新疆喀什克孜勒河與吐曼河水體中氮磷營養(yǎng)鹽含量研究

阿依巧麗，李斯琪，韋良煥，古麗戈娜·阿布都熱西提，張文河，曾波

(1.喀什大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆喀什　844006； 2.三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點實驗室，重慶市三峽庫區(qū)植物生態(tài)與資源重點實驗室，西南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，重慶北碚　400715)

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新疆喀什克孜勒河與吐曼河水體中氮磷營養(yǎng)鹽含量研究

阿依巧麗1,2，李斯琪2，韋良煥1，古麗戈娜·阿布都熱西提1，張文河1，曾波2

(1.喀什大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆喀什844006； 2.三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點實驗室，重慶市三峽庫區(qū)植物生態(tài)與資源重點實驗室，西南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，重慶北碚400715)

摘要：為調(diào)查新疆喀什市境內(nèi)克孜勒河和吐曼河水體中氮、磷營養(yǎng)鹽含量，在該兩條河流喀什境內(nèi)的流域上分別設(shè)置了5個采樣點，并對每個采樣點采集到的水樣進行了硝酸鹽、氨氮、總氮、磷酸鹽及總磷含量測定。實驗結(jié)果表明：(1)克孜勒河和吐曼河喀什段流域水體中，水體中總氮、總磷分別超過0.2 mg/L和0.02 mg/L，均已超過國際標(biāo)準(zhǔn)。(2)本次調(diào)查中，克孜勒河流域發(fā)現(xiàn)有排污管直接將未處理的污水排入河流主干道，使得水體中的氮、磷營養(yǎng)鹽含量嚴重超標(biāo)。這說明對河流環(huán)境的檢測管理力度不完善，若不及時加以保護與治理，水體質(zhì)量會更加惡化，并引發(fā)一系列的健康問題。

關(guān)鍵詞：TN；TP；營養(yǎng)鹽；克孜勒河；吐曼河；新疆喀什

近來年，隨著我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，排入江河、湖泊的廢水和生活污水不斷增加，而水處理設(shè)施建設(shè)則嚴重滯后，引起了部分水域環(huán)境的嚴重污染，富營養(yǎng)化水域日見增多。據(jù)預(yù)測，我國目前已趨富營養(yǎng)化的湖泊達90%以上[1]，大多數(shù)水域的富營養(yǎng)化程度將繼續(xù)加深[2]。喀什位于我國西部邊陲，與中亞各國聯(lián)系緊密，有六個國家一類口岸對外開放，具有重要的戰(zhàn)略區(qū)位優(yōu)勢。自改革開放以來，喀什作為新疆南疆地區(qū)的重要城市，社會經(jīng)濟得到了很大的發(fā)展，人民的生活水平也得到了明顯的提高[3]。2010年5月，在中央新疆工作會議上，正式批準(zhǔn)喀什設(shè)立經(jīng)濟特區(qū)?？κ步?jīng)濟特區(qū)的設(shè)立，對實現(xiàn)喀什地區(qū)乃至新疆經(jīng)濟的跨越式發(fā)展具有重要意義[4]。

隨著城市化進程的加速推進和經(jīng)濟的迅速發(fā)展，在人民生活水平逐年提高的同時，喀什面臨的生態(tài)環(huán)境問題也逐漸顯現(xiàn)。流經(jīng)喀什境內(nèi)主要河流為克孜勒河和吐曼河，此兩大河流是喀什用水的主要水源[5- 6]。在喀什成為經(jīng)濟特區(qū)后，隨之而來的人口增多和產(chǎn)業(yè)發(fā)展將導(dǎo)致河流生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和河流水體質(zhì)量受到很大的影響。一般來說，界定天然水體是否處于富營養(yǎng)化狀態(tài)的氮磷濃度臨界值為：總磷濃度0.02 mg/L，總氮濃度0.2 mg/L，一旦超過這一標(biāo)準(zhǔn)則認為水體處于富營養(yǎng)化狀態(tài)[7]。磷元素相對氮元素來說，對于湖泊富營養(yǎng)化的限制處于相對次要位置[8]。因此，本研究對克孜勒河和吐曼河水體中氮、磷營養(yǎng)鹽進行檢測，為喀什地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展策略的制定提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1水樣采集點

于2013年7月對克孜勒河和吐曼河在喀什市境內(nèi)的河流流域上分別設(shè)置了5個采樣點進行調(diào)查，具體采樣點如表1所示。

每個采樣點斷面分左、中、右三個取水點，用采水器于0.3～0.5 m 水深處取1 L 水樣，將水樣裝于采樣瓶中帶回實驗室用于測定其中氮、磷營養(yǎng)鹽含量。

1.2水樣中氮、磷營養(yǎng)鹽含量的測定

本研究中，水樣中的氮、磷營養(yǎng)鹽含量的測定采用了連續(xù)流動分析儀(FLOWSYS，意大利SYSTEA)。該分析儀通過標(biāo)準(zhǔn)樣品校正后，水樣自動進樣進行檢

表1　克孜勒河和吐曼河喀什段水樣采樣點

測，對其中的硝酸鹽、氨氮、總氮、磷酸鹽和總磷含量進行測定。

2結(jié)果

從本次調(diào)查的結(jié)果可以看出，克孜勒河和吐曼河水體的氮、磷營養(yǎng)鹽含量是不相同的。其中對水體中硝酸鹽含量的測定發(fā)現(xiàn)，克孜勒河在喀什境內(nèi)前段水體中的硝酸鹽含量均低于1 mg/L，但是在南關(guān)橋和央布拉克橋的水體中硝酸鹽的含量均超過了前三個采樣點水體中的含量，而且在最后一個采樣點中的硝酸鹽含量超過8 mg/L；吐曼河水體中硝酸鹽含量均超過1 mg/L，而且在歐景名苑和東門大橋的采樣水體中的硝酸鹽含量超過2 mg/L(圖1)。本研究中對水體中氨氮含量也進行了檢測，其中克孜勒河各采樣點水體中氨氮含量變化不大，其值為0.02～0.06 mg/L；而吐曼河各采樣點水體中氨氮含量起伏較大，最低值>0.03 mg/L，最大值>0.1 mg/L(圖2)?？偟潜碚魉w質(zhì)量的一項重要指標(biāo)?？俗卫蘸忧八膫€采樣點水體中的總氮含量均在1～1.5 mg/L范圍內(nèi)，而最后一個采樣點的總氮含量類似硝酸鹽及氨氮含量的趨勢，其值遠高于其他采樣點的含量；吐曼河各采樣點總氮含量變化不是很大，其值均在2～3 mg/L范圍內(nèi)(圖3)。

圖1　克孜勒河和吐曼河水體中硝酸鹽含量Fig.1　The nitrate contents in Qezel River and Tuman River

圖2　克孜勒河和吐曼河水體中氨氮含量Fig.2　The ammonia nitrogen contents in Qezel River and Tuman River

圖3　克孜勒河和吐曼河水體中總氮含量Fig.3　The TN contents in Qezel River and Tuman River

圖4　克孜勒河和吐曼河水體中磷酸鹽含量Fig.4　The phosphate contents in Qezel River and Tuman River

圖5　克孜勒河和吐曼河水體中總磷含量Fig.5　The TP contents in Qezel River and Tuman River

水體中磷元素含量常作為檢測對象，其被認為是水體發(fā)生富營養(yǎng)化的限制因子。在本研究中，克孜勒河前四個采樣點水中的磷酸鹽含量均在0.05 mg/L左右，但是在最后一個采樣點其值超過0.3 mg/L，其顯著高于前四個采樣點的值；吐曼河各采樣點的磷酸鹽含量變化幅度不劇烈，其變化范圍為0.05～0.1 mg/L(圖4)。克孜勒河和吐曼河水體中總磷含量的變化趨勢與磷酸鹽含量的變化趨勢相類似，克孜勒河最后一個采樣點的總磷含量高于前四個采樣點的含量，同時發(fā)現(xiàn)第三個采樣點總磷含量顯著高于前三個采樣點含量。吐曼河各采樣點水體中總磷含量波動不大，其變化范圍為0.05～0.1 mg/L(圖5)。

3討論

理論上，富營養(yǎng)化在任何水生生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)都有可能發(fā)生，實際上主要出現(xiàn)在水動力交換條件比較差的湖泊、水庫、河口、海灣等較封閉水域。近年來，隨著水污染的加劇和水資源短缺，一些河流水體在特定季節(jié)也出現(xiàn)富營養(yǎng)化問題。盡管對于不同水域，由于區(qū)域地理特點、自然氣候條件、水生生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和水污染特性等存在諸多差異，會出現(xiàn)不同的富營養(yǎng)化表現(xiàn)癥狀，即出現(xiàn)不同的優(yōu)勢藻類種群，并連帶出現(xiàn)各種不同類型水生生物種類的失衡，但是富營養(yǎng)化發(fā)生所需的最必要的外力條件基本上是一樣的[9]。江河、湖泊水體中的氮、磷等營養(yǎng)成分是否充足是水華暴發(fā)的重要因素，也是評價水體富營養(yǎng)化程度的重要指標(biāo)。一般認為，當(dāng)水體中總氮和總磷的質(zhì)量濃度分別達到0.2 mg/L和0.02 mg/L時，從營養(yǎng)鹽單因子考慮，就有可能發(fā)生藻類瘋長的現(xiàn)象[10]。本研究的結(jié)果顯示，克孜勒河和吐曼河水體中的氮、磷營養(yǎng)鹽已遠遠超過國際規(guī)定的氮、磷營養(yǎng)鹽的標(biāo)準(zhǔn)，這意味著喀什境內(nèi)的這兩條河流已遭到不同程度的污染，導(dǎo)致此種結(jié)果的主要原因可能是該兩條河流會流經(jīng)喀什城郊的農(nóng)村、農(nóng)田及人口活動比較密集的城市中央?？κ驳貐^(qū)的農(nóng)民在進行耕作時仍然大量使用化肥以增加農(nóng)作物產(chǎn)量，農(nóng)田里殘留的化肥極有可能通過地表徑流，最后匯入了該兩條主要河流；除此之外，喀什地區(qū)由中央設(shè)立為經(jīng)濟特區(qū)之后，人口流動較大，城市發(fā)展較快，流入該兩條河流的污水及垃圾也大量增加。若水體溫度和光照條件適宜，水體中的藻類會出現(xiàn)爆發(fā)生長[11- 13]，屆時水體質(zhì)量會更加惡化，會直接影響河流周邊地區(qū)老百姓的生活取水，同時水體中水生生物的多樣性也會遭到脅迫，喀什地區(qū)原本脆弱的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性也會受到影響。

本研究也發(fā)現(xiàn)，克孜勒河央布拉克橋采樣點(即第5個采樣點)水體中的氮、磷營養(yǎng)鹽含量顯著超過其他采樣點的含量，其主要原因是距離采樣點500 m的上游有一處排污管道，雖然該排污管道口設(shè)置在水面以下，但可以清晰地觀察到所排出的污水顏色污濁，氣味難聞，河流水體顏色就從此點變成墨黑色，與上游的水體顏色形成鮮明的對比。若該污水管道來自附近的工廠，水體中不僅營養(yǎng)鹽含量嚴重超標(biāo)，很有可能重金屬也超標(biāo)，該河流下游的農(nóng)民引用下游的河水灌溉農(nóng)田，想必由水體轉(zhuǎn)移到農(nóng)作物中的重金屬含量也會增加。

結(jié)合以上的研究結(jié)果及分析可得知，喀什境內(nèi)的環(huán)境(尤其水體環(huán)境)保護力度還不夠完善，水體污染程度還比較嚴重?？κ驳貐^(qū)在大力推進經(jīng)濟發(fā)展的同時，還需注重其對周邊環(huán)境的影響，吸取其他經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的前車之鑒，制定一個長遠的可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃。

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Concentration of Nitrogen and Phosphorus Nutritive Salts in Qezel River and Tuman River in Kashgar, Xinjiang

AYI Qiao-li1,2, LI Si-qi2, WEI Liang-huan1, ABUDUREXITI Guligena1, ZHANG Wen-he1, ZENG Bo2

(1.Faculty of Chemistry and Environment Science, Kashgar University, Kashgar 844006, China; 2.Key Laboratory of Eco-environments in the Three Gorge Reservoir Region (Ministry of Education), Chongqing Key Laboratory of Plant Ecology and Resources Research in the Three Gorge Reservoir Region, Faculty of Life Sciences,Southwest University, Chongqing 400715, China)

Abstract:In order to investigate the concentration of nitrogen and phosphorus nutritive salts in Qezel River and Tuman River, water samples were collected from these two rivers respectively. These samples were analyzed to measure the concentration of nitrate, ammonia nitrogen, total nitrogen, phosphate and total phosphorus. The results showed that: (1) In both Qezel River and Tuman River, the concentration of TN and TP exceeded international standard by 0.2 mg/L and 0.02 mg/L respectively. (2) The main reason for high concentration of TN and TP in Qezel River was that the polluted water was directly poured into the river without any purification work. All these results suggest that both rivers were polluted in different degrees, and this requires more attention to protect the river ecological status. Otherwise, it will induce more healthy problems.

Key words:TN; TP; nutritive salts; Qezel River; Tuman River; Kashgar, Xinjiang

收稿日期：2016-02-17

基金項目：國家自然科學(xué)基金(31370443)；國家水體污染控制與治理重大科技專項課題(2009ZX07528-03-07)；新疆高?？蒲杏媱澢嗄杲處熆蒲袉踊?XJEDU2012S035)

作者簡介：阿依巧麗(1983—)，女，新疆烏恰人，博士研究生，主要從事環(huán)境生態(tài)學(xué)研究，E-mail：ayiqiaoli@163.com通訊作者：曾波(1972—)，男，重慶涪陵人，教授，博士，主要從事生態(tài)學(xué)研究，E-mail：bzeng@swu.edu.cn

DOI:10.14068/j.ceia.2016.02.017

中圖分類號：X832

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：2095-6444(2016)02-0071-04