扎陵湖水體TOC、TN、TP分布特征

摘要：以三江源高寒湖泊扎陵湖為研究對(duì)象，在扎陵湖湖泊設(shè)置3個(gè)采樣點(diǎn)，分別對(duì)扎陵湖水體中總有機(jī)碳（TOC）、總氮（TN）、總磷（TP）、氨氮（NH4+-N）、硝酸鹽氮（NO3--N）、亞硝酸鹽氮（NO2--N）分布特征進(jìn)行了研究，對(duì)總氮、總磷的相關(guān)性進(jìn)行分析，對(duì)照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002），并采用超標(biāo)率和超標(biāo)倍數(shù)的評(píng)價(jià)方法對(duì)水質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，扎陵湖水體中總氮含量為0.58 mg/L，總磷含量為0.018 mg/L，氨氮含量為0.115 mg/L，硝酸鹽氮含量為0.150 mg/L，亞硝酸鹽氮含量為0.001 3 mg/L，TOC含量為0.382 mg/L?？偟涂偭椎南嚓P(guān)系數(shù)R2=0.313 9，說(shuō)明總氮總磷的相關(guān)性較差，總氮、總磷含量高于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的Ⅰ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，氨氮含量低于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的Ⅰ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：扎陵湖；有機(jī)碳；氮；磷；分布特征

中圖分類(lèi)號(hào)：S932.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）17-4524-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.17.042

Abstract：Taking alpine Zhaling lake of SanJiangYuan as the study object， three sampling points were setup to study distribution characteristics of total organic carbon（TOC）， total nitrogen（TN）， total phosphorus（TP）， ammonia（NH4+-N）， nitrate nitrogen（NO3--N）， nitrite（NO2--N） in Zhaling lake respectively， then the correlation between total nitrogen and total phosphorus correlation was analyzed. Using to the“surface water Quality Standard”（GB3838-2002） as reference， the water quality was evaluated by methods of excessive rates and excessive multiple. The results showed that， the content of total nitrogen in Zhaling lake was 0.58 mg/L，the content of total phosphorus was 0.018 mg/L， the content ammonia nitrogen was 0.115 mg/L， the content of nitrate nitrogen was 0.150 mg/L， the content of nitrite nitrogen was 0.001 3 mg/L，the content of TOC was 0.382 mg/L. Correlation coefficient of TN and TP was R2=0.313 9， illustrting the correlation of TN and TP was poor， the contents of total nitrogen and total phosphorus were higher thanⅠwater quality standard of “Surface Water Quality Standards”， ammonia content was lower thanⅠwater quality standard of “surface Water Quality standards”.

Key words： Zhaling lake； organic carbon； Nitrogen； Phosphorus； distribution characteristics

濕地是分布于陸地生態(tài)系統(tǒng)與水生生態(tài)系統(tǒng)之間的具有獨(dú)特水文、土壤、植被與生態(tài)特征的生態(tài)系統(tǒng)[1]。寒區(qū)濕地在中國(guó)占有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，一般分布在寒溫帶和中溫帶北部以及高海拔地帶[2]，是極為重要的濕地類(lèi)型。位于青藏高原三江源頭的扎陵湖濕地就是十分典型的寒區(qū)濕地。長(zhǎng)期以來(lái)，扎陵湖對(duì)黃河源頭年徑流的年際變化、年內(nèi)變化的影響以及對(duì)源頭年徑流起著多年調(diào)節(jié)的作用[3]。由于寒區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)的成分比較單純，營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力較弱，生態(tài)環(huán)境的容量和彈性低，因此對(duì)氣候和環(huán)境變化尤為敏感，加之近年來(lái)人類(lèi)活動(dòng)的增多，濕地退化現(xiàn)象嚴(yán)重[4]。

本研究以扎陵湖為研究對(duì)象，通過(guò)分析扎陵湖水體中TOC、TP、TN、氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮的分布特征，了解扎陵湖水體氮磷污染狀況，為扎陵湖濕地生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

扎陵湖位于青海省果洛州瑪多縣，青藏高原巴顏喀拉山北，布青山以南的黃河上游寬谷中。扎陵湖海拔約4 291 m，與鄂陵湖由一天然堤相隔，東西長(zhǎng)35 km，南北寬21.6 km，面積526 km2，平均水深8.9 m。底質(zhì)為礫砂石。湖區(qū)多年平均氣溫為-4 ℃，冬季漫長(zhǎng)而寒冷，10月至翌年4月的月平均氣溫都在0 ℃以下；夏季短而涼爽，7～8月平均氣溫8 ℃左右，最高氣溫僅22.9 ℃。湖區(qū)幾乎終年沒(méi)有無(wú)霜期[5]。

2 研究方法

2.1 采樣點(diǎn)設(shè)置

根據(jù)國(guó)家環(huán)?？偩帧逗O(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》，共設(shè)置3個(gè)采樣點(diǎn)，分別是湖邊采樣點(diǎn)C1、湖邊采樣點(diǎn)C2和湖心采樣點(diǎn)C3。各采樣點(diǎn)的經(jīng)緯度見(jiàn)表1。于2014年5月和8月采集水樣。

2.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

氨氮（NH4+-N）測(cè)定采用納氏試劑分光光度法[6]，硝酸鹽氮（NO3--N）測(cè)定采用紫外分光光度法[7]，總氮（TN）測(cè)定采用堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法[8]，總磷（TP）測(cè)定采用鉬酸銨分光光度法[9]，總有機(jī)碳（TOC）測(cè)定采用重鉻酸鉀-濃硫酸氧化法[10]，亞硝酸鹽氮（NO2--N）測(cè)定采用鹽酸萘乙二胺比色法[11]。

2.3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）[12]。

2.4 評(píng)價(jià)方法

水質(zhì)評(píng)價(jià)采用超標(biāo)率和超標(biāo)倍數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

超標(biāo)倍數(shù)=（樣品實(shí)測(cè)濃度-標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定濃度）/標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定濃度 （2）

3 結(jié)果與分析

3.1 扎陵湖水質(zhì)測(cè)定結(jié)果

扎陵湖TN、TP、氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮和TOC含量見(jiàn)表3。由表3可知，總氮含量C2采樣點(diǎn)最高，為1.07 mg/L，C3采樣點(diǎn)最低，為0.31 mg/L；總磷含量C1采樣點(diǎn)和C2采樣點(diǎn)相同，均為0.02 mg/L，C3采樣點(diǎn)為0.015 mg/L；氨氮含量C2采樣點(diǎn)比C3采樣點(diǎn)高出0.111 mg/L；硝酸鹽氮C2采樣點(diǎn)的含量是C3采樣點(diǎn)含量的1.58倍，亞硝酸鹽氮含量C1采樣點(diǎn)最高，為0.002 mg/L，C2采樣點(diǎn)和C3采樣點(diǎn)濃度相等，均為0.001 mg/L；TOC含量在C1采樣點(diǎn)最高，為0.386 mg/L，比C3采樣點(diǎn)高出0.007 mg/L。測(cè)定結(jié)果表明，湖邊采樣點(diǎn)氮磷含量明顯高于湖中心采樣點(diǎn)，其中，總氮含量C2采樣點(diǎn)比C1采樣點(diǎn)高出兩倍多，總磷含量基本相同。湖中心采樣點(diǎn)各項(xiàng)指標(biāo)均比較低，總氮、氨氮、硝酸鹽氮湖邊兩個(gè)采樣點(diǎn)各項(xiàng)指標(biāo)變化差異顯著（P<0.05）；總磷、TOC、亞硝酸鹽氮湖邊兩個(gè)采樣點(diǎn)各項(xiàng)指標(biāo)變化差異不顯著（P≥0.05）。

3.2 扎陵湖水體氮磷污染狀況評(píng)價(jià)

由表4可以看出，總氮濃度為0.58 mg/L，總磷濃度為0.018 mg/L，氨氮濃度為0.115 mg/L，硝酸鹽氮濃度為0.15 mg/L，亞硝酸鹽氮濃度為0.001 3 mg/L，TOC濃度為0.382 mg/L。對(duì)照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅰ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，總氮、總磷含量超過(guò)地表水Ⅰ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，總氮的超標(biāo)倍數(shù)是1.9，超標(biāo)率為100%；總磷的超標(biāo)倍數(shù)是0.8，超標(biāo)率為100%；氨氮沒(méi)有超標(biāo)。測(cè)定結(jié)果表明，扎陵湖水體中總氮、總磷含量均高于Ⅰ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)狀況較差，氨氮含量低于Ⅰ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，氮磷含量在C1采樣點(diǎn)和C2采樣點(diǎn)即湖邊采樣點(diǎn)的數(shù)值明顯高于C3采樣點(diǎn)即湖心采樣點(diǎn)的數(shù)值。

根據(jù)顧丁錫[13]的相關(guān)研究，湖水中TN<0.2 mg/L，TP<0.02 mg/L時(shí)，該湖泊為貧營(yíng)養(yǎng)湖；當(dāng)湖水中TN>0.2 mg/L，TP>0.03 mg/L時(shí)，湖泊達(dá)到富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。扎陵湖水體中TN濃度為0.58 mg/L，高于0.2 mg/L Ⅰ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，水體達(dá)到富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。

3.3 扎陵湖水體總氮、總磷的相關(guān)性分析

由圖1可以看出，總氮、總磷的相關(guān)系數(shù)R2=0.313 9，由此可知扎陵湖水體中總氮和總磷的相關(guān)性較差，說(shuō)明扎陵湖水體中的總氮和總磷的污染源來(lái)源不同。

4 小結(jié)與討論

富營(yíng)養(yǎng)化是水體衰老的一種現(xiàn)象，它通常是指湖泊、水庫(kù)等封閉水體以及某些河流水體中的氮、磷等植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量過(guò)高所引起的水質(zhì)污染現(xiàn)象。在自然狀態(tài)下，這是一個(gè)非常緩慢的過(guò)程，但由于人類(lèi)的活動(dòng)，將大量工業(yè)廢水和生活污水以及農(nóng)田徑流中的植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)排入湖泊、水庫(kù)、河口、海灣等緩流水體后，水生生物特別是藻類(lèi)大量生長(zhǎng)繁殖，使生物的種群、種類(lèi)數(shù)量減少，破壞了水體的生態(tài)平衡，大大加快了水體的富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)程。相關(guān)研究表明，水體氮的存在形式主要是有機(jī)氮、氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮4類(lèi)。

硝酸鹽氮含量占總氮含量的62%～76%，氨氮含量占總氮含量的2%～9%，亞硝酸鹽氮占總氮含量比例趨近于0%，說(shuō)明該水體的總氮主要以硝酸鹽氮的形式存在，氨氮含量沒(méi)有超標(biāo)，故總氮的超標(biāo)都是由硝酸鹽氮引起的。引起超標(biāo)的可能原因有：降水、庫(kù)區(qū)魚(yú)類(lèi)養(yǎng)殖、藻類(lèi)生物增殖等。本研究顯示，扎陵湖水體氮含量較高，這與該地區(qū)氣候變暖、過(guò)度放牧、旅游業(yè)快速發(fā)展等有直接的關(guān)系。扎陵湖邊水樣中氮磷含量明顯高于湖中心氮磷含量，表明扎陵湖水體外源氮磷對(duì)水體本身氮磷水平造成了一定的影響，過(guò)度放牧產(chǎn)生的大量的動(dòng)物糞便在雨水沖刷下流入湖泊，引起湖泊內(nèi)的氮磷含量的超標(biāo)；旅游業(yè)快速發(fā)展產(chǎn)生的大量生活垃圾進(jìn)入湖體，也加重了湖泊的污染。

本研究對(duì)三江源高寒湖泊扎陵湖水體中總有機(jī)碳（TOC）、總氮（TN）、總磷（TP）、氨氮（NH4+-N）、硝酸鹽氮（NO3--N）、亞硝酸鹽氮（NO2--N）含量進(jìn)行了分析與評(píng)價(jià)，得出以下結(jié)論：扎陵湖水體中的總氮、總磷含量均高于地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的Ⅰ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，超標(biāo)率均達(dá)100%，超標(biāo)倍數(shù)分別為1.9倍和0.8倍，扎陵湖營(yíng)養(yǎng)鹽含量較高主要由外源性污染引起的。應(yīng)加強(qiáng)對(duì)扎陵湖氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽外源控制，以防止扎陵湖的水質(zhì)惡化。

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