清水江流域水体中氮磷分布及富营养化程度评价

时期
pH
ρ（ DO） / （ mg·L － 1 ） ρ（ COD） / （ mg·L －1 ）
枯水期 丰水期 枯水期 丰水期 枯水期 丰水期
平均值 7. 87 8. 02 9. 34 7. 05 7. 69 4. 37
国家标准值 6 ～ 9 6 ～ 9 I 类 II 类 I 类
I类
2. 2 清水江流域氮元素分布特征 由图 2 可知： 清水江流域 TN 浓 度 年 平 均 值 为
图 1 流域采样点分布 Fig． 1 Sampling locations of study area
1. 3 富营养化评价综合指数
本研究主要采用广泛应用于我国湖泊、水库和河 流的对数型幂函数普适指数法［14］对清水江流域富营
养化状态进行评价。其主要计算公式见下：
n
n
∑ ∑ EI =
Wj × EIj = 10． 77 ×
Table 1 The criteria of eutrophication assessment
营养程度 贫营养 中营养 富营养 重富营养 极富营养 分级标准 ≤20 20 ～ 39. 42 39. 42 ～ 61. 29 61. 29 ～ 76. 28 76. 28 ～ 99. 77
2 结果与讨论
DOI： 10. 13205 / j． hjgc． 201605031
TEMPOＲAL AND SPATIAL VAＲIATION OF NITＲOGEN AND PHOSPHOＲUS AND EUTＲOPHICATION ASSESSMENT IN QINGSHUI ＲIVEＲ
HUANG Juan1 ，AN Yan-ling2 ，WU Qi-xin2 （ 1． College of Ｒesources and Environmental Engineering，Guizhou University，Guiyang 550025，China； 2． Key Laboratory of Karst Environment and Geohazard Prevention，Ministry of Education，Guizhou University，Guiyang 550003，China）
重安江上两者的质量浓度则表现为枯水期明显高于丰 水期，由此可知重安江的磷污染主要来源于点源污染。
a—TN； b—NH4+ － N。 —■—丰水期； —△—枯水期。 图 2 清水江流域各采样点及支流氮元素浓度分布 Fig． 2 Variation of nitrogen concentration in Qingshui Ｒiver
0引言 前人的研究表明，随着人类活动日益加剧，经济
快速发展，我国大河流域的氮、磷营养盐的含量有逐 渐升高的趋势［1-3］。虽然河流的富营养化程度不如湖 泊、水库等缓流ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ体严重［4-5］，但是营养盐含量的升高 会增加河流富营养化风险，因此河流的富营养化也是
* 贵州省科技厅社发攻关项目（ 黔科合 SY 字［2013］3133） ； 贵州省科 技厅项目（ 黔科合计 Z 字（ 2012） 4012） ； 贵州省自然科学基金（ 黔科合 J 字［2013］2130 号） ； 贵州大学博士基金项目（ Z045015） 。 收稿日期： 2015 － 09 － 10
Abstract： Based on the water quality survey in August，2013 and January，2014 of Qingshui Ｒiver，the characteristic of temporal-spatial variation of nitrogen and phosphorus was studied，and eutrophic status of the Qingshui Ｒiver was also assessed． The results indicated that the average concentration of TN and TP was 2. 08，0. 80 mg / L （ PO34 － － P，77% ） ． The temporal and spatial variations of nitrogen and phosphorus in Qingshui Ｒiver were obvious． Concentration of nitrogen in its lower reaches was obviously smaller than that of its upper and middle reaches． Its middle reaches had the maximum concentration of phosphorus． The results showed that Qingshui Ｒiver was facing severe eutrophication and its water ecosystem was under threat． According to the N / P relation of Qingshui Ｒiver，water body from Panghai （ No． 4） to Nanjia （ No． 9） on its main stream was N-limited while water body of other regions was P-limited． Chong’an Ｒiver and Kalong Ｒiver were also Nlimited． Keywords： Qingshui Ｒiver； nitrogen； phosphorus； eutrophication
清水江流域 TN 和 NH4+ －N 质量浓度随空间变化 趋势显著，上游和中游相对下游污染较为严重。其中 支流重安江受氮污染最为严重，其丰水期 3 个采样点 的 TN 和 NH4+ －N 的平均值达到国家地表水环境质量 标准中 V 类水标准的 3 倍和 1. 5 倍； 枯水期时达到 GB 3838—2002 中 V 类水标准的 5 倍和 2 倍。 2. 3 清水江流域磷元素分布特征
于 2013 年 8 月和 2014 年 1 月先后 2 次在清水 江流域 干 流 上 的 兴 仁 镇 断 面 （ 1 号） 、进 凯 里 市 前 （ 2 号） 、凯 里 市 下 游 （ 3 号 ） 、旁 海 （ 4 号 ） 、施 洞 （ 5 号） 、剑河（ 6 号） 、柳川（ 7 号） 、九秀（ 8 号） 、南加 （ 9 号） 、八洋（ 10 号） 、封治水库的坝上（ 11 号） 与坝 下（ 12 号） 、锦屏（ 13 号） 、茅坪镇（ 14 号） 、远口水库 （ 15 号） 、白市（ 16 号） 、翁洞（ 17 号） 以及所有的支流 采集样品，具体采样位置如图 1 所示。样品采集后用 硫酸酸化保存，2 d 内运回实验室完成分析。采样前 采用便携式多参数测试仪（ 德国 WTW） 现场测定水 体温度（ T） 、溶解氧（ DO） 、pH 等参数。总氮（ TN） 、 氨氮（ NH4+ －N） 、总磷（ TP） 、可溶性正磷酸盐（ PO34 － －P） 、 高锰酸盐指数（ COD） 均是在室内按照《水和废水监 测分析方法》［13］里的分析方法进行分析。
量浓度无论是在丰水期还是枯水期低于国家的 I 类
水标准（ 15 mg / L） ，说 明 清 水 江 流 域 受 有 机 物 的 污
染较小。
表 2 清水江流域水体理化性质
Table 2 Physicochemical characteristics of the
water in Qingshui Ｒiver
环境工程
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Environmental Engineering
清水江流域 的 氮、磷 营 养 盐 的 时 空 变 化 特 征 进 行 分 析，运用对数型幂函数普适指数公式，探讨清水江流 域的水体富营养化风险，以期为该流域的水污染治理 提供理论依据。 1 材料与方法 1. 1 研究区概况
清水江流域是长江流域洞庭湖沅水水系上游主 流河段，地处东经 105°15'—109°50'，北纬 26°10'— 27 °15 '［8］，发源于 贵 州 贵 定 县 南 斗 篷 山，自 西 向 东 流 经贵定、都匀、丹寨、麻江、凯里等城镇，于天柱县的翁 洞镇入湖南境内，在托口镇与渠水汇合后称为沅江［8］。 清水江流域全长 459 km，流域面积为 17 517 km2［9-10］， 主要支流有重安江、巴拉河、太拥河、乌下河、鹿洞河、 亮江、鉴江等。河源至重安江汇口为上游，集水面积 2 763 km2 ； 下至锦屏六洞河汇口为中游； 锦屏下至贵 州—湖南省界为下游［11-12］。 1. 2 样品采集与分析
Wj × （ lnxj ） 1． 1826
j =1
j =1
式中： Wj 为指标 j 的归一化权重值，本研究将各指标
视作等权重； EIj 为指标 j 的富营养化评价普适指数； xj为指标 j 的“规范值”。
为了说明流域的富营养化程度，需要采用一系列
的数字对流域的营养状态进行分级，见表 1。
表 1 富营养化程度（ EI） 评价标准
监测与评价
Environmental Monitoring ＆ Assessment
145
的兴仁镇断面（ 1 号） 到施洞（ 5 号） 之间的水体表现 为枯水期高于丰水期，说明此河段的 NH4+ －N 以点源 污染为主，事实上此河段流径都匀、凯里等城市区域，
城镇 和 生 活 污 水 的 排 放 是 其 主 要 的 点 源 污 染 来源［16］。
我们需要关注的重要问题之一［6-7］。 清水江流域是贵州省的第二大河，位于贵州省东
南部，地 处 云 贵 高 原 向 湘 贵 丘 陵 地 过 渡 的 斜 坡 地 带［8］。清水江 流 经 的 福 泉 市、都 匀 市 和 凯 里 市 分 布 了大量的磷化工和化肥企业，导致其氮、磷营养盐的 质量浓度急剧上升。近几年已有部分学者运用模糊 综合评价法和综合水质污染指数法对清水江流域水 体污染做出研究，但其研究范围仅局限于清水江流域 已有的几个监测断面，从全流域的角度讨论水体中氮 磷营养盐的富营养化风险鲜见研究。本研究通过对
2. 36 mg / L，超过 GB 3838—2002《国家地表水环境质 量标准》中的 V 类水标准。在时间分布上看，干流上 TN 浓度丰水期略高于枯水期，说明清水江流域总氮 的污染主要来源于面源污染。而丰水期较枯水期高 的主要原因在于丰水期降水量增多，冲刷土壤中积累 的营养盐，也可能冲击河底沉积物，使已经沉淀的沉 积物中的营养盐又再度释放出来［15］。在支流重安江 上则明显表现为枯水期明显高于丰水期，说明重安江 有点源污染的贡献。NH4+ － N 则在位于上游和中游
2. 1 清水江流域水体理化性质
由表 2 可知： 清水江流域 pH 值在国家地表水
标准值范 围 内。DO 浓 度 枯 水 期 较 丰 水 期 高，这 可
能是由 于 枯 水 期 时 水 温 较 低，使 水 体 中 水 生 生 物
（ 藻类，微生物等耗 氧 生 物） 的 活 动 受 到 抑 制，导 致
枯水期 时 水 体 中 的 DO 保 持 在 较 高 值。COD 的 质
监测与评价
Environmental Monitoring ＆ Assessment
143
清水江流域水体中氮磷分布及富营养化程度评价*
黄 娟1 安艳玲2 吴起鑫2
（ 1. 贵州大学 资源与环境工程学院，贵阳 550025； 2. 贵州大学 喀斯特环境与地质灾害防治重点实验室，贵阳 550003）
摘要： 于 2013 年 8 月和 2014 年 1 月先后 2 次在清水江流域进行水质监测，阐述了清水江流域氮、磷的时空分布特征， 并对其富营养化状态进行评价。结果表明： 清水江流域氮、磷污染严重，ρ （ TN） 的平均值为 2. 08 mg / L，ρ （ TP） 为 0. 80 mg / L（ （ PO34 － －P） 占 77% ） 。流域氮、磷时空分布特征明显，下游氮元素的浓度明显比上游和中游低，磷元素则表 现为在中游最高。富营养化评价综合指数表明清水江流域总体呈富营养化状态，清水江流域 N / P 比例关系显示干流 上旁海（ 4 号） 到南加（ 9 号） 之间的河段以及支流重安江和卡龙河表现为氮限制，干流上的其他河段和支流表现为磷 限制。 关键词： 清水江； 氮； 磷； 富营养化