武漢大茶湖水體氮營養(yǎng)鹽的季節(jié)變化分析

■ 周序協(xié) 張小立（大湖水殖股份有限公司）

大茶湖是位于湖北省武漢市蔡甸區(qū)的城郊湖，水域面積約2.67km2，是蔡甸區(qū)重點(diǎn)規(guī)劃的生態(tài)觀光園的主要水域。由于受周邊農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活、水產(chǎn)養(yǎng)殖等人類活動的影響，大茶湖水質(zhì)狀況日益嚴(yán)峻，因此，開展大茶湖水質(zhì)的監(jiān)測、評估、修復(fù)和水環(huán)境保護(hù)工作極為重要。為此，本研究對大茶湖水體氮營養(yǎng)鹽作了周年調(diào)查，并對氮營養(yǎng)鹽季節(jié)變化和水質(zhì)狀況進(jìn)行了初步分析，旨在為大茶湖水質(zhì)監(jiān)測及水環(huán)境的保護(hù)管理提供重要參考。

1 材料與方法

1.1 水樣采集

根據(jù)大茶湖水體特征和外界干擾因素，在湖汊交匯區(qū)選取Ⅰ號和Ⅱ號2 個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行水質(zhì)觀測（圖1）。采樣時(shí)間為2010年6月～2011年5月，每月采樣1～3次，現(xiàn)場測定水體透明度，用采水器在0.5m深度采集水樣1.0L于水樣瓶中，快速帶回實(shí)驗(yàn)室測定氮、磷營養(yǎng)鹽濃度。

1.2 氮營養(yǎng)鹽濃度的測定

按照國標(biāo)方法測定氮營養(yǎng)鹽的濃度，分光光度計(jì)為722S型。各營養(yǎng)鹽的測定方法分別為：氨氮采用納氏比色法（GB/T 7479-87），亞硝酸鹽氮采用分光光度法（GB/T 7493-87），硝酸鹽氮采用酚二磺酸分光光度法（GB/T 7480-87）。

1.3 數(shù)據(jù)分析及水質(zhì)評價(jià)

采用MS Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，對同一采樣點(diǎn)不同形態(tài)氮營養(yǎng)鹽濃度之間的相關(guān)性進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 透明度

大茶湖水體透明度的周年變化如圖2所示。水體透明度周年變化在22～120cm之間，2個(gè)采樣點(diǎn)透明度變化趨勢相似，季節(jié)變化明顯。夏秋兩季透明度基本維持在22～40cm，而冬春季透明度較大，最大可達(dá)120cm。透明度的變化可反映水體的營養(yǎng)狀況，夏季雨水較多，地表徑流將周邊農(nóng)田和環(huán)境的營養(yǎng)物質(zhì)帶入湖中，加上湖泊養(yǎng)殖活動，夏秋季水體營養(yǎng)物質(zhì)補(bǔ)充較多，因而浮游生物多，透明度較低；冬春季氣溫降低，停止施肥，浮游生物減少，透明度升高。

2.2 氨氮

周年監(jiān)測表明，大茶湖中氨氮含量為0.059mg/L～0.880mg/L，Ⅰ號采樣點(diǎn)和Ⅱ號采樣點(diǎn)周年平均值分別為0.424mg/L和0.422mg/L。從圖3可以看出，2個(gè)采樣點(diǎn)氨氮變化趨勢基本相似，6月～12月氨氮濃度較高，9月～次年1月的秋冬季波動大，1月～5月處于較低水平。總體上，夏秋兩季氨氮含量較高，表明此時(shí)水中營養(yǎng)物質(zhì)豐富，水體生產(chǎn)力高，可能與這段時(shí)期水產(chǎn)養(yǎng)殖施肥和周邊農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動較多有關(guān)。

2.3 亞硝酸鹽

圖4為大茶湖亞硝酸鹽濃度周年變化，2個(gè)采樣點(diǎn)變化趨勢相似。7月16日亞硝酸鹽明顯升高，最高達(dá)0.061mg/L；9月30日到達(dá)全年最高峰，Ⅱ號采樣點(diǎn)濃度高達(dá)0.122mg/L。水體中亞硝酸鹽濃度為0.000mg/L～0.122mg/L，Ⅰ號和Ⅱ號采樣點(diǎn)周年平均值分別為0.016mg/L和0.018mg/L。7月、9月～10月亞硝酸鹽濃度出現(xiàn)較大波動，且明顯高于其他月份，而其他月份濃度維持在較低水平，說明大茶湖水體周年大部分時(shí)間溶氧充足。

2.4 硝酸鹽

硝酸鹽是含氮化合物的穩(wěn)定形態(tài)，在水質(zhì)良好的天然水域中濃度一般較高。周年檢測表明，大茶湖硝酸鹽濃度范圍為0.007～0.436mg/L，Ⅰ號、Ⅱ號采樣點(diǎn)的周年平均值分別為0.084mg/L和0.063mg/L。從圖5可見，2個(gè)采樣點(diǎn)濃度變化趨勢相似。7月16日～7月23日硝酸鹽濃度相對較高，7月31日開始硝酸鹽濃度明顯降低，并一直維持在較低濃度。這種變化與7月下旬連續(xù)強(qiáng)降雨相關(guān)，同時(shí)也是浮游植物生長旺季，稀釋、消耗了大量硝態(tài)氮。8月21日～9月5日、10月17日～12月18日兩段時(shí)間硝酸鹽濃度有小幅上升，其他時(shí)間濃度較低。

2.5 總氮

大茶湖水體總氮的周年變化見圖6，2個(gè)采樣點(diǎn)總氮濃度變化趨勢基本相似。水體總氮濃度范圍為0.017mg/L～1.190mg/L，Ⅰ號、Ⅱ號采樣點(diǎn)周年平均值分別為0.524 mg/L和0.503mg/L。2月～5月總氮濃度處于較低水平，其他季節(jié)總氮波動較大，這可能與季節(jié)氣候變化和水產(chǎn)養(yǎng)殖活動有關(guān)。

2.6 水體理化因子間的相關(guān)性

相關(guān)分析表明，每個(gè)采樣點(diǎn)的水體透明度與氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽、總氮濃度之間無明顯相關(guān)性（P＞0.05）。2個(gè)采樣點(diǎn)的總氮與氨氮濃度之間呈極顯著線性正相關(guān)（P＜0.01），2個(gè)采樣點(diǎn)的總氮與亞硝酸鹽、硝酸鹽濃度之間呈顯著線性正相關(guān)（P＜0.05）。

3 討論及結(jié)論

大茶湖屬于淺水湖泊，平均水深2m左右，位于城郊，其水體中營養(yǎng)鹽變化與湖水水動力過程密切相關(guān)。對太湖沉積物懸浮的有關(guān)研究表明，風(fēng)浪的作用遠(yuǎn)大于湖流的作用（秦伯強(qiáng)等，2003）。刮風(fēng)或下大雨時(shí)，淺水湖泊上下層對流加劇，導(dǎo)致水體中氮磷濃度可能出現(xiàn)非常規(guī)變化。如本研究中，7月16日和9月30日是大雨后采樣，氮營養(yǎng)鹽濃度出現(xiàn)較大波動。夏秋兩季，雨水豐富，地表徑流給大茶湖帶入較多氨氮和有機(jī)氮。夏秋季也是水產(chǎn)養(yǎng)殖黃金時(shí)期，魚類排泄物積累、施肥會導(dǎo)致水體氨氮、無機(jī)氮濃度升高并在沉積物中積累。因此，大茶湖的氨氮濃度在夏秋季節(jié)和冬季的濃度均較高。天然水體中亞硝酸鹽濃度較低，與水體中溶氧含量密切相關(guān)。大茶湖周年亞硝酸鹽濃度平均值不高，說明溶氧條件好。湖泊中硝酸鹽的變化與季節(jié)氣候變化尤其是降雨關(guān)系密切，夏季雨水豐富可以帶入一部分硝酸鹽，但是硝酸鹽稀釋和被水生生物吸收利用速度大于其積累速度。因此，氨氮和硝酸鹽是大茶湖中氮的主要存在形式。將大茶湖水體總氮濃度與相關(guān)資料對比，大茶湖從6月到12月的營養(yǎng)水平為富或中-富營養(yǎng)型，這與浮游藻類及多樣性指數(shù)對大茶湖水質(zhì)評價(jià)相一致（王亞尼等，2013）。因此，除了控制外源、內(nèi)源性營養(yǎng)物質(zhì)負(fù)荷外，可采取放養(yǎng)濾食性魚類和貝類、種植水生植物等進(jìn)行生物調(diào)控和生態(tài)修復(fù)，以改善大茶湖水質(zhì)狀況。

周年調(diào)查表明，大茶湖水體透明度的季節(jié)變化明顯，氮營養(yǎng)鹽季節(jié)變化明顯且季節(jié)變化波動較大。兩個(gè)采樣點(diǎn)的總氮與其他形態(tài)氮營養(yǎng)鹽含量之間存在極顯著或顯著性線性相關(guān)關(guān)系。