秀山縣鐘靈水庫湖水中磷形態(tài)分布特征

王愛雯　申婭　楊建波　劉力彰　陳子驍

摘要：為詳細了解鐘靈水庫表層湖水中磷形態(tài)的分布特征，選取5個點位監(jiān)測了湖水中不同形態(tài)磷的含量，分析了各采樣點磷形態(tài)含量之間的關系。研究結果表明：TP、DTP和DP的含量范圍分別為0.015～0.027 mg/L、0.010～0.020 mg/L和0.006～0.013 mg/L，湖水中的TP以溶解態(tài)磷（DTP）為主要存在形態(tài)，DTP主要以DP為主要形態(tài)存在；2和3號采樣點TP濃度相對較高，表明該區(qū)域的磷形態(tài)受周圍環(huán)境的影響較大。

關鍵詞：鐘靈水庫；湖水；磷形態(tài)；分布特征

中圖分類號：X832

文獻標識碼：A文章編號：16749944（2017）8006003

1引言

目前，水體富營養(yǎng)化已成為全球水污染關注焦點，尤其是湖泊水體富營養(yǎng)化已成為該水體污染的問題之一。經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD）的研究表明，幾乎80%的湖泊富營養(yǎng)化都是由磷濃度過高所導致[1]。磷作為營養(yǎng)元素，是淡水水體中生物生長必不可少的營養(yǎng)物質(zhì)，也是淡水水體中大多數(shù)藻類生長的限制性因子?，F(xiàn)有研究表明，當水中磷濃度超過0.02 mg/L時，能明顯促進水體的富營養(yǎng)化進程[2]。天然水體中磷以多種化學形態(tài)形式存在，如縮聚磷酸鹽、正磷酸鹽、顆粒態(tài)磷和有機磷等，其中生物利用最高的是正磷酸鹽。在不同的水環(huán)境條件下，水體富營養(yǎng)化主要受正磷酸鹽的影響，溶解態(tài)的磷濃度越高，水體富營養(yǎng)化程度越嚴重。因此，研究水體中磷形態(tài)的分布，對有效控制水體富營養(yǎng)化具有十分重要的意義。

近年來，開展湖泊沉積物中磷的研究報道較多，主要集中研究總磷的空間分布及變化規(guī)律[3]。在重慶市范圍內(nèi)，關注重點主要集中嘉陵江、長江、長壽湖等水體中磷形態(tài)的研究報告[4，5]，對大中型湖泊的研究報道較少。隨著重慶市人民政府對生態(tài)保護發(fā)展區(qū)的功能定位，區(qū)域內(nèi)水域功能的湖庫水體環(huán)境保護逐步受到各方關注。鐘靈水庫作為秀山縣城區(qū)集中式飲用水源地，其生態(tài)環(huán)境保護顯得尤為重要。截止目前，無相關文獻報道鐘靈水庫湖水中磷形態(tài)分析研究。因此，選擇鐘靈水庫區(qū)域為研究對象，采集水庫區(qū)域5個代表性點位的水樣，分析不同區(qū)域湖水中磷形態(tài)含量，研究磷形態(tài)分布特征，以期為鐘靈水庫富營養(yǎng)化控制和生態(tài)環(huán)境保護提供科學依據(jù)。

2材料與方法

2.1研究區(qū)域概況

鐘靈水庫（109.0559°E，28.2841°N）位于重慶市秀山縣鐘靈鎮(zhèn)境內(nèi)，距秀山縣城28 km，該湖于1978年建成，是秀山縣庫容最大的人工水庫，水域面積92.6 km2，總庫容3230萬m3。近年來，隨著農(nóng)業(yè)和鄉(xiāng)村旅游業(yè)的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中過量不合理的化肥施用，給該水庫區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量帶來了潛在生態(tài)危害。

2.2采樣點布設

通過資料收集和現(xiàn)場考察，根據(jù)鐘靈水庫水環(huán)境特征，在進水區(qū)、出水區(qū)、湖心區(qū)等位置設置5個采樣點，采樣點具體位置及特點見表1。

2.3樣品采集與分析

采用有機玻璃采樣器采集水樣，于2017年1月，分別在鐘靈水庫5個點位采集表層瞬時水樣，裝入潔凈塑料瓶。采樣同時，現(xiàn)場用便攜式pH計（320P-01N，Thermo Fisher）、便攜式導率儀（320C-01，Thermo Fisher）、便攜式溶解氧儀器（RDO3S，Thermo Fisher）現(xiàn)場測得水溫、pH值、溶解氧（DO）和電導率等4項水質(zhì)參數(shù)。

按照《水質(zhì) 采樣方案設計技術規(guī)定》（HJ 495-2009）和《地表水和污水監(jiān)測技術規(guī)范》（HJ/T 91-2002）進行規(guī)范采樣和實驗分析。磷形態(tài)測定采用《水和廢水監(jiān)測分析方法》（第四版）A類分析方法鉬銻抗分光光度法進行分析[6]。

水中磷的測定，通常按其存在的形式而分別測定總磷（TP）、溶解性正磷酸鹽（DP）、溶解性總磷酸鹽（DTP），水中3種磷形態(tài)測定流程圖見圖1。本研究分析方法采用如下方式分析水樣中的磷：總磷（TP）的測定，于水樣采集后，加H2SO4酸化至pH≤1保存，用于測定TP；溶解性正磷酸鹽（DP）的測定，水樣采集后，不加任何保存劑，用0.45 μm濾膜過濾水樣，一部分試樣在24h內(nèi)直接測定DP，另一部分試樣經(jīng)消解后，用于測定溶解性總磷酸鹽（DTP）。溶解性有機磷（DOP）和顆粒態(tài)磷（PP）分別由DOP=DTP-DP和PP=TP-DTP計算。

3結果與討論

現(xiàn)場水質(zhì)參測定結果與總磷（TP）、溶解性正磷酸鹽（DP）、溶解性總磷酸鹽（DTP）分析結果見表2。

3.1湖水中TP、DTP和DP的含量

由表2和圖2可以看出，鐘靈水庫湖水中不同采樣點的平均水溫、pH值、溶解氧和電導率分別為12.5℃、8.68、9.02 mg/L、114 μs/cm，總磷（TP）、溶解性總磷酸鹽（DTP）和溶解性正磷酸鹽（DP）的含量差異較大。整個采樣點位TP濃度范圍為0.015～0.027 mg/L，DTP濃度范圍為0.010～0.020 mg/L，DP濃度范圍為0.006～0.013 mg/L，TP滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）III類水質(zhì)限制要求。2和3號采樣點TP濃度相對較高，主要原因：2號點位上游為梅江河，上游分布1個居民集中居住點，梅江河沿岸分布大量農(nóng)田、果林耕作區(qū)域，在耕作中多數(shù)農(nóng)民不懂科學種植，施用大量含磷化肥，向鐘靈水庫湖中排入大量的生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)含磷污水；3號點位為庫區(qū)居民主要居住點，由于近年來鐘靈水庫旅游業(yè)快速發(fā)展，小型農(nóng)家樂逐步增多，生活污水排量增大，導致凱堡（碼頭）區(qū)域湖水磷含量的增加。1號點區(qū)域在布設采樣點中磷含量相對較低，主要原因是1號點細沙溪作為鐘靈水庫主要支流，支流沿岸人為活動較少，僅有少量耕地，且沿岸生態(tài)環(huán)境保持良好，因此該區(qū)域各種磷形態(tài)濃度相對較低。4號點與5號點區(qū)域，湖水中各種磷形態(tài)濃度相對接近。

3.2湖水中DTP和PP含量的變化

圖3表示鐘靈水庫湖水中不同采樣點DTP和PP占TP的質(zhì)量百分數(shù)。由圖3明顯看出，各個采樣點的DTP的質(zhì)量百分數(shù)占主要部分，其中4號采樣點達到77.8%，1號采樣點最低為66.7%，1號采樣點DTP和PP的質(zhì)量百分數(shù)差別最小。從鐘靈水庫整個湖水采樣點布設來看，湖水中的TP以溶解態(tài)磷為主要存在形式，各個采樣點PP占TP的質(zhì)量百分數(shù)較小，因此，PP不是鐘靈水庫湖水中TP變化的主要控制因素。

3.3湖水中DP和DOP含量的變化

圖4表示鐘靈水庫湖水中不同采樣點DP和DOP占DTP的質(zhì)量百分數(shù)。由圖4明顯看出，各采樣點中DP占DTP的質(zhì)量百分數(shù)較大，其中5號點達69.2%，1號點DP和DOP占DTP的質(zhì)量百分數(shù)相對接近，分別為60%和40%。由此表明，鐘靈水庫湖水中DTP主要以DP為主要形式存在。天然水體中的有機磷能有效被浮游動植物分解利用，而水體中DP容易被藻類直接利用，對水體富營養(yǎng)化起著重要的作用。因此，控制水體中的DP含量，對防止鐘靈水庫湖水水體富營養(yǎng)化起著重要的作用。

4結論

（1）鐘靈水庫湖水區(qū)域布設5個采樣點的TP、DTP和DP的含量差異較大，濃度范圍分別為0.015～0.027 mg/L、0.010～0.020 mg/L和0.006～0.013 mg/L。

（2）從布設采樣點磷形態(tài)分析來看，鐘靈水庫湖水中TP以溶解態(tài)磷（DTP）為主要存在形態(tài)，DTP主要以DP為主要形態(tài)存在。

（3）從布設采樣點總磷含量看，2和3號采樣點TP濃度相對較高，表明該區(qū)域磷形態(tài)受周圍環(huán)境的影響較大，需加強控制。

參考文獻：

[1]

Moore P A，Readdy K R，Graetz D A .Nutrient transformatinos in sediments as influenced by oxygen supply [J].Enviromental Quality，1992，21（3）：387～393.

[2]謝平.論海藻碎花的發(fā)生機制：從生物進化、生物地球化學和生態(tài)學觀點[M].北京：科學出版社，2007：30～76.

[3]金相燦，周莉萍，盧少勇，等.重慶市長壽湖水體磷空間分布與變化規(guī)律[J].環(huán)境科學與技術，2010，33（6E）：141～143.

[4]袁和忠，沈吉，劉恩峰，等.太湖水體及表層沉積物磷空間分布特征及差異性分析[J].環(huán)境科學，2010，31（4）：954～960.

[5]舒瑩，張進忠，魏世強，等.長壽湖水中磷形態(tài)的季節(jié)性變化特征[J].水土保持學報，2011，25（5）：172～176.

[6]國家環(huán)境保護總局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].4版.北京：中國環(huán)境科學出版社，2002：243～250.

Abstract： To detail more about the distribution characteristics of phosphorus species in surface water of Zhongling reservoir， five different points were used to monitor the content of phosphorus in different forms of lake water. The relationship between the phosphorus content in each sampling point was also analyzed. The results showed that the content of TP， DTP and DP were 0.015～0.027mg/L，0.010～0.020mg/L and 0.006～0.013mg/L respectively in the Zhongling reservoir. The TP in the lake was mainly in the form of dissolved phosphorus （DTP） while DTP was mainly in the main form of DP. The concentrations of TP were relatively high in two and three points， indicating that the regional phosphorus was strongly influenced by the environment in these areas.

Key words： Zhongling Reservoir； lake water； phosphorus species； distribution characteristics