硝態(tài)氮、氨態(tài)氮與三峽庫(kù)灣水體富營(yíng)養(yǎng)關(guān)系探析

張麗瑩陳書鴻牟新利張 婷覃鳳霞

（1.三峽庫(kù)區(qū)水環(huán)境演變與污染防治重慶高校市級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶萬(wàn)州 404100）（2.重慶三峽學(xué)院環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，重慶萬(wàn)州 404100）

硝態(tài)氮、氨態(tài)氮與三峽庫(kù)灣水體富營(yíng)養(yǎng)關(guān)系探析

張麗瑩1陳書鴻1牟新利2張 婷2覃鳳霞2

（1.三峽庫(kù)區(qū)水環(huán)境演變與污染防治重慶高校市級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶萬(wàn)州 404100）（2.重慶三峽學(xué)院環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，重慶萬(wàn)州 404100）

以三峽庫(kù)區(qū)渡河庫(kù)灣為研究對(duì)象，連續(xù)五年逐月監(jiān)測(cè)水體硝態(tài)氮、氨態(tài)氮、葉綠素a濃度．采用spearman秩相關(guān)系數(shù)法分析水體富營(yíng)養(yǎng)化與硝態(tài)氮、氨態(tài)氮的關(guān)系，結(jié)果顯示硝態(tài)氮與富營(yíng)養(yǎng)化呈負(fù)相關(guān)，氨態(tài)氮?jiǎng)t與富營(yíng)養(yǎng)化無(wú)顯著意義，由此表明三峽庫(kù)區(qū)支流庫(kù)灣水體硝態(tài)氮是藻類等浮游植物繁殖吸收的主要價(jià)態(tài)氮．

三峽庫(kù)灣；富營(yíng)養(yǎng)化；硝態(tài)氮；氨態(tài)氮

三峽庫(kù)區(qū)支流庫(kù)灣水體富營(yíng)養(yǎng)化已影響到三峽水庫(kù)生態(tài)安全[1-2]，藻類等浮游植物大量繁殖造成相關(guān)水域水生生態(tài)系統(tǒng)破壞甚至崩潰．氮是浮游植物繁殖不可缺少的重要營(yíng)養(yǎng)元素，但藻類等浮游植物繁殖主要利用何種價(jià)態(tài)無(wú)機(jī)氮?jiǎng)t說(shuō)法不一[3]．本文利用2010—2014年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析瀼渡河庫(kù)灣水體葉綠素a（藻類等浮游植物特征指標(biāo)）和硝態(tài)氮、氨態(tài)氮的關(guān)系，對(duì)研究庫(kù)區(qū)支流庫(kù)灣水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題具有基礎(chǔ)意義．

1 研究對(duì)象與分析方法

1.1 研究對(duì)象

瀼渡河是三峽庫(kù)區(qū)腹心萬(wàn)州區(qū)的主要支流，三峽水庫(kù)成庫(kù)后形成的庫(kù)灣縱深1 km，面積約0.4 km2，具有典型的庫(kù)灣水文特征．2010年8月—2014年12月每月上旬選取庫(kù)灣中心區(qū)域進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)．水質(zhì)各參數(shù)分析方法如表1所示．所獲監(jiān)測(cè)結(jié)果以2010年8月作為第一個(gè)月，逐月?tīng)顩r見(jiàn)圖1～3．

圖1瀼渡河庫(kù)灣硝態(tài)氮濃度變化趨勢(shì)

圖2瀼渡河庫(kù)灣氨態(tài)氮濃度變化趨勢(shì)

圖3 瀼渡河庫(kù)灣葉綠素a濃度變化趨勢(shì)

表1 水質(zhì)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)方法及儀器設(shè)備

1.2 相關(guān)性分析方法

采用spearman秩相關(guān)系數(shù)將葉綠素a濃度按數(shù)據(jù)大小順序排列得到位次系列X1…XN，對(duì)應(yīng)硝態(tài)氮（或氨態(tài)氮）數(shù)據(jù)按大小排列得位次系列Y1…YN，秩相關(guān)系數(shù)按下式計(jì)算：

表2 秩相關(guān)系數(shù)sr的臨界值（Wp）

2 結(jié) 果

2.1 硝態(tài)氮與葉綠素a相關(guān)性表明水體葉綠素a濃度與硝態(tài)氮濃度呈顯著負(fù)相關(guān)，即水體富營(yíng)養(yǎng)越嚴(yán)重（藻類密度越大），硝態(tài)氮濃度越低．如圖4所示．

2.2 氨態(tài)氮與葉綠素a相關(guān)性表明水體氨態(tài)氮濃度變化與葉綠素a濃度變化無(wú)相關(guān)性，即水體富營(yíng)養(yǎng)發(fā)展未影響氨態(tài)氮濃度變化．如圖5所示．

2.3 氨態(tài)氮/硝態(tài)氮比值與葉綠素a相關(guān)性顯示氨態(tài)氮/硝態(tài)氮比值與葉綠素a濃度呈顯著正相關(guān)，即水體富營(yíng)養(yǎng)越嚴(yán)重，水體中氨態(tài)氮/硝態(tài)氮比值會(huì)呈上升趨勢(shì)．如圖6所示．

圖4 硝態(tài)氮與葉綠素a相關(guān)性

圖5 氨態(tài)氮與葉綠素a相關(guān)性

圖6 氨態(tài)氮/硝態(tài)氮比值與葉綠素a相關(guān)性

3 討 論

氮是浮游植物構(gòu)成的重要元素種類，也是水體富營(yíng)養(yǎng)化兩大主要限制性因子之一．生物學(xué)已證實(shí)，浮游植物（主要是藻類）大量繁殖時(shí)主要吸收水體中溶解無(wú)機(jī)氮．但何種價(jià)態(tài)氮是其主要營(yíng)養(yǎng)源則令人疑惑．大部分研究者認(rèn)為氨態(tài)氮是主要吸收氮源，因?yàn)榈糜诤铣傻鞍踪|(zhì)，而氨基酸中氮呈還原態(tài)，如硝態(tài)氮是主要氮源則生物體必須先將氧化態(tài)的硝酸鹽還原，這是十分不經(jīng)濟(jì)的，也有試驗(yàn)證明[4]藻類傾向優(yōu)先利用氨態(tài)氮．本相關(guān)性研究則發(fā)現(xiàn)三峽庫(kù)區(qū)瀼渡河庫(kù)灣浮游生物量（以葉綠素a含量代表）增長(zhǎng)下氨態(tài)氮并未出現(xiàn)趨勢(shì)性變化，反而硝態(tài)氮下降趨勢(shì)顯著，考慮到有氧條件下水體硝化、亞硝化反應(yīng)占優(yōu)勢(shì)會(huì)促進(jìn)氨態(tài)氮向硝態(tài)氮轉(zhuǎn)變的因素，NH3-N/NO3-N比值的上升趨勢(shì)情況也從另一側(cè)面證實(shí)，浮游生物量增長(zhǎng)吸收的氮源主要為硝態(tài)氮，浮游植物大量繁殖可使水體硝態(tài)氮呈低濃度狀態(tài)[5]．葉麟等[6]對(duì)三峽庫(kù)區(qū)湖北境內(nèi)的香溪河庫(kù)灣水體硝酸鹽分布研究也證實(shí)，硝酸鹽低的地方浮游生物量變化幅度大的現(xiàn)象．因此，氮與浮游植物增殖的因果關(guān)系以及對(duì)浮游植物的限制機(jī)理有待進(jìn)一步研究[7]．

4 結(jié) 論

水體中硝態(tài)氮濃度變化與富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)展呈顯著負(fù)相關(guān)的特征表明硝態(tài)氮是浮游植物繁殖吸收利用的主要價(jià)態(tài)氮，也揭示出低氮水體（相對(duì)氮磷比下降）是浮游植物繁殖的結(jié)果，而不是大量繁殖的條件．

[1]胡征宇，蔡慶華.三峽水庫(kù)蓄水前后水生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的初步研究[J].水生生物學(xué)報(bào)，2006，30（1）：1-6.

[2]向迎春，張麗瑩，劉貴強(qiáng)等.三峽水庫(kù)萬(wàn)州段支流回水區(qū)富營(yíng)養(yǎng)化時(shí)空分布研究[J].重慶三峽學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，30（3）：4-9.

[3]陳文煊，王志紅.不同形態(tài)氮對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水源藻華暴發(fā)的潛在影響[J].給水排水，2008，34（9）：22-26.

[4]陳瓊.氮、磷對(duì)水華發(fā)生的影響[J].生物學(xué)報(bào)，2006，41（5）：12-14.

[5]向迎春，張麗瑩，劉貴強(qiáng)，等.三峽水庫(kù)萬(wàn)州段支流回水區(qū)富營(yíng)養(yǎng)化時(shí)空分布研究[J].重慶三峽學(xué)院學(xué)報(bào)，2014（3）.

[6]葉麟，徐耀陽(yáng)，蔡慶華.香溪河庫(kù)灣春季水華期間硝酸鹽、磷酸鹽的時(shí)空分布[J].水生生物學(xué)報(bào)，2006，30（1）：75-79.

[7]彭莉.淺析萬(wàn)州區(qū)農(nóng)村飲用水源現(xiàn)狀及整改措施[J].重慶三峽學(xué)院學(xué)報(bào)，2009（3）.

（責(zé)任編輯：張新玲）

A Preliminary Analysis of the Relationship between Nitrate Nitrogen, Ammonia Nitrogen and Eutrophication in the Three Gorges Reservoir Bay

ZAHNG Liying1CHEN Shuhong1MU Xinli2ZHANG Ting2QIN Fengxia2
(1. Key Laboratory of Water Environment Evolution and Pollution Control in Three Gorges Reservoir, Wanzhou, Chongqing 404100;2. School of Environment and Chemistry Engineering, Chongqing Three Gorges University, Wanzhou, Chongqing, 404100)

This paper takes Ranghe River Bay in the Three Gorges Reservoir as the research object. With a five-year monthly monitor of the concentration of nitrate nitrogen, ammonia nitrogen, chlorophyll in water, it has an analysis of the relationship between eutrophication and nitrate nitrogen, ammonia nitrogen by using Spearman rank correlation coefficient method. Results show that the nitrate nitrogen and the eutrophication were negatively correlated, and ammonia nitrogen is insignificant. This shows that the nitrate nitrogen in Three Gorges Reservoir tributary bays is the main valence nitrogen that is absorbed by algae phytoplankton .

Three Gorges Reservoir Bay; eutrophication; nitrate nitrogen; ammonia nitrogen

X52

A

1009-8135（2015）03-0008-03

2014-12-15

張麗瑩（1978-），女，重慶萬(wàn)州人，重慶三峽學(xué)院實(shí)驗(yàn)師，主要研究化學(xué)與環(huán)境保護(hù).