青海湖總氮、總磷及溶解氧時(shí)空變化現(xiàn)狀分析

祁玥　王維　周雙喜等

摘要： 對(duì)2013年青海湖7個(gè)采樣點(diǎn)總氮、總磷、溶解氧濃度時(shí)空分布進(jìn)行分析。結(jié)果表明：青海湖總氮、總磷、溶解氧濃度均值為0 850 0 mg/L、0 067 7 mg/L、6 819 1 mg/L。7月和5月、10月水體總氮濃度總體上有顯著差異（P<0 05），5月和10月水體總氮濃度無(wú)顯著差異（P>0 05）；5月份、7月份、10月份采樣點(diǎn)間水體總磷濃度有顯著差異（P<0 05）；5月和7月、10月水體溶解氧濃度總體上無(wú)顯著差異（P>0 05），7月和10月水體溶解氧濃度總體上有顯著差異（P<0 05）；各采樣點(diǎn)（除碼頭外）水體總磷濃度與溶解氧濃度呈顯著負(fù)相關(guān)（α=0 05）；采樣點(diǎn)僅青海湖漁場(chǎng)、碼頭水體氮濃度與溶解氧濃度呈顯著負(fù)相關(guān)（α=0 05）。

關(guān)鍵詞： 青海湖；總磷；總氮；溶解氧；時(shí)間分布；空間分布；相關(guān)性

中圖分類號(hào)： X524 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2015）08-0357-03

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，污染物通過(guò)各種途徑進(jìn)入水體，造成水體生態(tài)環(huán)境的污染。水體富營(yíng)養(yǎng)化是當(dāng)今湖泊水庫(kù)的一大生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。水體富營(yíng)養(yǎng)化是由于人類活動(dòng)的影響，生物所需的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量排入湖泊、海灣等緩流水體并在其中不斷積累，引起部分藻類和水生生物過(guò)度繁殖，水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，造成魚類及其他生物大量死亡。氮、磷是影響水體富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)元素 [1-2]，是水體富營(yíng)養(yǎng)化的限制性元素 [3]。一般情況下淡水中飽和溶氧量只相當(dāng)于空氣中氧氣含量的1/20，海水中更少，因而水中的溶氧量成為水生動(dòng)物生命現(xiàn)象和生命過(guò)程的一個(gè)限制性因素 [4]，是水產(chǎn)養(yǎng)殖中人們最為關(guān)注的水質(zhì)因子之一。因此，研究總氮、總磷和溶解氧的變化對(duì)水生生物的生存具有重要意義。

青海湖是我國(guó)最大的內(nèi)陸咸水湖，是維系青藏高原北部生態(tài)安全的重要水體，青海湖流域具有豐富、特有的生物資源，流域內(nèi)的野生動(dòng)植物資源極其豐富 [5]。青海湖濕地是我國(guó)首批列入國(guó)際濕地的7大濕地之一。青海湖獨(dú)特的自然資源是青藏高原的重要組成部分，屬全球化敏感地區(qū)和生態(tài)脆弱區(qū) [6]。目前對(duì)青海湖的研究主要是在氣候 [7]、水量 [8]和湖泊面積變化 [9]，對(duì)水質(zhì)變化的研究較少。筆者以總氮、總磷和溶解氧為研究對(duì)象，分析其分布和污染狀況，以期為青海湖生態(tài)環(huán)境保護(hù)及富營(yíng)養(yǎng)化的防治提供依據(jù)。

1 材料與方法

1 1 研究區(qū)域概況

青海湖位于青海省東北部（36°15′～38°20′N，97°50′～101°20′E），海拔3 194～5 174 m。青海湖流域?qū)俜忾]式內(nèi)陸盆地，南傍青海南山，北依大通山，東靠日月山，西臨阿木尼尼庫(kù)山，流域總面積為29 661 km2 [10]，占青海省國(guó)土面積的41%。青海湖流域位于北溫帶高原大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，屬高原半干旱高寒氣候，寒冷季長(zhǎng)，溫涼期短，年均氣溫1 2 ℃，干旱少雨，多年平均降水量336 6 mm，年蒸發(fā)量1 300～ 2 000 mm [11] 。 湖泊面積4 400 km2，湖水容積7 39×10 10 m3，平均水深21 7 m，多年平均入湖水總量為3 70×109 m3，年耗水量為4 05×109 m3 [12] 。青海湖入湖大小徑流有50余條，主要包括布哈河、沙柳河、泉吉河、哈爾蓋河、甘子河、黑馬河等。其中布哈河為其最大入湖徑流，年徑流量7 85×108 m3，約占入湖徑流總量的60% [13]。

1 2 采樣方法

根據(jù)湖區(qū)的水體類別和功能，在青海湖漁場(chǎng)（100°38 77′E， 36°33 335′N）、碼頭（100°29 88′E，36°35 175′N）、湖心區(qū)（100°29 21′E，[CM（19 2]36°37 696′N）、二郎劍（100°28 80′E， [LL]36°38981′N）、黑馬河（99°47 64′E，36°44 591′N）、泉吉河（99°53 870′E，37°16 268′N）、沙柳河（100°07 351′E，37°19 614′N）設(shè)置7個(gè)監(jiān)測(cè)垂線 [14-15]。監(jiān)測(cè)垂線上采樣點(diǎn)的設(shè)定原則：水深≤5 m，在水面下0 5 m處設(shè)1個(gè)采樣點(diǎn)；5 m<水深≤10 m，在水面下0 5 m及湖底以上0 5 m處各設(shè)1個(gè)采樣點(diǎn)；水深>10 m，在水面下0 5 m處和1/2水深處各設(shè)1個(gè)采樣點(diǎn)。

分別于平水期（2013年5月）、豐水期（2013年7月）和枯水期（2013年10月）采樣，每次采集2個(gè)平行樣，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)定。

1 3 樣品采集及測(cè)定

總氮采用HJ 636—2012《水質(zhì) 總氮的測(cè)定 堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法》測(cè)定，總磷采用GB 11893—1989《水質(zhì) 總磷的測(cè)定 鉬酸銨分光光度法》測(cè)定，溶解氧采用GB/T 7489—1987《水質(zhì) 溶解氧的測(cè)定 碘量法》測(cè)定。采樣同時(shí)分別測(cè)定水溫（水銀精確溫度計(jì)）、電導(dǎo)率（便攜式電導(dǎo)率儀）、pH值（便攜式pH計(jì)）。測(cè)定所用藥品均為分析純。

1 4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析用Excel 2003和SPSS 17 0軟件進(jìn)行。對(duì)各取樣點(diǎn)進(jìn)行單因素方差分析（ANOVA），利用最小顯著性差異（LSD）多重比較方法，在95%的置信區(qū)間進(jìn)行比較分析。使用SPSS 17 0進(jìn)行回歸分析與線性擬合。

2 結(jié)果與分析

2 1 總磷的分布特征

由表1可知，5月水體總磷濃度范圍為0 019 4～0 346 6 mg/L，均值為0 075 6 mg/L。其中沙柳河采樣點(diǎn)總磷濃度相對(duì)較高，為均值的4 58倍；漁場(chǎng)、湖中心采樣點(diǎn)總磷濃度相對(duì)較低，分別為均值的0 27和0 26倍。7月水體總磷濃度為0 051 1～0 183 7 mg/L，均值為0 080 5 mg/L。其中沙柳河采樣點(diǎn)總磷濃度相對(duì)較高，為均值的2 28倍；漁場(chǎng)采樣點(diǎn)總磷濃度相對(duì)較低，為均值的0 63倍。10月水中總磷濃度為0 038 0～0 063 1 mg/L，均值為0 047 0 mg/L。其中沙柳河采樣點(diǎn)總磷濃度相對(duì)較高，為均值的1 34倍；二郎劍采樣點(diǎn)總磷濃度相對(duì)較低，為均值的0 81倍。endprint

5月、7月、10月各采樣點(diǎn)水體總磷濃度總體上無(wú)顯著差異（P>0 05）；從采樣點(diǎn)水體總磷濃度的分布來(lái)看，沙柳河的變異最為劇烈，變異系數(shù)最大，為58 73%；湖中心、黑馬河、碼頭、青海湖漁場(chǎng)、二郎劍的變異次之，變異系數(shù)依次為5177%、20 70%、27 51%、34 19%、33 66%；泉吉河的變異程度最小，其變異系數(shù)為19 13%。

其中沙柳河總磷平均濃度是總體平均濃度的2 92倍，原因可能是由于剛察縣居民生活、農(nóng)業(yè)活動(dòng)等產(chǎn)生的污水由沙柳河排入青海湖，使該采樣點(diǎn)總磷濃度較高。

2 2 總氮的分布特征

由表2可知，5月水體總氮濃度范圍為0 440 0～1 130 0 mg/L，均值為0 681 0 mg/L。其中沙柳河采樣點(diǎn)總氮濃度相對(duì)較高，為均值的1 66倍；青海湖漁場(chǎng)采樣點(diǎn)總氮濃度相對(duì)較低，為均值的0 65倍。7月水體總氮濃度為 0 825 0～1 137 0 mg/L，均值為1 013 1 mg/L。其中碼頭采樣點(diǎn)總氮濃度相對(duì)較高，為均值的1 19倍；泉吉河采樣點(diǎn)總氮濃度相對(duì)較低，為均值的0 81倍。10月水中總磷濃度為0711 0～0 986 0 mg/L，均值為0 855 7 mg/L。其中碼頭采樣點(diǎn)總氮濃度相對(duì)較高，為均值的1 15倍；泉吉河采樣點(diǎn)總氮濃度相對(duì)較低，為均值的0 83倍。

5月、7月、10月各采樣點(diǎn)水體總氮濃度總體上存在顯著差異（P<0 05），5月和10月水體總氮濃度無(wú)顯著差異（P>0 05）。從采樣點(diǎn)水體總氮濃度的分布來(lái)看，青海湖漁場(chǎng)的變異最為劇烈，變異系數(shù)為28 10%；碼頭、二郎劍、黑馬河變異程度次之，變異系數(shù)依次為22 82%、25 88 %、19 61%；湖中心、沙柳河、泉吉河的變異程度較小，變異系數(shù)依次為1626%、13 95%、11 85%。研究表明，外源輸入是造成湖泊水體氮濃度增加的主要原因之一，沙柳河、碼頭總氮濃度較高可能是由于流域內(nèi)旅游、生活、農(nóng)業(yè)等產(chǎn)生的外源性氮素流入湖泊造成。

2 3 溶解氧的分布特征

由表3可知，青海湖各采樣點(diǎn)水體溶解氧的質(zhì)量濃度范圍為5 463 7～7 418 0 mg/L，均值為6 819 1 mg/L。5月，黑馬河、漁場(chǎng)溶解氧較均值偏大，為均值的1 19和1 16倍；而沙柳河溶解氧濃度最低，為4 38 0 mg/L，為均值的0 60倍。7月，所有樣點(diǎn)溶解氧平均值較5月份減少了15 18%。10月，所有樣點(diǎn)溶解氧平均值較7月增加了12 09%。

5月、7月、10月各采樣點(diǎn)水體溶解氧濃度總體上無(wú)顯著差異（P>0 05）；7月和10月水體溶解氧濃度總體上有顯著差異（P<0 05）。從各采樣點(diǎn)水體溶解氧濃度的分布來(lái)看，沙柳河的變異程度較為劇烈，變異系數(shù)為16 08%；黑馬河和青海湖漁場(chǎng)的變異次之，變異系數(shù)分別為12 40%、10 59%；碼頭、二郎劍、湖中心和泉吉河的變異程度較其他采樣點(diǎn)偏小，變異系數(shù)分別為915%、7 86%、7 05%、6 96%。在3個(gè)階段沙柳河表層湖水溶解氧濃度均低于其余采樣點(diǎn)， 分別為均值的0 60、0 88、0 94倍；原因可能是總氮、總磷含量較高，消耗了部分溶解氧。

2 4相關(guān)性分析

對(duì)青海湖水體中總磷、總氮和溶解氧進(jìn)行Pearson相關(guān)系數(shù)分析得出，青海湖各采樣點(diǎn)（除碼頭外）水體總磷濃度與溶解氧濃度呈顯著負(fù)相關(guān)（α=0 05），水體溶解氧濃度越高，總磷濃度會(huì)越低，即好氧水環(huán)境會(huì)抑制磷的釋放 [16]。青海湖溶解氧濃度變化從5月到10月總體呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，與總氮變化趨勢(shì)相反；各采樣點(diǎn)溶解氧濃度變化趨勢(shì)與總磷變化趨勢(shì)相反，這與水體富營(yíng)養(yǎng)化氮、磷大量進(jìn)入湖泊，會(huì)使水體中溶解氧含量下降的理論相符合。采樣點(diǎn)青海湖漁場(chǎng)、碼頭水體總氮濃度與溶解氧濃度呈顯著負(fù)相關(guān)（α=0 05），其余各采樣點(diǎn)的水體總氮濃度與溶解氧濃度無(wú)顯著相關(guān)性。

3 結(jié)論

青海湖水體中5月總磷濃度為 0 019 4～0 346 6 mg/L，7月總磷濃度為0 051 1～0 183 7 mg/L，10月總磷濃度為0038 0～0 063 1 mg/L。其中沙柳河采樣點(diǎn)總磷濃度相對(duì)較高，漁場(chǎng)采樣點(diǎn)總磷濃度相對(duì)較低。5月、7月、10月各采樣點(diǎn)水體總磷濃度總體上無(wú)顯著差異（P>0 05）；從采樣點(diǎn)水體總磷濃度的分布來(lái)看，沙柳河的變異最為劇烈，湖中心、黑馬河、碼頭、青海湖漁場(chǎng)、二郎劍的變異次之，泉吉河的變異程度最小。

青海湖水體中5月總氮濃度為0 440 0～1 130 0 mg/L，7月水體總氮濃度為0 825 0～1 137 0 mg/L，10月水中總磷濃度為0 711 0～0 986 0 mg/L。其中沙流河采樣點(diǎn)總氮濃度相對(duì)較高，漁場(chǎng)采樣點(diǎn)總氮濃度相對(duì)較低。5月、7月、10月各采樣點(diǎn)水體總氮濃度總體上有顯著差異（P<0 05），5月和10月水體總氮濃度無(wú)顯著差異（P>0 05）。從采樣點(diǎn)水體總氮濃度的分布來(lái)看，青海湖漁場(chǎng)的變異最為劇烈，碼頭、二郎劍、黑馬河變異程度次之，湖中心、沙柳河、泉吉河的變異程度較小。

青海湖各采樣點(diǎn)水體5月溶解氧濃度為 4 380 0～8 681 0 mg/L，7月溶解氧濃度為5 479 0～6 613 0 mg/L，10月溶解氧濃度為6 532 0～7 320 0 mg/L。其中漁場(chǎng)采樣點(diǎn)溶解氧濃度相對(duì)較高，沙柳河采樣點(diǎn)溶解氧濃度相對(duì)較低。5月、7月、10月各采樣點(diǎn)水體溶解氧濃度總體上無(wú)顯著差異（P>0 05）；7月和10月水體溶解氧濃度總體上有顯著差異（P<0 05）。在從各采樣點(diǎn)水體溶解氧濃度的分布來(lái)看，沙柳河的變異程度較為劇烈，黑馬河和青海湖漁場(chǎng)的變異次之，碼頭、二郎劍、湖中心和泉吉河的變異程度較其他采樣點(diǎn)偏小。

對(duì)青海湖水體中總磷、總氮和溶解氧進(jìn)行Pearson相關(guān)系數(shù)分析得出，青海湖各采樣點(diǎn)（除碼頭外）水體總磷濃度與溶解氧濃度呈顯著負(fù)相關(guān)（α=0 05）。采樣點(diǎn)青海湖漁場(chǎng)、碼頭水體氮濃度與溶解氧濃度呈顯著負(fù)相關(guān)（α=0 05），其余各采樣點(diǎn)的水體總氮濃度與溶解氧濃度無(wú)顯著相關(guān)性。endprint

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