoir， five different points were used to monitor the content of phosphorus in different forms of lake water. The relationship between the phosphorus content in each sampling point was also analyzed. The results showed that the content of TP， DTP and DP were 0.015～0.027mg/L，0.010～0.020mg/L and 0.006～0.013mg/L respectively in the Zhongling reservoir. The TP in the lake was mainly in the form of dissolved phosphorus （DTP） while DTP was mainly in the main form of DP. The concentrations of TP were relatively high in two and three points， indicating that the regional phosphorus was strongly influenced by the environment in these areas.

Key words： Zhongling Reservoir； lake water； phosphorus species； distribution characteristics