南瓮河自然保护区地表水中磷酸盐未检出原因分析

2020-06-17湛鑫琳韦昌雷王立中

防护林科技 2020年2期

湛鑫琳，韦昌雷，王立中

(大兴安岭农林科学院，黑龙江嫩江源森林生态系统国家定位观测研究站，黑龙江大兴安岭 165000)

磷酸盐是生物生长所必须的物质，是水环境中重要的营养元素，对生态系统具有重要影响。近年来，由于生活污水排放和化肥大量施用等原因导致水体富营养化状况日趋严重，磷酸盐已然成为河流的主要污染物质。它的准确测定对深入研究水体污染程度及自净能力有着十分重大意义。南瓮河自然保护区内地表森林暗棕壤中富含有机质[1]，植被表面及枯枝落叶层营养元素含量较高，随着降雨大部分营养元素会迁移到水体中。2019年6—10月，黑龙江嫩江源森林生态系统国家定位观测研究站对南瓮河自然保护区内地表径流及河水中磷酸盐含量用磷钼蓝分光光度法[2]进行检测，发现5个月中这两种水质磷酸盐均未检出，针对这一现象，结合生态站长期监测数据，我们首次使用化学分析与计算的方法对其产生原因进行了分析。

1 研究区概况

研究地区位于南瓮河国家级自然保护区，2011年被列入国际重要湿地名录，是以森林湿地及其生物多样性和嫩江源头为保护对象的保护区。保护区属于水域内陆湿地生态系统类型，是东北最大的森林湿地自然保护区，保存了完整的原始森林湿地生态系统，有原始森林、沼泽、草甸、湖泊、溪流、河川、冰雪等景观。

2 研究方法及仪器

2.1 方法

采用磷钼蓝分光光度法，按照GB/T 5750.5-2006生活饮用水标准检验方法无机非金属指标(7.1 磷酸盐磷钼蓝分光光度法)。

2.2 仪器

紫外可见分光光度计TU1810，具塞比色管。

3 结果与分析

3.1 可能存在形式分析

3.2 影响磷酸盐检测结果的因素分析

3.2.1 实验方法本身的限制目前水质中磷酸盐检测通常使用的是磷钼蓝分光光度法，此法最低检测质量浓度为0.1 mgL-1。如果水样中磷酸盐含量较低，未达到检出浓度，那么会出现磷酸盐未检出的情况。

3.2.2 实验过程的误差磷酸盐测定一般情况下，试验人员都会选择磷钼蓝分光光度法进行试验，该方法要求在酸性环境下，用氯化亚锡还原进行显色测定。由于预处理后样品中磷酸盐的转化率不可能是100%，会引发试验误差。分析人员使用各种仪器设备、玻璃器皿、量具，都带有不同的主观习惯和经验，由此也会带来一定的操作误差。

3.2.3 取水容器的影响国标GBT11893-89中明确指出“含磷量较少的水样，不要用塑料瓶采样，因磷酸盐易吸附在塑料瓶上”[3]，可见采样容器会影响水中磷酸盐的含量。我们的样品采集严格遵照GB3838-2002地表水环境质量标准中水样采集的要求使用聚乙烯瓶[4]，因此不存在此种影响。

3.2.4 样品浊度引入的误差样品浊度是样品分析中难以消除的因素。肉眼无法察觉的混浊(例如由水中的藻类等微小物质引起的浑浊)很难被发现，会影响测定结果。

3.2.5 水中金属离子的影响正磷酸是三元酸，有3种正磷酸盐：(1)磷酸二氢盐MH2PO4，都溶于水；(2)磷酸氢盐M2HPO4；(3)正磷酸盐M3PO4，后二者除钠、钾、铵盐外，在标准状态下，大部都是不可溶于水的(M 除为一价金属外，也可以是其他价态的金属)。表1列举了一些常见磷酸盐的溶度积常数[5]。2019年7月我们对南瓮河地区地表径流和河水中部分金属离子含量进行了检测，数据如表2所示。

表1 常见磷酸盐的溶度积常数

表2 2009年7月南瓮河地区地表径流和河水中部分金属离子含量 mgL-1

2019-7锰钼锌铁铜铅镉镍铬河水0.01L0.06L31.70.1522.30.90.05L1.010.42地表径流0.01L0.06L22.90.289.81.30.05L1.30.83

我们以2019年7月河水中的金属Zn2+为例，Zn2+的质量浓度为31.7 mgL-1，查找数据可知Zn3(PO4)2的KSP=9.1*10-33，根据溶度积公式我们可以计算出此时水中的质量浓度应为8.49*10-7mgL-1。可见，此时水中磷酸盐的浓度非常低。周梅等人[6]研究认为，降水输入的Ca,可能会导致该地P的缺乏,因为大部分磷与钙结合成难溶的磷酸钙。这与我们的观点基本一致，同时我们认为不光是钙，水体中大量多种金属离子都影响水体中磷酸盐的含量。