武汉大茶湖水体氮营养盐的季节变化分析

■ 周序协 张小立（大湖水殖股份有限公司）

大茶湖是位于湖北省武汉市蔡甸区的城郊湖，水域面积约2.67km2，是蔡甸区重点规划的生态观光园的主要水域。由于受周边农业生产生活、水产养殖等人类活动的影响，大茶湖水质状况日益严峻，因此，开展大茶湖水质的监测、评估、修复和水环境保护工作极为重要。为此，本研究对大茶湖水体氮营养盐作了周年调查，并对氮营养盐季节变化和水质状况进行了初步分析，旨在为大茶湖水质监测及水环境的保护管理提供重要参考。

1 材料与方法

1.1 水样采集

根据大茶湖水体特征和外界干扰因素，在湖汊交汇区选取Ⅰ号和Ⅱ号2 个采样点进行水质观测（图1）。采样时间为2010年6月～2011年5月，每月采样1～3次，现场测定水体透明度，用采水器在0.5m深度采集水样1.0L于水样瓶中，快速带回实验室测定氮、磷营养盐浓度。

1.2 氮营养盐浓度的测定

按照国标方法测定氮营养盐的浓度，分光光度计为722S型。各营养盐的测定方法分别为：氨氮采用纳氏比色法（GB/T 7479-87），亚硝酸盐氮采用分光光度法（GB/T 7493-87），硝酸盐氮采用酚二磺酸分光光度法（GB/T 7480-87）。

1.3 数据分析及水质评价

采用MS Excel 2010软件进行数据统计和分析，对同一采样点不同形态氮营养盐浓度之间的相关性进行分析。

2 结果与分析

2.1 透明度

大茶湖水体透明度的周年变化如图2所示。水体透明度周年变化在22～120cm之间，2个采样点透明度变化趋势相似，季节变化明显。夏秋两季透明度基本维持在22～40cm，而冬春季透明度较大，最大可达120cm。透明度的变化可反映水体的营养状况，夏季雨水较多，地表径流将周边农田和环境的营养物质带入湖中，加上湖泊养殖活动，夏秋季水体营养物质补充较多，因而浮游生物多，透明度较低；冬春季气温降低，停止施肥，浮游生物减少，透明度升高。

2.2 氨氮

周年监测表明，大茶湖中氨氮含量为0.059mg/L～0.880mg/L，Ⅰ号采样点和Ⅱ号采样点周年平均值分别为0.424mg/L和0.422mg/L。从图3可以看出，2个采样点氨氮变化趋势基本相似，6月～12月氨氮浓度较高，9月～次年1月的秋冬季波动大，1月～5月处于较低水平。总体上，夏秋两季氨氮含量较高，表明此时水中营养物质丰富，水体生产力高，可能与这段时期水产养殖施肥和周边农业生产活动较多有关。

2.3 亚硝酸盐

图4为大茶湖亚硝酸盐浓度周年变化，2个采样点变化趋势相似。7月16日亚硝酸盐明显升高，最高达0.061mg/L；9月30日到达全年最高峰，Ⅱ号采样点浓度高达0.122mg/L。水体中亚硝酸盐浓度为0.000mg/L～0.122mg/L，Ⅰ号和Ⅱ号采样点周年平均值分别为0.016mg/L和0.018mg/L。7月、9月～10月亚硝酸盐浓度出现较大波动，且明显高于其他月份，而其他月份浓度维持在较低水平，说明大茶湖水体周年大部分时间溶氧充足。

2.4 硝酸盐

硝酸盐是含氮化合物的稳定形态，在水质良好的天然水域中浓度一般较高。周年检测表明，大茶湖硝酸盐浓度范围为0.007～0.436mg/L，Ⅰ号、Ⅱ号采样点的周年平均值分别为0.084mg/L和0.063mg/L。从图5可见，2个采样点浓度变化趋势相似。7月16日～7月23日硝酸盐浓度相对较高，7月31日开始硝酸盐浓度明显降低，并一直维持在较低浓度。这种变化与7月下旬连续强降雨相关，同时也是浮游植物生长旺季，稀释、消耗了大量硝态氮。8月21日～9月5日、10月17日～12月18日两段时间硝酸盐浓度有小幅上升，其他时间浓度较低。

2.5 总氮

大茶湖水体总氮的周年变化见图6，2个采样点总氮浓度变化趋势基本相似。水体总氮浓度范围为0.017mg/L～1.190mg/L，Ⅰ号、Ⅱ号采样点周年平均值分别为0.524 mg/L和0.503mg/L。2月～5月总氮浓度处于较低水平，其他季节总氮波动较大，这可能与季节气候变化和水产养殖活动有关。

2.6 水体理化因子间的相关性

相关分析表明，每个采样点的水体透明度与氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐、总氮浓度之间无明显相关性（P＞0.05）。2个采样点的总氮与氨氮浓度之间呈极显著线性正相关（P＜0.01），2个采样点的总氮与亚硝酸盐、硝酸盐浓度之间呈显著线性正相关（P＜0.05）。

3 讨论及结论

大茶湖属于浅水湖泊，平均水深2m左右，位于城郊，其水体中营养盐变化与湖水水动力过程密切相关。对太湖沉积物悬浮的有关研究表明，风浪的作用远大于湖流的作用（秦伯强等，2003）。刮风或下大雨时，浅水湖泊上下层对流加剧，导致水体中氮磷浓度可能出现非常规变化。如本研究中，7月16日和9月30日是大雨后采样，氮营养盐浓度出现较大波动。夏秋两季，雨水丰富，地表径流给大茶湖带入较多氨氮和有机氮。夏秋季也是水产养殖黄金时期，鱼类排泄物积累、施肥会导致水体氨氮、无机氮浓度升高并在沉积物中积累。因此，大茶湖的氨氮浓度在夏秋季节和冬季的浓度均较高。天然水体中亚硝酸盐浓度较低，与水体中溶氧含量密切相关。大茶湖周年亚硝酸盐浓度平均值不高，说明溶氧条件好。湖泊中硝酸盐的变化与季节气候变化尤其是降雨关系密切，夏季雨水丰富可以带入一部分硝酸盐，但是硝酸盐稀释和被水生生物吸收利用速度大于其积累速度。因此，氨氮和硝酸盐是大茶湖中氮的主要存在形式。将大茶湖水体总氮浓度与相关资料对比，大茶湖从6月到12月的营养水平为富或中-富营养型，这与浮游藻类及多样性指数对大茶湖水质评价相一致（王亚尼等，2013）。因此，除了控制外源、内源性营养物质负荷外，可采取放养滤食性鱼类和贝类、种植水生植物等进行生物调控和生态修复，以改善大茶湖水质状况。

周年调查表明，大茶湖水体透明度的季节变化明显，氮营养盐季节变化明显且季节变化波动较大。两个采样点的总氮与其他形态氮营养盐含量之间存在极显著或显著性线性相关关系。