巢湖烔炀河水体氮磷营养物变化特征及成因分析_廖荣明

第33卷第10期 2010年10月合肥工业大学学报(自然科学版)JO U RN AL O F H EFEI U N IV ERSIT Y OF T ECH N OL O GYV ol.33No.10 Oct.2010收稿日期:2009-11-03;修回日期:2010-03-02基金项目:安徽省科技攻关计划重点资助项目(0701*******);安徽省科技攻关计划资助项目(07020303063)作者简介:廖荣明(1983-),男,安徽六安人,合肥工业大学硕士生;洪天求(1953-),男,安徽怀宁人,博士,合肥工业大学教授,博士生导师;李如忠(1970-),男,安徽怀远人,博士,合肥工业大学教授,硕士生导师.Doi:10.3969/j.issn.1003-5060.2010.10.027巢湖烔炀河水体氮磷营养物变化特征及成因分析廖荣明, 洪天求, 李如忠(合肥工业大学资源与环境工程学院,安徽合肥 230009)摘 要:根据烔炀河水生植物生长情况和水力学特征,将河流划分为5个河段,并以水生植物稀疏的河段作为对照段,对水生植物作用下水体氮磷营养物变化特征进行研究。

研究表明,水生植物对氮磷消减作用明显。

水体氮磷变化特征表现为:在时间上,各水质指标含量为每年3月最高,达 类水,甚至 类水质;10月最低,仅 ~ 类水质;在空间上,从上游至下游河流硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮及总氮等各项含氮指标质量浓度均呈现下降趋势,而总磷质量浓度则呈高 低 高的变化特点。

研究所得结论可为烔炀河水污染控制和水环境生态修复提供依据。

关键词:氮磷营养物;水生植物;烔炀河中图分类号:X522 文献标志码:A 文章编号:1003-5060(2010)10-1553-05Variation characteristics and causes of nitrogen andphosphorus nutrients in Tongyang RiverLIAO Rong -m ing , H ONG T ian -qiu, LI Ru -zhong(S chool of Resources an d En viron men tal Engineerin g,H efei Un iversity of T echnology,H efei 230009,China)A bstract:The Tongyang River is divided into five reaches according to the growth of aquatic plants and hy -draulic characteristics,and the variation characteristics of the nitrogen and phosphorus nutrients under theeffects of the aquatic plants is studied,w ith the reaches of few aquatic plants as the control group.The results show that the aquatic plants have significant subduction effect on nitrogen and phosphorus.The variation characteristics of the nitrogen and phosphorus in water is as follows:in time domain,each year the concentra -tion of each w ater quality index is at the top in March,reaching the standard of level w ater,or even lev -el water,w hile the low est concentration of each w ater quality index is in October,reaching the standard of or level w ater;in space domain,the concentration of nitrogen containing indexes such as NO 3--N,NO 2--N,NH 4+-N and TN show the dow ntrend from upriver to dow nriver,but the TP concentration show s the high -low -high variation.The results provide a basis for ecological remediation and water contamination control of Tongyang River.Key words:nitrog en and phosphorus nutrient;aquatic plant;T ongy ang River 河流是污染物及氮磷营养物进入湖泊水体的主要通道,入湖河流水质的污染程度直接影响湖泊水体水质。

很多研究表明,近年来我国大型河流水体中的营养元素含量有升高的趋势[1-6]。

文献[7]研究表明,美国大多数河流的氮、磷营养物浓度在近几十年中也不断升高。

巢湖流域内共有大小入湖河流33条,其中南淝河、十五里河、派河和双桥河等入湖河流自2000年以来,水质常年维持在劣 类[8]。

文献[9]研究发现,2005年巢湖水体主要处于中营养 中富营养状态。

文献[10]研究表明,在巢湖非点源营养物入湖总量上,经入湖河道输入的总磷占68%,总氮占74%。

因此,研究入湖河道污染物的衰减变化规律,对削减和控制入湖污染物含量具有重要意义。

本文基于对烔炀河5次水质采样(2008年10月 2009年7月)分析的结果,对河流水体中的氮、磷营养物的年际变化特征及其成因进行了初步探讨。

1 数据与方法1 1 研究区域概况巢湖流域属亚热带和暖温带过渡性的副热带季风气候区,气候温和湿润,四季分明,雨量适中,无霜期长(224~252d),热量充裕( 10 的年积温4900~5100 。

年平均温度15~16 ,年降雨量为630~1450mm 。

烔炀河位于巢湖北岸,始于巢湖市烔炀镇,流经6个自然村,最后汇入巢湖[11]。

河道全长约3km,宽约20~30m,平均水深约1 4m 。

流域污染主要来源于城镇居民生活用水以及河道两侧农田地表径流,河道两侧农田主要种植水稻、棉花等作物。

在部分河段河道中心分布有季节性菱角,成熟季节常有渔民划船采摘。

入湖河口处常年有渔民泊船于此,渔民生活用水直接排入河口。

1 2 样品采集从烔炀河上游源头至入湖河口,大约每隔600m 设置1个采样断面,如图1所示。

在每个断面上设置1个采样点,共6个采样点。

每个采样点采集水样5次,采样时间分别为2008年10月、12月和2009年3月、5月、7月。

在每个采样点,利用水质采样器采集水样2000mL,其中的1000m L 采用聚乙烯塑料瓶盛满,加1 1H 2SO 410mL,使pH <2 0,4 保存,测定氨氮(NH 4+-N)、硝态氮(NO 3--N )、亚硝态氮(NO 2--N)、化学需氧量(COD Mn )和总氮(TN);另1000mL 用聚乙烯塑料瓶盛装,4 低温保存,以测定总磷(T P)。

本文主要是对烔炀河水体氮磷营养物变化特征及其成因进行分析,下面仅就其中氮磷营养指标进行分析。

1 3 分析测定方法采用文献[12]中推荐方法分析测定各项指标,即:氨氮采用纳氏试剂分光光度法测定,亚硝态氮采用N -(1-萘基)-乙二胺光度法测定,硝态氮采用紫外分光光度法测定,总氮采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定,总磷采用钼酸铵分光光度法测定。

图1 烔炀河水质采样点布置示意图2 河道氮、磷营养物衰减变化特征2 1 含氮营养物变化特征2 1 1 无机氮变化特征氮在地表水体中的化学形态较为复杂,主要包括无机态的硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮和有机氮[13]。

不同时期,烔炀河水体硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮变化情况如图2~图4所示。

从图2可知,硝酸盐氮质量浓度在2009年3月相对较高,最高点位于起始采样点1,质量浓度为0 815mg/L;2008年10月相对较低,最低值出现在入湖河口处,质量浓度为0 065mg /L 。

在同一采样点,其它各次硝酸盐氮质量浓度均介于2008年10月和2009年3月之间,且相差不大,具有较明显的同步变化性。

由图2还可以看出,2008年10月在各采样点处硝酸盐氮总体质量浓度比其它各月小得多。

由图3可知,2009年3月亚硝酸盐氮质量浓度相对最高,且最高值为0 068mg/L,而2008年10月份相对最低,最低值为0 010mg/L 。

7月亚硝酸盐氮质量浓度与5月相比,出现了先高后低的现象。

同样10月和12月也出现类似现象,且其总体亚硝酸盐氮质量浓度与其它各月相比相差较大,但在入湖河口处又基本接近。

由图4可以看出,相对于硝酸盐氮和亚硝酸盐氮变化,河道中氨氮变化较为平缓,除2009年3月外,其它各采样点质量浓度值差别不大,基本维持在1 5~ 2.0m g/L 之间。

而且除3月较为疏远外,其它各月的氨氮质量浓度呈现交错叠加变化的特点。

直至入湖河口处,各时期的氨氮质量浓度趋于相同。

总之,在时间上,氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐1554合肥工业大学学报(自然科学版)第33卷氮变化规律基本一致,即均为3月相对最高,10月相对最低。

除少数情况外,各含氮营养物呈现一定的同步变化特点,且在入湖河口处,不同时期各指标质量浓度相差不大;空间上,硝酸盐氮、亚硝酸盐氮及氨氮变化趋势大体相同,即从上游至下游污染物质量浓度均呈衰减变化规律。

2 1 2 总氮变化特征烔炀河总氮变化趋势如图5所示。

由图5可见,在河流起始河段的采样点1处,不同时期河流总氮质量浓度较为接近,说明源头处点源入河污染负荷较为稳定。

在烔炀河水体中TN 质量浓度最高值出现在2009年3月,位置在上游采样点1处,其值为2 138mg /L;最低值出现在2008年10月,位置在下游采样点5处,其值仅为0 415mg/L 。

河流T N 质量浓度上游较高,属于地表水体 ~ 类,中游污染程度有所减轻,下游已达 类水质。

由图5可以看出,2008年10月和12月,采样点2处总氮质量浓度值分别达1 585m g/L 和1 521mg/L,而在采样点3处迅速下降为0 489m g/L 和0 677mg /L,TN 质量浓度落差较大,这与其它月份明显不同。