磷對(duì)吉林市小型景觀(guān)水體富營(yíng)養(yǎng)化的影響

鄒繼穎，劉 輝,*，胡良宇，權(quán)佳惠，李甜田，劉 斌，武雙雙，劉善軍

(1.吉林化工學(xué)院 資源與環(huán)境工程學(xué)院,吉林 吉林 132022；2.東北師范大學(xué) 環(huán)境學(xué)院，長(zhǎng)春 130117；3.吉林夢(mèng)溪工程管理有限公司，吉林 吉林 132000)

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磷對(duì)吉林市小型景觀(guān)水體富營(yíng)養(yǎng)化的影響

鄒繼穎1，劉 輝1,*，胡良宇1，權(quán)佳惠1，李甜田2，劉 斌1，武雙雙1，劉善軍3

(1.吉林化工學(xué)院 資源與環(huán)境工程學(xué)院,吉林 吉林 132022；2.東北師范大學(xué) 環(huán)境學(xué)院，長(zhǎng)春 130117；3.吉林夢(mèng)溪工程管理有限公司，吉林 吉林 132000)

磷是評(píng)價(jià)水質(zhì)的重要指標(biāo)之一。2016年4月(枯水期)和7月(豐水期)對(duì)吉林市幾個(gè)小型景觀(guān)水體中總磷、可溶性正磷酸鹽、可溶性總磷酸鹽、不可溶性磷等進(jìn)行調(diào)查分析。結(jié)果表明，夏季北山公園3號(hào)(BS3)、江南公園(JN)、江畔人家小區(qū)湖(JP)為中營(yíng)養(yǎng)化水體，烏拉公園(WL)、落馬湖1號(hào)(LM1)和北山公園1號(hào)(BS1)水體為輕度富營(yíng)養(yǎng)化,北山公園2號(hào)(SB2)水體為中度營(yíng)養(yǎng)化。各水體均有不同程度的富營(yíng)養(yǎng)化傾向。

小型景觀(guān)水體；富營(yíng)養(yǎng)化；磷

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和人類(lèi)生活水平的不斷提高，人類(lèi)對(duì)居住條件及其環(huán)境的要求也不斷提高，景觀(guān)水體已成為美化居住環(huán)境必不可少的組成部分。為滿(mǎn)足人們對(duì)景觀(guān)用水的需求，許多城市建設(shè)都引入了具有觀(guān)賞、娛樂(lè)功能的景觀(guān)水體，然而由于這些景觀(guān)水體有容量小、水流緩，自?xún)裟芰Σ畹忍攸c(diǎn)，它極易受到污染，無(wú)法起到應(yīng)有的觀(guān)賞功能，反而成了城市環(huán)境的衛(wèi)生死角。包括景觀(guān)水體在內(nèi)的湖泊水體污染和水生態(tài)退化問(wèn)題已成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。人們居住周?chē)脑S多景觀(guān)水體由于生產(chǎn)、生活、娛樂(lè)活動(dòng)等導(dǎo)致水體中含有大量的有害物質(zhì)，使人們的生活環(huán)境受到危害。水體惡化導(dǎo)致水體的富營(yíng)養(yǎng)化，而磷素是導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因之一。景觀(guān)水在人們的生活中扮演著重要的角色，在天然水中，磷主要是以各種磷酸鹽形式存在。如果磷含量>0.2 mg/L，會(huì)造成藻類(lèi)過(guò)度繁殖，水質(zhì)變壞。本文主要研究吉林市磷素對(duì)小型景觀(guān)水體富營(yíng)養(yǎng)化的影響[1-3]，以期為小型景觀(guān)水體治理提供理論依據(jù)。

1 方法與儀器

1.1 采樣與測(cè)定方法

本實(shí)驗(yàn)研究采樣地點(diǎn)為吉林市北山公園小型景觀(guān)湖、吉林市落馬湖公園小型景觀(guān)湖、烏拉公園小型景觀(guān)水、江畔人家小區(qū)景觀(guān)水以及江南公園小型景觀(guān)水5個(gè)景觀(guān)水體10個(gè)采樣點(diǎn)(表1)。

表1 采樣點(diǎn)及對(duì)應(yīng)編號(hào)Table 1 Corresponding numbers of sampling points

根據(jù)吉林市景觀(guān)水體的特點(diǎn)，每個(gè)采樣點(diǎn)設(shè)2～3個(gè)斷面，用有機(jī)玻璃采水器在湖泊表層、中層和底層取水樣各1 000 mL，將各層水樣均勻混合后，再?gòu)幕旌蠘又腥? 000 mL為定量樣品。采集的水樣，直接在2～5 ℃處冷藏，以便進(jìn)行分析測(cè)定[4-7]。水中磷的測(cè)定，通常按其存在的形式而分別測(cè)定總磷、溶解性磷酸鹽和總?cè)芙庑粤?。水樣消解測(cè)的總磷，用0.45 μm微孔濾膜過(guò)濾后的濾液，測(cè)的可溶性正磷酸鹽，過(guò)濾后的水樣進(jìn)行消解測(cè)定可溶性總磷酸鹽，可溶性磷酸鹽是總磷減去可溶性總磷酸鹽[8-9]。本實(shí)驗(yàn)采用的是鉬銻抗分光光度法測(cè)定磷，同時(shí)測(cè)定水體的總氮(過(guò)硫酸鉀氧化-分光光度法，UVmini-1240)、氨氮(納氏試劑分光光度法)，實(shí)驗(yàn)所用藥品均為分析純[10]。采集浮游生物數(shù)據(jù)，鏡檢、依據(jù)浮游生物圖譜進(jìn)行鑒定[11]。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

所用的實(shí)驗(yàn)儀器有：分光光度計(jì)(T9，北京普析)、電熱鼓風(fēng)干燥箱、電子天平、恒溫電加熱套、玻璃儀器氣流烘干器等。

圖1 各景觀(guān)水體春季磷含量Fig.1 Phosphorus content in landscape water body in spring

2 結(jié)果與討論

2.1 吉林市小型景觀(guān)水體春夏季磷素比較

2.1.1 吉林市小型景觀(guān)水體春季磷素

吉林市小型景觀(guān)水體春季磷素調(diào)查結(jié)果見(jiàn)圖1。北山公園總磷為0.66～0.89 mg/L；烏拉公園1號(hào)(WL1)總磷超過(guò)國(guó)家Ⅴ類(lèi)水體標(biāo)準(zhǔn)，烏拉公園2號(hào)(WL2)低于國(guó)家Ⅳ類(lèi)水體標(biāo)準(zhǔn)；落馬湖總磷為0.25～0.35 mg/L；江南公園兩個(gè)水體總磷分別為0.33 mg/L和0.35 mg/L；江畔人家總磷含量最高，為1.13 mg/L。根據(jù)GB3838-2002景觀(guān)水體屬于Ⅴ類(lèi)水體，娛樂(lè)水是Ⅳ類(lèi)水體標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求Ⅳ、Ⅴ類(lèi)水體總磷含量為0.3 mg/L、0.4 mg/L[1，8-9]。北山公園3號(hào)為娛樂(lè)水，水質(zhì)超標(biāo)。景觀(guān)水體除北山公園、江畔人家超標(biāo)，其余景觀(guān)水體均達(dá)標(biāo)。

可溶性正磷酸鹽在總磷中所占比例，北山公園和江畔人家所占比例在5%左右。烏拉公園1號(hào)可溶性正磷酸鹽所占比例約10%，烏拉公園2號(hào)落馬湖和江南公園為10%～20%。可溶性正磷酸鹽含量所占比例江南公園1號(hào)采樣點(diǎn)所占比例最高；江畔人家所占比例最低。

可溶性總磷酸鹽在總磷中所占比例較高，但是江南公園1號(hào)所占比例最低為56.46%，北山公園3號(hào)所占比例達(dá)到了98.11%，可能與磷素的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系、周?chē)沫h(huán)境以及湖內(nèi)的物質(zhì)有關(guān)，可溶性磷一般>90%，烏拉公園、江南公園、江畔人家、落馬湖1號(hào)采樣點(diǎn)<90%。

不可溶性磷所占比例烏拉公園、江南公園>20%，江南公園1號(hào)采樣點(diǎn)所占比例最高為43.5%；北山公園、落馬湖2號(hào)和北山公園3號(hào)所占比例最高為1.89%；江畔人家和落馬湖1號(hào)所占比例為10%～20%。

圖2 各景觀(guān)水體夏季磷含量Fig.2 Phosphorus content in landscape water body in summer

2.1.2 吉林市小型景觀(guān)水體夏季磷素

吉林市小型景觀(guān)水體夏季磷素調(diào)查結(jié)果見(jiàn)圖2。北山公園3號(hào)為0.979～1.15 mg/L；烏拉公園1號(hào)和烏拉公園2號(hào)水體分別為0.607 mg/L、0.524 mg/L；落馬湖為0.338～1.354 mg/L；江南公園為0.478～0.561 mg/L；江畔人家為1.22 mg/L?？梢?jiàn)幾個(gè)水體在夏季總磷均很高，只有落馬湖低于Ⅴ類(lèi)水體。江畔人家最高，落馬湖2號(hào)含量最低，北山公園和江畔人家總磷含量約1 mg/L。

可溶性總磷酸鹽的含量江畔人家最高，落馬湖2號(hào)含量最低?？扇苄钥偭姿猁}所占比例除了烏拉公園含量較低外，其他景觀(guān)水體≥90%。

不可溶性磷素的含量烏拉公園1號(hào)最高，落馬湖2號(hào)含量最低?？扇苄哉姿猁}含量所占比例烏拉公園1號(hào)采樣點(diǎn)所占比例最高，為28.4%；北山公園3號(hào)所占比例最低為8.35%。

水體中的磷(TP)可分為顆粒態(tài)磷(PP)和溶解態(tài)磷(DTP)，能直接進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，被浮游植物吸收利用的磷僅為溶解態(tài)無(wú)機(jī)磷，即溶解性正磷酸鹽[12-13]。對(duì)淺水湖泊的研究表明，淺水湖泊水體中溶解性正磷酸鹽僅占總磷的5%左右，在藻類(lèi)水華時(shí)將很快被耗盡，難以維持藻類(lèi)的持續(xù)生長(zhǎng)。但事實(shí)上，既使在水體溶解性正磷酸鹽濃度極低時(shí)水華也會(huì)發(fā)生，因此水體中存在溶解性正磷酸鹽的補(bǔ)償[14-16]。

本文調(diào)查的景觀(guān)水體，都為淺水湖泊類(lèi)景觀(guān)水，總磷含量高，并且其中絕大多數(shù)為可溶性磷酸鹽，因此會(huì)進(jìn)一步加劇水體的富營(yíng)養(yǎng)化。

2.1.3 春夏季磷素比較

春季和夏季都是江畔人家總磷含量最高，落馬湖2號(hào)采樣點(diǎn)總磷含量最低；北山公園和江畔人家的總磷含量在春季和夏季都比較高?？扇苄哉姿猁}春夏季含量可見(jiàn)北山公園2號(hào)采樣點(diǎn)夏季比春季高0.234 mg/L，而江南公園夏季比春季的總磷含量相差較少，春季江南公園1號(hào)采樣點(diǎn)含量稍高，夏季江南公園2號(hào)采樣點(diǎn)含量稍高。由可溶性總磷酸鹽春夏季含量可見(jiàn)北山公園1號(hào)觀(guān)賞水體和江南公園1號(hào)游樂(lè)區(qū)水可溶性總磷酸鹽含量夏季比春季高0.3 mg/L；而落馬湖夏季比春季的總磷含量高0.09 mg/L。在春季和夏季都是江畔人家總磷含量最高，北山公園的可溶性總磷酸鹽含量也較高。 根據(jù)春夏兩季不可溶性磷含量可見(jiàn)，落馬湖1號(hào)采樣點(diǎn)不可溶性磷含量夏季比春季低0.47 mg/L，江南公園2號(hào)不可溶性磷濃度含量差值最小為0.007 6 mg/L，落馬湖2號(hào)采樣點(diǎn)不可溶性磷酸鹽夏季比春季略高；北山公園和烏拉公園不可溶性磷濃度均是夏季高于春季；江南公園和江畔人家不可溶性磷濃度均是春季含量高于夏季。

小型景觀(guān)水體的水，來(lái)自湖泊水或處理水，除了水體中含有的天然磷，還有一些人為原因，吉林小型景觀(guān)水體水來(lái)源有生活廢水，如人體排磷、洗衣粉中的磷排放和其他生活中的洗滌排磷；牲畜養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖；地表徑流(含農(nóng)藥化肥)；工業(yè)廢水；大氣降水等。北山公園、烏拉公園、江南公園磷主要來(lái)源是飯店污水、水產(chǎn)養(yǎng)殖、地表徑流等和綠化施肥時(shí)水土流失進(jìn)入景觀(guān)水體；落馬湖、江畔人家磷來(lái)源主要是小區(qū)生活用水、水產(chǎn)養(yǎng)殖、牲畜養(yǎng)殖等。由于這些原因造成磷大量進(jìn)入景觀(guān)水體，磷是生長(zhǎng)繁殖的限制因子，隨著磷濃度的增加生長(zhǎng)繁殖速率也隨之增加。磷增加到0.2 mg/L，生長(zhǎng)繁殖速率就不再變化。氮磷比就起到?jīng)Q定性因素[17]。由數(shù)據(jù)可見(jiàn)各景觀(guān)水磷含量均超過(guò)0.3 mg/L。磷濃度的改變，氮磷比也會(huì)發(fā)生變化，使藻類(lèi)等水生生物大量地生長(zhǎng)繁殖，使有機(jī)物產(chǎn)生的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)消耗速度，水體中有機(jī)物積蓄，破壞水生生態(tài)平衡的過(guò)程。

2.2 吉林市小型景觀(guān)水體氮磷比與浮游生物生物量

吉林市小型景觀(guān)水體氮磷比與浮游生物生物量見(jiàn)圖3，湖水總氮與總磷的濃度比值在12∶1～13∶1時(shí)，最適宜于藻類(lèi)增殖[18]。夏季落馬湖氮磷比>12∶1，已發(fā)生水華現(xiàn)象，魚(yú)類(lèi)大量死亡。春季落馬湖和烏拉公園2號(hào)采樣點(diǎn)氮磷比大于12∶1，所有景觀(guān)水體中春季氮磷比均高于夏季，落馬湖1號(hào)景觀(guān)水體氮磷比比其他水體景觀(guān)高近2倍，江畔人家高出最少。氮磷是藻類(lèi)生長(zhǎng)所必須的因素，一般認(rèn)為氮磷比大于10∶1為氮限制，氮磷比小于10∶1時(shí)為磷限制[9]。春夏季北山公園、烏拉公園1號(hào)、江南公園和江畔人家均為磷限制，落馬湖為氮限制；烏拉公園2號(hào)春季為氮限制，夏季為磷限制。

各景觀(guān)水體春夏季生物量見(jiàn)圖4，北山公園春季生物量比夏季少近6倍，落馬湖相差將近3倍，烏拉公園相差2倍左右，但是江南公園夏季生物量比春季高3倍左右。

圖3 各景觀(guān)水體春夏季N/PFig. 3 N/P in spring and summer

圖4 各景觀(guān)水體春夏季生物量Fig.4 Biomass in spring and summer

春季落馬湖2號(hào)水體為貧營(yíng)養(yǎng)化，北山公園、烏拉公園、江南公園、江畔人家水體為中營(yíng)養(yǎng)化，落馬湖1號(hào)水體為輕度富營(yíng)養(yǎng)化。夏季北山公園3號(hào)娛樂(lè)水、江南公園、江畔人家水體為中營(yíng)養(yǎng)化水體，烏拉公園、落馬湖1號(hào)水體為輕度富營(yíng)養(yǎng)化。落馬湖1號(hào)和北山公園1號(hào)水體輕度富營(yíng)養(yǎng)化，北山公園2號(hào)水為中度營(yíng)養(yǎng)化。

3 結(jié) 論

吉林市5處景觀(guān)水體的磷含量春季、夏季均偏高，且可被生物直接利用的可溶性磷含量高，利于藻類(lèi)大量繁殖。春季氮磷比介于2.43～28.07，夏季氮磷比介于2.34～15.80；水體均有富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象。磷含量的變化直接導(dǎo)致景觀(guān)水體中氮磷比發(fā)生變化，氮磷比的變化對(duì)生物生長(zhǎng)繁殖起著一定作用，并且生物量也受其影響，生物的快速生長(zhǎng)繁殖溶解氧減少，生物量增加，使水體富營(yíng)養(yǎng)化。

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Effect of phosphorus on the eutrophication of small landsccape water in Jilin City

ZOU Ji-Ying1，LIU Hui1,*,HU Liang-Yu1,QUAN Jia-Hui1,LI Tiantian2，LIU Bin1,WU Shuang-Shuang1,LIU Shanjun3

(1.CollegeofResourceandEnvironmentalEngineering，JilinInstituteofChemicalTechnology，Jilin132022，Jilin,China;2.SchoolofEnvironment,NortheastNormalUniversity,Changchun130117，China；3.JilinMengxiEngineeringManagementCo.,Ltd.,Jilin132000,Jilin,China)

Phosphorus is one of the most important indexes of water quality evaluation.In April 2016(low-water period )and July 2016(high-water period), several small landsccape water were investigated about total phosphorous, soluble orthophosphate, soluble total phosphate and insoluble phosphorus in Jilin province.It was considered that the water BS3, JN and JP were mild eutrophication, the water WL and LM1 were light eutrophication, the water LM1 and BS1 were light eutrophication, the water BS2 was middle eutrophication.A great variety of the water bodies have different trends of eutrophication.

small landscape water; eutrophication; phosphorus

10.13524/j.2095-008x.2017.01.007

2016-12-16;

2017-01-17

科技部、環(huán)保部項(xiàng)目水專(zhuān)項(xiàng)(2014ZX07201-011)；吉林化工學(xué)院科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(2015017)

鄒繼穎(1978-)，女，黑龍江慶安人，副教授，碩士，研究方向：水土污染修復(fù)，E-mail:zoujiying2013@126.com;*通訊作者：劉 輝(1978-)，男，黑龍江慶安人，講師，碩士，研究方向：環(huán)境安全與化工安全，E-mail:123070558@qq.com。

X824

A

2095-008X(2017)01-0042-05