硝态氮、氨态氮与三峡库湾水体富营养关系探析

张丽莹陈书鸿牟新利张 婷覃凤霞

（1.三峡库区水环境演变与污染防治重庆高校市级重点实验室，重庆万州 404100）（2.重庆三峡学院环境与化学工程学院，重庆万州 404100）

硝态氮、氨态氮与三峡库湾水体富营养关系探析

张丽莹1陈书鸿1牟新利2张 婷2覃凤霞2

（1.三峡库区水环境演变与污染防治重庆高校市级重点实验室，重庆万州 404100）（2.重庆三峡学院环境与化学工程学院，重庆万州 404100）

以三峡库区渡河库湾为研究对象，连续五年逐月监测水体硝态氮、氨态氮、叶绿素a浓度．采用spearman秩相关系数法分析水体富营养化与硝态氮、氨态氮的关系，结果显示硝态氮与富营养化呈负相关，氨态氮则与富营养化无显著意义，由此表明三峡库区支流库湾水体硝态氮是藻类等浮游植物繁殖吸收的主要价态氮．

三峡库湾；富营养化；硝态氮；氨态氮

三峡库区支流库湾水体富营养化已影响到三峡水库生态安全[1-2]，藻类等浮游植物大量繁殖造成相关水域水生生态系统破坏甚至崩溃．氮是浮游植物繁殖不可缺少的重要营养元素，但藻类等浮游植物繁殖主要利用何种价态无机氮则说法不一[3]．本文利用2010—2014年监测数据，分析瀼渡河库湾水体叶绿素a（藻类等浮游植物特征指标）和硝态氮、氨态氮的关系，对研究库区支流库湾水体富营养化问题具有基础意义．

1 研究对象与分析方法

1.1 研究对象

瀼渡河是三峡库区腹心万州区的主要支流，三峡水库成库后形成的库湾纵深1 km，面积约0.4 km2，具有典型的库湾水文特征．2010年8月—2014年12月每月上旬选取库湾中心区域进行水质监测．水质各参数分析方法如表1所示．所获监测结果以2010年8月作为第一个月，逐月状况见图1～3．

图1瀼渡河库湾硝态氮浓度变化趋势

图2瀼渡河库湾氨态氮浓度变化趋势

图3 瀼渡河库湾叶绿素a浓度变化趋势

表1 水质项目监测方法及仪器设备

1.2 相关性分析方法

采用spearman秩相关系数将叶绿素a浓度按数据大小顺序排列得到位次系列X1…XN，对应硝态氮（或氨态氮）数据按大小排列得位次系列Y1…YN，秩相关系数按下式计算：

表2 秩相关系数sr的临界值（Wp）

2 结 果

2.1 硝态氮与叶绿素a相关性表明水体叶绿素a浓度与硝态氮浓度呈显著负相关，即水体富营养越严重（藻类密度越大），硝态氮浓度越低．如图4所示．

2.2 氨态氮与叶绿素a相关性表明水体氨态氮浓度变化与叶绿素a浓度变化无相关性，即水体富营养发展未影响氨态氮浓度变化．如图5所示．

2.3 氨态氮/硝态氮比值与叶绿素a相关性显示氨态氮/硝态氮比值与叶绿素a浓度呈显著正相关，即水体富营养越严重，水体中氨态氮/硝态氮比值会呈上升趋势．如图6所示．

图4 硝态氮与叶绿素a相关性

图5 氨态氮与叶绿素a相关性

图6 氨态氮/硝态氮比值与叶绿素a相关性

3 讨 论

氮是浮游植物构成的重要元素种类，也是水体富营养化两大主要限制性因子之一．生物学已证实，浮游植物（主要是藻类）大量繁殖时主要吸收水体中溶解无机氮．但何种价态氮是其主要营养源则令人疑惑．大部分研究者认为氨态氮是主要吸收氮源，因为氮用于合成蛋白质，而氨基酸中氮呈还原态，如硝态氮是主要氮源则生物体必须先将氧化态的硝酸盐还原，这是十分不经济的，也有试验证明[4]藻类倾向优先利用氨态氮．本相关性研究则发现三峡库区瀼渡河库湾浮游生物量（以叶绿素a含量代表）增长下氨态氮并未出现趋势性变化，反而硝态氮下降趋势显著，考虑到有氧条件下水体硝化、亚硝化反应占优势会促进氨态氮向硝态氮转变的因素，NH3-N/NO3-N比值的上升趋势情况也从另一侧面证实，浮游生物量增长吸收的氮源主要为硝态氮，浮游植物大量繁殖可使水体硝态氮呈低浓度状态[5]．叶麟等[6]对三峡库区湖北境内的香溪河库湾水体硝酸盐分布研究也证实，硝酸盐低的地方浮游生物量变化幅度大的现象．因此，氮与浮游植物增殖的因果关系以及对浮游植物的限制机理有待进一步研究[7]．

4 结 论

水体中硝态氮浓度变化与富营养化发展呈显著负相关的特征表明硝态氮是浮游植物繁殖吸收利用的主要价态氮，也揭示出低氮水体（相对氮磷比下降）是浮游植物繁殖的结果，而不是大量繁殖的条件．

[1]胡征宇，蔡庆华.三峡水库蓄水前后水生态系统动态的初步研究[J].水生生物学报，2006，30（1）：1-6.

[2]向迎春，张丽莹，刘贵强等.三峡水库万州段支流回水区富营养化时空分布研究[J].重庆三峡学院学报，2014，30（3）：4-9.

[3]陈文煊，王志红.不同形态氮对富营养化水源藻华暴发的潜在影响[J].给水排水，2008，34（9）：22-26.

[4]陈琼.氮、磷对水华发生的影响[J].生物学报，2006，41（5）：12-14.

[5]向迎春，张丽莹，刘贵强，等.三峡水库万州段支流回水区富营养化时空分布研究[J].重庆三峡学院学报，2014（3）.

[6]叶麟，徐耀阳，蔡庆华.香溪河库湾春季水华期间硝酸盐、磷酸盐的时空分布[J].水生生物学报，2006，30（1）：75-79.

[7]彭莉.浅析万州区农村饮用水源现状及整改措施[J].重庆三峡学院学报，2009（3）.

（责任编辑：张新玲）

A Preliminary Analysis of the Relationship between Nitrate Nitrogen, Ammonia Nitrogen and Eutrophication in the Three Gorges Reservoir Bay

ZAHNG Liying1CHEN Shuhong1MU Xinli2ZHANG Ting2QIN Fengxia2
(1. Key Laboratory of Water Environment Evolution and Pollution Control in Three Gorges Reservoir, Wanzhou, Chongqing 404100;2. School of Environment and Chemistry Engineering, Chongqing Three Gorges University, Wanzhou, Chongqing, 404100)

This paper takes Ranghe River Bay in the Three Gorges Reservoir as the research object. With a five-year monthly monitor of the concentration of nitrate nitrogen, ammonia nitrogen, chlorophyll in water, it has an analysis of the relationship between eutrophication and nitrate nitrogen, ammonia nitrogen by using Spearman rank correlation coefficient method. Results show that the nitrate nitrogen and the eutrophication were negatively correlated, and ammonia nitrogen is insignificant. This shows that the nitrate nitrogen in Three Gorges Reservoir tributary bays is the main valence nitrogen that is absorbed by algae phytoplankton .

Three Gorges Reservoir Bay; eutrophication; nitrate nitrogen; ammonia nitrogen

X52

A

1009-8135（2015）03-0008-03

2014-12-15

张丽莹（1978-），女，重庆万州人，重庆三峡学院实验师，主要研究化学与环境保护.