洪門水庫氮磷分布狀況及污染初步評(píng)價(jià)

王偉萍，周輝明，陶志英，鄭應(yīng)龍

（1.江西省水生生物保護(hù)救助中心，江西南昌 330000；2.江西省水產(chǎn)科學(xué)研究所，江西南昌 330039；3.南城縣水產(chǎn)站，江西南城 344799）

由于人口增加、城市發(fā)展，氮、磷等污染物過量排放進(jìn)入河流、湖泊、水庫等水體，水體的層化作用限制了空氣-水體氧氣交換，加上氮、磷的生物氧化等作用，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化。水體富營(yíng)養(yǎng)化使得水體透明度很低，陽光難以穿透水層，造成水生植物光合作用和氧氣釋放困難，水中溶解氧過低，魚類大量死亡；同時(shí)富營(yíng)養(yǎng)化水體含有有機(jī)物分解的鹽，如硝酸鹽和可致癌的亞硝酸鹽等，人畜如果飲用含有這些物質(zhì)超標(biāo)的水，會(huì)中毒致病，嚴(yán)重影響健康。

洪門水庫位于撫河支流——黎灘河中段，橫跨南城、黎川兩縣，地理位置在東經(jīng)116°41′～116° 51′，北緯 27°17′～27°34′，是匯黎灘河及其東西兩支（資福水、龍安水）以及下游的桐埠水、竺油水等36條10 km以上的河流于一體，集雨面積2376 km2，水庫全長(zhǎng)（大壩至黎川縣城）36.5 km，平均寬度0.3 km，最大寬度1.5 km。庫底高程為海拔70 m，平均水深為7.3m，最大水深31 m。縱觀全庫，山水相間，灣汊密布，為水庫漁業(yè)生產(chǎn)提供了良好的自然環(huán)境。

隨著洪門水庫流域周邊縣域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，尤其是工業(yè)化、城鎮(zhèn)化主戰(zhàn)略的實(shí)施，周邊生活污水、工業(yè)廢水、礦區(qū)污水直接排入水庫中，使庫區(qū)富營(yíng)養(yǎng)化的危險(xiǎn)與日俱增，嚴(yán)重影響了洪門水庫水資源和漁業(yè)資源可持續(xù)發(fā)展。

本研究選取洪門水庫5個(gè)區(qū)域作為采樣點(diǎn)，并確定了6月和9月這兩個(gè)代表性時(shí)間作為采樣時(shí)間，測(cè)定了總磷（TP）、總氮（TN）、氨氮（NH3-N）、硝酸鹽氮（NO-3-N）、亞硝酸鹽氮（NO-2-N）和葉綠素 a（Chla）的含量，研究洪門水庫表層水氮磷分布，并采用營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法對(duì)洪門水庫富營(yíng)養(yǎng)化程度進(jìn)行了評(píng)價(jià)，為洪門水庫水環(huán)境保護(hù)和漁業(yè)資源科學(xué)利用提供重要支撐。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

主要儀器和試劑有：UV1900 型紫外可見分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；硝酸鉀、硝酸、過硫酸鉀、抗壞血酸、硫酸、鉬酸銨、磷酸二氫鉀、酒石酸鉀鈉、硫代硫酸鈉、磷酸、氨基苯磺酰胺、亞硝酸鈉、氯仿、草酸鈉、丙酮，GR級(jí)，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 樣品采集

根據(jù)南城縣洪門水庫進(jìn)出水口、庫灣、養(yǎng)殖區(qū)等分布特點(diǎn)，沿上游到下游共設(shè)5個(gè)采樣點(diǎn)（見圖1），于2017年6月（夏季）和9月（秋季）對(duì)洪門水庫進(jìn)行了系統(tǒng)的生態(tài)學(xué)調(diào)查，采集表層（0.5 m）水樣，及時(shí)帶回實(shí)驗(yàn)室分析。

圖1 洪門水庫采樣點(diǎn)分布

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 營(yíng)養(yǎng)鹽含量測(cè)定

表層水樣經(jīng)處理后，對(duì)總氮（TN）、總磷（TP）、氨氮（NH3-N）、硝酸鹽氮（NO-3-N）、亞硝酸鹽氮（NO-2-N）和葉綠素a（Chla）進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定方法見表1[1]。

表1 監(jiān)測(cè)指標(biāo)的測(cè)定方法

1.3.2 洪門水庫營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)方法

本文根據(jù)洪門水庫實(shí)際，選取葉綠素a（Chla）、總磷（TP）、總氮（TN）、透明度（SD）4個(gè)參數(shù)為評(píng)價(jià)因子[2-3]，采用營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法綜合評(píng)價(jià)洪門水庫富營(yíng)養(yǎng)化程度[4-6]，進(jìn)行相關(guān)加權(quán)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

計(jì)算方法：

式中：TLI(∑)為綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；Wj為第j種參數(shù)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的相關(guān)權(quán)重；TLI(j)為第j種參數(shù)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；rij為第j種參數(shù)與基準(zhǔn)參數(shù)葉綠素a的相關(guān)關(guān)系，n為評(píng)價(jià)參數(shù)個(gè)數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 洪門水庫表層水體中氮磷分布狀況

夏季和秋季洪門水庫水體氮磷含量見表3。由圖2可知，夏季和秋季，洪門水庫水體中總磷、總氮的含量在空間上大體呈現(xiàn)下游＞上游＞中游的分布格局，9月份總磷、總氮含量遠(yuǎn)高于6月份。9月份氨氮、硝酸鹽和亞硝酸鹽氮含量低于6月份。洪門水庫水體中主要污染為磷，一方面，由于庫區(qū)周邊水土流失，經(jīng)雨水沖刷，對(duì)水體營(yíng)養(yǎng)鹽含量有影響；另一方面，洪門水庫周邊南城縣、黎川縣、南豐縣等都是以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，庫區(qū)周邊農(nóng)業(yè)磷肥料的使用和流失以及生活污水排放造成磷污染。9月水庫水位降低，洪門水庫上游生活污水流入以及周邊城鎮(zhèn)工業(yè)和生活污水排入使得水庫中總磷含量過高。

表3 夏季和秋季洪門水庫水體氮磷含量（單位：mg/L）

圖2 6月和9月洪門水庫表層水中各營(yíng)養(yǎng)鹽含量

2.2 洪門水庫營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)[4-8]

根據(jù)得到的綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)，查詢表2，可得洪門水庫的營(yíng)養(yǎng)狀況，如表4所示。

表4 夏季6月和秋季9月營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

由表4可知，洪門水庫營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)介于中營(yíng)養(yǎng)和輕度富營(yíng)養(yǎng)，且季節(jié)性變化明顯，秋季營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)高于夏季。在4個(gè)評(píng)價(jià)因子中，TN已經(jīng)達(dá)到輕度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，尤其在9月，達(dá)到重度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。TP在6月和9月均已達(dá)到重度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，Chla總體處于輕度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。同一季節(jié)，不同庫區(qū)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)差異也較大，6月小壩富營(yíng)養(yǎng)化程度最大，石菩口最小，兩者相差4.8，9月黎灘河富營(yíng)養(yǎng)化程度最大，石菩口最小，兩者相差10.16。在4個(gè)評(píng)價(jià)因子中，TP和TN的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)在6月和9月都較高，尤其在9月，部分湖區(qū)TP和TN已經(jīng)達(dá)到重度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。Chla在6月和9月總體處于輕度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。

3 結(jié)論

洪門水庫水體中TP、TN在空間上大體呈現(xiàn)從下游高中游低的分布格局。洪門水庫營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)介于中營(yíng)養(yǎng)和輕度富營(yíng)養(yǎng)，秋季營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)高于夏季。