洪门水库氮磷分布状况及污染初步评价

2022-01-27王伟萍周辉明陶志英郑应龙

生物化工 2021年6期

王伟萍，周辉明，陶志英，郑应龙

（1.江西省水生生物保护救助中心，江西南昌 330000；2.江西省水产科学研究所，江西南昌 330039；3.南城县水产站，江西南城 344799）

由于人口增加、城市发展，氮、磷等污染物过量排放进入河流、湖泊、水库等水体，水体的层化作用限制了空气-水体氧气交换，加上氮、磷的生物氧化等作用，导致水体富营养化。水体富营养化使得水体透明度很低，阳光难以穿透水层，造成水生植物光合作用和氧气释放困难，水中溶解氧过低，鱼类大量死亡；同时富营养化水体含有有机物分解的盐，如硝酸盐和可致癌的亚硝酸盐等，人畜如果饮用含有这些物质超标的水，会中毒致病，严重影响健康。

洪门水库位于抚河支流——黎滩河中段，横跨南城、黎川两县，地理位置在东经116°41′～116° 51′，北纬 27°17′～27°34′，是汇黎滩河及其东西两支（资福水、龙安水）以及下游的桐埠水、竺油水等36条10 km以上的河流于一体，集雨面积2376 km2，水库全长（大坝至黎川县城）36.5 km，平均宽度0.3 km，最大宽度1.5 km。库底高程为海拔70 m，平均水深为7.3m，最大水深31 m。纵观全库，山水相间，湾汊密布，为水库渔业生产提供了良好的自然环境。

随着洪门水库流域周边县域社会经济的进一步发展，尤其是工业化、城镇化主战略的实施，周边生活污水、工业废水、矿区污水直接排入水库中，使库区富营养化的危险与日俱增，严重影响了洪门水库水资源和渔业资源可持续发展。

本研究选取洪门水库5个区域作为采样点，并确定了6月和9月这两个代表性时间作为采样时间，测定了总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH3-N）、硝酸盐氮（NO-3-N）、亚硝酸盐氮（NO-2-N）和叶绿素 a（Chla）的含量，研究洪门水库表层水氮磷分布，并采用营养状态指数法对洪门水库富营养化程度进行了评价，为洪门水库水环境保护和渔业资源科学利用提供重要支撑。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

主要仪器和试剂有：UV1900 型紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司；硝酸钾、硝酸、过硫酸钾、抗坏血酸、硫酸、钼酸铵、磷酸二氢钾、酒石酸钾钠、硫代硫酸钠、磷酸、氨基苯磺酰胺、亚硝酸钠、氯仿、草酸钠、丙酮，GR级，国药集团化学试剂有限公司。

1.2 样品采集

根据南城县洪门水库进出水口、库湾、养殖区等分布特点，沿上游到下游共设5个采样点（见图1），于2017年6月（夏季）和9月（秋季）对洪门水库进行了系统的生态学调查，采集表层（0.5 m）水样，及时带回实验室分析。

图1 洪门水库采样点分布

1.3 实验方法

1.3.1 营养盐含量测定

表层水样经处理后，对总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮（NH3-N）、硝酸盐氮（NO-3-N）、亚硝酸盐氮（NO-2-N）和叶绿素a（Chla）进行测定，测定方法见表1[1]。

表1 监测指标的测定方法

1.3.2 洪门水库营养状态评价方法

本文根据洪门水库实际，选取叶绿素a（Chla）、总磷（TP）、总氮（TN）、透明度（SD）4个参数为评价因子[2-3]，采用营养状态指数法综合评价洪门水库富营养化程度[4-6]，进行相关加权营养状态指数评价，评价标准见表2。

表2 综合营养状态指数评价标准

计算方法：

式中：TLI(∑)为综合营养状态指数；Wj为第j种参数营养状态指数的相关权重；TLI(j)为第j种参数的营养状态指数；rij为第j种参数与基准参数叶绿素a的相关关系，n为评价参数个数。

2 结果与分析

2.1 洪门水库表层水体中氮磷分布状况

夏季和秋季洪门水库水体氮磷含量见表3。由图2可知，夏季和秋季，洪门水库水体中总磷、总氮的含量在空间上大体呈现下游＞上游＞中游的分布格局，9月份总磷、总氮含量远高于6月份。9月份氨氮、硝酸盐和亚硝酸盐氮含量低于6月份。洪门水库水体中主要污染为磷，一方面，由于库区周边水土流失，经雨水冲刷，对水体营养盐含量有影响；另一方面，洪门水库周边南城县、黎川县、南丰县等都是以农业生产为主，库区周边农业磷肥料的使用和流失以及生活污水排放造成磷污染。9月水库水位降低，洪门水库上游生活污水流入以及周边城镇工业和生活污水排入使得水库中总磷含量过高。

表3 夏季和秋季洪门水库水体氮磷含量（单位：mg/L）

图2 6月和9月洪门水库表层水中各营养盐含量

2.2 洪门水库营养状态综合评价[4-8]

根据得到的综合营养状态指数，查询表2，可得洪门水库的营养状况，如表4所示。

表4 夏季6月和秋季9月营养状态综合评价结果

由表4可知，洪门水库营养状态介于中营养和轻度富营养，且季节性变化明显，秋季营养状态高于夏季。在4个评价因子中，TN已经达到轻度富营养状态，尤其在9月，达到重度富营养状态。TP在6月和9月均已达到重度富营养状态，Chla总体处于轻度富营养状态。同一季节，不同库区营养状态差异也较大，6月小坝富营养化程度最大，石菩口最小，两者相差4.8，9月黎滩河富营养化程度最大，石菩口最小，两者相差10.16。在4个评价因子中，TP和TN的营养状态在6月和9月都较高，尤其在9月，部分湖区TP和TN已经达到重度富营养状态。Chla在6月和9月总体处于轻度富营养状态。