滇池暉灣水域化學耗氧量、總氮與總磷分析

滇池是我國著名的高原淺水湖泊，國家重點治理的三大湖泊之一，面積約294 km2，平均水深5～7m，屬于半封閉的淺水湖泊，所在昆明地區日照和季風強烈。近年來，隨著城市化和工農業的迅速發展，大量廢水排入湖中，導致滇池富營養化程度日趨嚴重，每年到夏、秋兩季，“藻類”頻繁爆發。

國家和地方政府對滇池的治理投入了大量的人力、物力和財力，并于20世紀90年代起將滇池列為我國“三湖、三河”水污染防治的重點，對于滇池外海治理采取了大量的措施，除將滇池草海、外海分開治理，以及北岸截污、入湖河道整治、城區排水管網改造等重大工程外，最主要的就是對滇池流域禁磷。滇池于1999年開始禁磷，從文獻中報道在措施實施的前3年，湖中總磷有較顯著下降趨勢，但是3年后效果就不明顯。而禁磷同時，湖體中TN并沒有進行有效控制，滇池藍藻至今污染嚴重。

氮、磷在水體富營養化中的作用已經被廣泛認可，湖泊環境中氮、磷等營養元素的含量、分布與遷移轉換一直是國際上的研究熱點。研究湖泊中氮、磷形態變化是準確理解水體系統中氮、磷的地球化學循環及環境影響的前提。本文在系統調查滇池暉灣水域總氮（TN）、總磷（TP）、化學需氧量（COD）及其溶解態（TDN、TDP、TDCOD）的基礎上，分別分析了TDN與TN、TDP與TP及TDCOD與COD的相關性，研究了水中氮、磷存在形態，為滇池治理提供科學依據。

1 采樣與分析

1.1 研究區域

滇池位于昆明市南端，水面面積約294 km2，平均水深5～7 m。實驗取樣地點位于昆明市西山區金寶山暉灣處。取樣點位置如圖1所示。

從2011年12月至2012年3月為期4個月的取樣，取樣時間為滇池藻類的潛伏期。取樣工具為有機玻璃分層采水器，取樣水深為50cm。取樣點A距離岸邊100m，取樣點B距離岸邊20m，對兩個取樣點的數據進行對比。

1.2 分析方法

各項參數按照《水和廢水的監測方法（第四版）》實施測定。水體TN采用堿性過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法；水體中TP采用鉬酸銨分光光度法；CODcd采用重鉻酸鉀法。溶解態的各指標采用取水樣經45微米醋酸纖維樹脂膜過濾后水，經上述三種分析方法測定。

1.3 數據分析工具

數據擬合使用Origin 8.0軟件。

2 結果

2.1 滇池暉灣水域水體中TDCOD、COD含量

從圖2中可以看出，在藻類潛伏期的12月至3月，滇池暉灣水域A點COD濃度在61.7至101.0 mg/L之間，B點COD濃度在61.2至81.5 mg/L之間。A點TDCOD濃度在50.7至79.7 mg/L之間，B點TDCOD濃度在46.4至76.3 mg/L之間。

從上述數據可以判斷，藻類潛伏期，在滇池暉灣水域TDCOD較之顆粒態COD是此時水中COD的主要存在形態。從水中COD濃度隨時間變化不大可以看出，在藻類潛伏期，滇池暉灣水域水中COD的濃度變化與溫度關系相關性不大。這可能與滇池水中SS在藻類潛伏期較低相關。

2.2 滇池暉灣水域水體中TDN、TN含量

從圖3中可以看出，在藻類潛伏期的12月至3月，滇池暉灣水域A點TN濃度在2.21至4.96 mg/L之間，B點TN濃度在2.11至2.71 mg/L之間。A點TDN濃度在1.98至4.28 mg/L之間，B點TDN濃度在1.54至2.35 mg/L之間。

從上述數據可以判斷，藻類潛伏期，在滇池暉灣水域TDN較之顆粒態TN是此時水中TN的主要存在形態。從水中TN濃度隨時間變化不大可以看出，在藻類潛伏期，滇池暉灣水域水中TN的濃度變化與溫度相關性較弱。

2.3 滇池暉灣水域水體中TDP、TP含量

從圖4中可以看出，在藻類潛伏期的12月至3月，滇池暉灣水域A點TP濃度在0.11至0.20 mg/L之間，B點TP濃度在0.09至0.17 mg/L之間。A點TDP濃度在0.022至0.052 mg/L之間，B點TDP濃度在0.019至0.044 mg/L之間。

圖1 取樣點位置圖

圖2 滇池暉灣水域COD濃度變化

圖3 滇池暉灣水域TN濃度變化

圖4 滇池暉灣水域TP濃度變化

從上述數據可以判斷，藻類潛伏期，在滇池暉灣水域顆粒態TP較之TDP是此時水中TP的主要存在形態。從圖4中可以看出，在12月至1月，滇池暉灣水域TP保持穩定，但是隨著溫度升高，到了2月至3月，水中TP有一個顯著上升的趨勢。其原因，有可能是隨著溫度上升，底泥磷釋放加劇造成的。而且，隨著溫度上升，藻類開始增殖，藻類死亡后在沉積物表面的耗氧分解使得水-底泥界面的氧化還原電位迅速下降，導致底泥中的Fe-P顆粒還原、溶解而使得水中磷升高。

3 討論

3.1 滇池暉灣水域TDCOD、TDN、TDP與COD、TN、TP的關系

圖5為滇池暉灣水域A點與B點TDCOD與COD相關性分析。A點線性擬合結果如公式（1）所示，B點線性擬合結果如公式（2）所示。

A點：TDCOD=0.788*COD ，R2=0.971 （1）

B 點 ：TDCOD=0.835*COD ，R2=0.993（2）

從擬合結果可以看出滇池暉灣水域TDCOD與COD正相關，COD濃度越高，TDCOD濃度越高。從線性擬合公式得出滇池水域中TDCOD在A點約占COD總量的78.8%，在B點約占COD總量的83.5%，水中COD以溶解態為主。

圖6為滇池暉灣水域A點與B點TDN與TN相關性分析。A點線性擬合結果如公式（3）所示，B點線性擬合結果如公式（4）所示。

A 點 ：TDN=0.880*TN ，R2=0.998 （3）

B 點 ：TDN=0.864*TN ，R2=0.994 （4）

從擬合R2值可以得出，滇池暉灣水域TDN與TN正相關。從公式（3）和（4）可以得出，A點TDN約占TN的88%，B點約占86.4%。對于滇池暉灣水域，水中N主要以溶解態為主。

圖7為滇池暉灣水域A點與B點TDP與TP相關性分析。A點線性擬合結果如公式（5）所示，B點線性擬合結果如公式（6）所示。

A點：TDP=0.266*TP ，R2=0.969 （5）

B點：TDP=0.228*TP ，R2=0.878 （6）

從擬合R2值可以得出，滇池暉灣水域TDP與TP正相關。從公式（5）和（6）可以得出，A點TDP約占TP的26.6%，B點約占22.8%。對于滇池暉灣水域，水中磷主要以顆粒態為主。

3.2 水中N、P不同形態對滇池治理的影響

圖5 滇池暉灣水域TDCOD與COD的關系

滇池水中氮磷形態與滇池藻類生長的影響研究較少，但對氮磷比與藻類的生長關系研究較多。早期認為在滇池藻類的生長只受磷限制。一些研究表明，滇池水中N/P比值約為16.2至22.5，磷是引起滇池富營養化的限制性因子。而且眾多研究結果表明，沉積物作為湖泊中最大的“磷匯”，當環境條件發生變化時，沉積物可能再次釋放到水體，對沉積物磷釋放的內源控制，將是湖泊富營養化污染治理成功與否的關鍵之一。但也有研究表明，氮負荷的增加與藻類生長存在重要的聯系。

本文研究表明，在滇池水域氮主要以溶解態形式存在，使得其更容易被藻類吸收利用，這也佐證了氮也是藻類生長的重要因子；在滇池水域中主要磷以顆粒態形式存在。結合其他研究成果，由氮、磷存在形態可以判斷其污染源，氮的污染更多可能來源于外源污染，而磷更多來源于內源污染。有研究表明，在入湖污染總量宏觀負荷上，氮對滇池的貢獻要大于磷。并且，滇池水質監測結果表明滇池水中TN濃度1999年至2005年濃度處于1.8～2.2mg/L之間波動，濃度變化不大。因此，在滇池的治理中要加強對氮的控制，減少入湖氮的污染量。

4 結論

（1）在滇池暉灣水域，藻類潛伏期，水中COD濃度范圍為61.2至101.0 mg/L，TDCOD濃度為46.4 至79.7 mg/L；TN濃度范圍為2.11至4.96 mg/L，TDN為1.54至4.28 mg/L；TP濃度范圍為0.09至0.2 mg/L，TDP濃度范圍為0.019至0.052 mg/L。

（2）水中COD和TN與溫度相關性較弱，水中TP濃度隨溫度升高而升高。

（3）COD、TN及TP與TDCOD、TDN及TDP都呈正相關，其中線性擬合結果表明，COD與TN在水中以溶解態為主，TP以溶解態為主；TN以顆粒態為主。

（4）分析結果表明，滇池暉灣地區氮的污染更多來自外源污染，而磷的污染更多來自內源污染。

（5）研究結果表明，在現階段滇池滇池治理中要加強對氮的控制，減少入湖氮的污染量。

圖6 滇池暉灣水域TDN與TN的關系

圖7 滇池暉灣水域TDP與TP的關系