观山湖湿地公园水体中氮·磷分布及富营养评价

2018-05-14杜莹

安徽农业科学 2018年2期

杜莹

摘要 [目的]评价观山湖湿地公园水体质量。[方法]以观山湖湿地公园水体为研究对象，通过不同时期的采样监测，研究湿地水体氮、磷的时空变化特征，并运用营养状态指数法对水体富营养化状态进行评价。[结果]湿地水体中氮、磷无明显的空间分布特征，但有明显的时间分布特征，TN浓度丰水期大于平水期，TP浓度丰水期小于平水期；2014—2016年除下湖的TN浓度呈下降趋势外，下湖的TP浓度和上湖的TN、TP浓度均呈增加趋势。富营养化评价综合指数表明，观山湖湿地水体在时空尺度上均处于轻富营养化状态，且磷为湿地水体的营养盐限制性因子。[结论]为防止观山湖水体进一步富营养化，应控制氮、磷的引入，尤其是磷的引入。

关键词观山湖湿地；水体；氮；磷；富营养化

中图分类号 X52 文献标识码 A 文章编号 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

城市濕地公园是一种独特的公园类型，具有湿地的生态功能和典型特征，以生态保护、科普教育、自然野趣和休闲游览为主要内容，具有很好的生态效益、经济效益和社会效益，现已成为有效保护湿地的重要手段[1]。然而，随着城市经济的快速发展，工业“三废”的大量排放及农业、生活废水排入河流等湿地水体中，对湿地的水环境和湿地的功能造成了很大影响，尤其是氮、磷营养盐的大量引入，导致水体富营养化，从而恶化湿地水体环境，使其生态环境功能退化[2-4]。

贵阳市观山湖湿地公园位于贵阳市观山湖区中心区域，是贵阳最大的城市内湖公园，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。但是，近年来随着观山湖区经济的不断发展，人类活动不断加剧，在大量工农业废水和生活污水等点源污染得以控制的情况下，仍受到城市面源污染的不断威胁，加之湖水流动性差，自我净化能力有限，使湿地水体面临着水体富营养的威胁及生态功能退化的危险。因此，为防止水体污染及富营养化，保护湿地生态环境，研究该湿地水体中氮、磷的分布特征和富营养状况，对观山湖湿地水体污染防治有着重要意义。笔者根据不同时期观山湖湿地水体相关水质因子监测结果，对湿地水体中氮、磷含量的时空变化进行了分析，并运用营养状态指数法对观山湖水质状况和富营养化状态进行了评价，以期为有效控制观山湖湿地水体污染及科学管理保护湿地水环境提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究地概况

观山湖湿地公园位于贵阳市观山湖区中心区，占地面积约4 km2，湿地水体面积约0.4 km2，由2个小型全封闭湖泊上湖和下湖构成（图1）。两湖水体主要由地下山泉喷涌形成，一年四季水位变动一般不大，但在雨季地表径流和湖面降水补给对水位有一定程度的影响。湖泊周围是公园绿地和人行道路，公园周边则主要是生活小区。

1.2 样点设置与采样时间

根据湿地水体分布情况、地下水出口以及疑似污染点，共设采样点14个，其中北湖9个，南湖5个。具体布点方案见图1 。

根据观山湖水体来源特点和贵阳市年降水特征[5]，将一年划分为丰水期（5—8月）和平水期（1—3、9—12月）。并分别于2014年 1月（平水期）、2014年 7月（丰水期）、2015年7月（丰水期）、2016年 1月（平水期）对观山湖湿地水体水质进行了取样监测。

1.3 水样采集与测定

监测项目：pH、溶解氧（DO， mg/L）、总氮（TN， mg/L）、总磷（TP， mg/L）、化学需氧量（CODCr， mg/L），五日生化需氧量（BOD5， mg/L）、叶绿素a（Chla， mg/L）。其中，DO、pH 分别采用RJY-1A型便携式溶解氧测试仪、便携式酸度计PHB-5计及摄氏温度计（装于水样采集器上）进行现场测定；水样的采集、处理和其他各指标的测定参照《水和废水监测分析方法》[6]。

1.4 评价方法

2 结果与分析

2.1 水体理化特征

由表1可知，2014—2016年4个监测

期，湿地水体pH为7.5～8.4，呈弱碱性，平水期和丰水期无明显差异。DO浓度为3.6～12.0 mg/L，平均值为6.0～9.9 mg/L，说明DO水平基本符合Ⅰ～Ⅱ类水质，且平水期的DO浓度较丰水期高，原因可能是丰水期处于夏季，水体温度较高，降水量较大，且藻类死亡分解作用消耗大量氧气，导致DO浓度随之下降[8-9]。CODCr浓度为1.7～8.3 mg/L，小于Ⅰ类水质标准值，说明观山湖公园水体未受有机物污染，同时平水期CODCr浓度较丰水期高，其原因可能是丰水期降雨量的增加，使得水体中 CODCr浓度降低。BOD5 浓度为1.0～8.0 mg/L，平均值均小于6.0 mg/L，说明BOD5浓度水平基本符合 IV 类水质，平水期的BOD5也较丰水期高，其原因也可能是丰水期降雨量的增加使得水体BOD5浓度降低，同时所监测的平水期在冬季，夏秋季节藻类及沉水植物死亡，使易生物降解产物累积，导致平水期水体BOD5浓度较高[10]。

2.2 水体氮的时空分布特征

由图2可知，同时期不同采样点的TN浓度不同，在空间分布上呈现非均一性，无明显变化规律。个别采样点（2016年平水期12号样点）TN浓度异常高，现场调查发现该采样点位于一个破损的排污管附近，该处水域水浅且流动性差，这可能是导致12号样点TN浓度异常高的原因。季节变化对TN浓度有明显的影响，总体表现为丰水期大于平水期，原因可能是丰水期的温度适宜于细菌的生长，冬季营养物质的积累和藻类的代谢被分解和释放，从底层上升，这增加了在水中营养物质的浓度，从而使得TN浓度达到较高水平[11-12]。另外，丰水期城市地表径流对氮的引入也不容忽视[13-14]。随着时间的推移，2014—2016年上湖（采样点6～14）TN浓度有增大的趋势，但不明显，而下湖（采样点1～5）呈减小趋势，原因可能是下湖所处地理位置相对偏僻，受人类活动侵扰较小，且湖水较浅，每年种有大量水生植物，对水质有一定的净化作用。

2.3 水体磷的时空分布特征从图3可见，不同采样点的TP浓度不同，在空间分布上呈现非均一性，无变化规律。个别采样点TP（2016年平水期9号样点）异常大，这可能是由于该处有一休闲观赏亭，水浅且水体流动性差，受人类活动扰动大。季节变化对TP浓度有明显影响，总体表现为平水期大于丰水期。李大鹏等[15]和张宗庆等[16]研究表明，很多湖泊的TP浓度都是丰水期大于平水期，其主要原因是夏季雨水较多，雨水径流冲刷，湖泊周围及主要入湖河流流域面源污染中的磷随着地表径流进入水体，使得磷浓度较高。但就观山湖而言，城镇工业、生活污水也纳入排污管网，环湖主要是公园绿地，城市地表径流能引入磷的量是有限的[17-19]，同时由于降水和径流，导致湖水水量增加，且水体中悬浮物增多，水中磷被悬浮颗粒吸附，沉积于沉积物表面，从而使水中磷浓度呈下降态势。随着时间的推移，2014—2016年TP浓度总体呈增加趋势，表明磷的污染在加剧。

2.4 水体富营养评价

根据监测结果，选取 TN、TP 和Chla浓度为评价指标，采用营养状态指数法，开展观山湖水体富营养化评价，结果见图4。由图4可知，采样点的营养状态指数基本上在 40～60，属于轻富营养状态。

已有研究[20-22]表明，氮、磷营养盐的含量对浮游植物生长有着显著的限制作用，同时N/P值对藻类正常代谢也有一定的限制作用，藻类正常代谢需要的限制性营养N/P值约为7，当N/P值>7时，磷是可能的限制性营养盐，当N/P值<7时，氮是可能的限制性营养盐。经统计，观山湖的N/P在10～42，平均值为16，由此可知，磷是观山湖湿地水体富营养化的主要限制性营养因子，是浮游植物生长的限制因子，要控制藻类大量繁殖，防止水体进一步富营养化，就需严格控制磷的引入。

3 结论

（1）该研究表明，观山湖湿地水体TN、TP的空间分布均呈现出非均一性，无明显的分布规律。而水体中TN、TP的时间分布均呈现出规律性，季节变化对TN的含量有明显影响，总体是丰水期大于平水期；季节变化对TP的含量也有明显影响，但是丰水期大于平水期。2014—2016年除下湖的TN呈下降趋势外，下湖的TP和上湖的TN、TP均呈增加趋势。

（2）营养指数评价结果表明，观山湖湿地水体总体上处于轻富营养化状态。同时，水体中 N/P值表明，磷为观山湖的营养限制性盐，為防止观山湖水体的进一步富营养化，应控制氮、磷的引入，尤其是磷的引入。

参考文献

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