兴凯湖水域水体氮、磷含量特征及潜在性富营养化评价*

卢 玲，赵彩霞，陈中祥，王海涛，战培荣

（中国水产科学研究院黑龙江水产研究所，黑龙江哈尔滨150070）

兴凯湖是中俄两国最大的淡水湖，地处我国东北边陲，在乌苏里江上游位于132°00′～132°00′E,44°30′～45°30′N之间，兴凯湖为中俄界湖，湖略呈椭圆形；湖面以松阿察河口与白棱河口主航道连线为界，北侧属中国，南侧属俄罗斯。湖面国界长70km，总面积约为4380km2,其中我国境内约1200km2,海拔69m,湖水最深处达10m,平均水深约4m；湖底平坦泥沙底质；湖水由东北溢出至松阿察河，最后流入乌苏里江。兴凯湖具有独特的水域生态系统和丰富鱼类资源。也是我国较大的渔业生产基地。本文根据2001年5月、7月、9月对兴凯湖进行的无机氮、磷营养盐的调查资料，分析讨论了营养盐的含量变化特征，并采用何志辉等（1987）提出的以氮、磷营养盐作为评价参数的富营养化评价模式[1，2]，对兴凯湖的潜在性富营养化程度进行了评价，为掌握和了解兴凯湖渔业资源现状，对水环境的影响程度、保持水产养殖业的稳定可持续发展、合理开发利用兴凯湖渔业资源提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 采样点的设置

2001年5月、7月和9月春、夏、秋不同季节，根据兴凯湖的生态环境特点，设兴凯湖（我国境内）为主要渔业产区重点调查湖区（具有代表性的重点产鱼区水环境设兴凯湖档壁镇湖区为采样点进行监测。）

1.2 样品采集及分析

按《国家渔业水域水质标准》（GB11607-88）规定的方法[3]，采集水样用5L的有机玻璃采水器采集表层（水面下0.5m处）和低层（距底部0.5m处）的混合样品。聚乙烯采样瓶取完水样现场固定后，置于盛有冰块的箱中低温保存，带回实室以备分析。分析项目NO3--N、NO2--N、NH4+-N和 PO43--P。

1.3 分析方法

NH4+-N采用纳氏试剂比色法，NO3--N采用酚二磺酸比色法，NO2--N采用a-奈胺比色法，PO43--P用磷钼蓝法测定[4]。无机氮（DIN）含量为NO3--N、NO2--N、NH4+-N之和。

2 结果与讨论

2.1 营养盐含量及变化

2.1.1 无机氮

兴凯湖（档壁镇）湖水中NO3--N、NO2--N、NH4+-N、PO43--P的监测结果见表1,兴凯湖（档壁镇）湖区NH4+-N含量范围为0.003～1.79mg/L，平均值0.791mg/L；该湖区NO3--N的含量范围为0.055～0.215mg/L，平均值为0.142 mg/L；该湖区NO2--N的含量范围为 0.014～0.067mg/L,平均值为0.067mg/L；兴凯湖（档壁镇）湖区的无机氮营养盐含量水平见表1。

表1 兴凯湖水体中无机氮、磷营养盐含量的季节变化Table 1 Seasonal variations of inorganic nitrogen and phosphorus in Xinkai Lake

从3种形态无机氮的百分组成情况看，兴凯湖（档壁镇）湖区NO3--N、NO2--N和NH4+-N所占DIN的平均百分比分别为14.21%、6.71%和79.18%。兴凯湖（档壁镇）湖水中无机氮的主要形态均以NH4+-N为主，其次是NO3--N,NO2--N最少，表明该湖区的湖水营养丰富,水质质量良好。

兴凯湖（档壁镇）湖区无机氮的季节变化趋势如表1。NO3--N的变化趋势表现为夏季最高，其次秋季、春季较低；NO2--N的季节变化趋势表现为夏、秋季的含量均很小，但在养殖前期（春季）最高；NH4+-N的季节变化趋势表现为春季最高，其次夏季，秋季降到最低。兴凯湖（档壁镇）湖区季节变化说明，兴凯湖湖区营养盐的季节变化主要受陆源污染、浮游植物的同化作用、沉积物释放携带的养殖区污染物迁移等因素的调控。除受以上因素的影响外，还受控于养殖鱼类的放养规律、饵料投喂量、养殖鱼类的代谢活动以及残饵分解等因素的综合效应[5]。主要表现在：春季，水温开始上升，微生物活动逐渐增强，加速了沉积物中有机物的分解速率。同时，养殖区的养殖活动开始活跃，残饵及排泄物增多,NH4+-N含量表现在随养殖活动强度的增加而增加，加之鱼类旺盛的新陈代谢作用产生的内源性NH4+-N使该季节水体中NH4+-N含量达到最高,而大量消耗水中的无机氮，NO3--N的含量较少；夏季，光合作用增强，浮游植物繁殖旺盛，溶解氧比较充足，水体的硝化作用较强，因此使该季节水体中NO3--N的含量最高，同时NH4+-N含量有所减少；秋季，浮游植物对无机氮营养盐的消耗减少，大部分养殖鱼类已经收获，剩余部分因为水温降低，生命活动和代谢减弱，投饵量和排泄量也大大降低，使NH4+-N和NO3--N含量相应的降低。由于NO2--N的不稳定的特殊价态，它在湖水环境中总是主要作为硝化、反硝化过程以及植物体内硝酸盐在硝化酶的作用下转化为氨及氨基酸过程的中间产物而存在。在养殖区，NH4+-N的氧化或NO3--N的还原这两种反应受生物的作用而活化[6],因此，湖水中NO2--N的浓度表现在生物活动最为旺盛的春季最高；可能是NO2--N主要是以NO3--N还原的形式存在，该季节NO3--N的含量较少。主要原因在于营养盐调控机制的复杂性，兴凯湖（档壁镇）湖区由于地形、水交换周期、陆源污染等调控因素的作用，所表现出来的变化趋势并不相同[7]。

2.1.2 活性磷酸盐

兴凯湖（档壁镇）湖区PO43--P浓度的季节变化趋势如表1。该湖区PO43--P浓度的变化范围为0.095～0.196mg/L,平均值为0.145mg/L。该湖区的季节变化均表现为夏、秋季较高，春季低。春季，放养鱼类的规模很小，投喂的饵料和鱼类的排泄物也相对较少，而此时浮游植物开始复苏，吸收利用水体的无机磷，造成春季PO43--P的含量较低；夏季，鱼类生长迅速，生命代谢旺盛，投饵和排泄物均增加，虽然此时浮游植物的繁殖旺盛，会消耗掉水体中一部分PO43--P,但PO43--P的增加速率超过了浮游植物的利用极限，致使PO43--P在水中积累，含量迅速增加；秋季，养殖鱼类继续增长至最大，其排泄量和投饵量也随之继续增加，而浮游植物的生长开始下降，吸收利用的PO43--P也随之下降，所以这个季节水体中PO43--P的含量逐渐减少。

2.2 湖水中N/P值

N/P比值是考察营养盐结构的主要指标[8]。可见，浮游植物的生长繁殖对无机氮和磷酸盐的摄取常用N/P值来判断营养盐的相对限制情况，N/P<16表明氮相对不足，N/P>16表明磷相对不足。

从表2可以看出，兴凯湖（档壁镇）湖区水体的N/P的最低值出现在秋季为2.68，夏季的N/P值为9.18，到春季达到最大值为46.91，该湖区水体的N/P值的平均值为19.57，这表明兴凯湖（档壁镇）水体缺磷，春季均以磷为浮游植物繁殖生长的限制因子。

2.3 水体潜在富营养化评价

关于富营养化的评价，目前国内外尚未有一个公认的原则、方法、指标可循。通常用的数学模式可归纳为3类：（1）单项指标评价法；（2）综合指数评价法；（3）模糊数学综合评价法。这些模式虽然各有其合理性的一面，但都未能揭示出营养盐限制对富营养化的影响[9]以潜在性富营养化的概念为基础，综合考虑N、P对浮游植物的限制作用，参照我国湖泊营养类型分类营养级划分原则[10]：贫营养型-N<0.2mg/L，P<0.02mg/L；富营养型-N>0.3mg,P>0.02mg/L。

本文运用该潜在性富营养化评价营养级划分原则，对兴凯湖（档壁镇）湖水的潜在性富营养化程度进行了评价，评价结果见表2。结果表明，兴凯湖（档壁镇）湖区春、夏、秋季节均处于富营养水平，表明兴凯湖（档壁镇）湖区的营养水平较高，水质质量良好。

表2 兴凯湖水体潜在性富营养化程度Table 2 The potential eutrophication degrees in Xinkai Lake

3 结论

（1）兴凯湖（档壁镇）湖区无机氮的季节变化趋势如表1。NO3--N的变化趋势表现为夏季最高，其次秋季，春季较低；NO2--N的季节变化趋势表现为夏、秋季的含量均很小，但在养殖前期（春季）最高；NH4+-N的季节变化趋势表现为春季最高，其次夏季，秋季降到最低。兴凯湖（档壁镇）湖区养殖活动和浮游植物的生长状况是氮、磷、营养盐季节变化的主要调控因素。

（2）兴凯湖（档壁镇）湖区水体N/P值季节性变化规律：该湖区水体N/P的最低值出现在秋季为2.68，夏季的N/P值为9.18，到春季达到最大值为46.91，该湖区水体的N/P值的平均值为19.57；结果表明，兴凯湖（档壁镇）养殖水域水体缺磷，春季均以磷为浮游植物繁殖生长的限制因子。

（3）潜在性富营养化评价结果表明，兴凯湖（档壁镇）湖区的水质营养丰富，水质质量良好。

［1］何志辉.中国湖泊和水库营养分类［J］.大连水产学院学报，1987，（1）：1～10.

［2］蔡庆华.湖泊富营养化综合评价方法［J］.湖泊科学，1997，9（1）：89～96.

［3］国家渔业水域水质标准［S］.GB11607～88.

［4］吴新儒，雷衍之，许昌兴.淡水养殖水化学［M］.北京：农业出版社，1980：172～245.

［5］舒廷飞，温琰茂，贾后磊，等.哑铃湾网箱养殖水体中N、P的形态特征及其季节变化调控机制［J］.海洋环境科学，2004，23（3）:12～15.

［6］曲丽梅，姚德，丛丕福.辽东湾氮磷营养盐变化特征及潜在性富营养评价［J］.环境科学，2006，27（2）：263～267.

［7］黄标，钱鲁闽，刘家富.福建三都澳水产养殖区水体氮磷含量及潜在性富营养化程度分析［J］.台湾海峡，2002，21(4):411～415.

［8］彭云辉，孙丽华，陈浩如，等.大亚湾海区营养盐的变化及富营养化研究［J］.海洋通报，2002，21（3）：44～48.

［9］杜虹，黄长江，陈善文，等.粤东林湾海域富营养化评价与分析［J］.生态科学，2003，22(1):13～17.

［10］王武.鱼类增值养殖学［M］.北京：中国农业出版社，2000：68～79.