不同外源氮素对西湖湖区藻类生长的影响

第33卷第4期2014年4月环境化学ENVIＲONMENTALCHEMISTＲYVol．33，No．4April20142013年7月13日收稿．*浙江省自然科学基金(LQ13D030001)资助．＊＊通讯联系人，Tel:13777825693;E-mail:nwm1225@gmail．comDOI:10．7524/j．issn．0254-6108．2014．04．025不同外源氮素对西湖湖区藻类生长的影响*倪婉敏＊＊黄艺(浙江外国语学院科学技术学院化学系，杭州，310012)自Science上报道了太湖由于营养盐超负荷引起的蓝藻水华对水生生态系统的破坏和人类健康的威胁后［1］，中国淡水湖泊的富营养化问题成为水环境领域的研究热点之一．西湖作为杭州地标之一，其生态系统平衡的维护关乎区域的可持续发展．本文针对西湖富营养化问题，通过对杭州西湖4个湖区(西湖、岳湖、北里湖和西里湖)氮、磷化学形态和叶绿素分布的分析，结合人工气候室的模拟研究，探索外源氮素输入对西湖优势藻类生长的影响，揭示不同外源氮素(NH+4和NO－3)对西湖各湖区藻类生物量的调控．1实验部分1．1研究区域概况杭州西湖位于杭州市市中心西侧，湖面面积约6．5km2，水体容量约为1429m3．西湖被孤山、苏堤和白堤两条人工堤分割为5个子湖区，按面积大小分别为外西湖、西里湖、北里湖、小南湖和岳湖，子湖区间由拱形桥洞连通，湖水不能充分混合，因而水质差异明显．西湖目前每月由钱塘江引水30万m3，依次进入西侧3个子湖区(小南湖、西里湖和岳湖)，再进入外西湖．西湖平均水深2．27m，最深处为5m，最浅的地方不足1m．1．2研究方法采样时间选择在2012年11月(降水比较少，且藻类处于休眠期)．在西湖富营养化比较严重的4个湖区(外西湖、北里湖、岳湖和西里湖)各设置1个采样点，分别为北里湖:30°15'27．93″N，120°8'21．39″E;外西湖:30°15'7．72″N，120°8'23．06″E;岳湖:30°15'4．25″N，120°7'51．67″E;西里湖:30°14'23．29″N，120°8'5．02″E．在4个湖区分别采集0．5m表层水样5L送回实验室分析检测．分析项目包括总氮(TN)、总磷(TP)、铵态氮(NH+4-N)、硝态氮(NO－3-N)和叶绿素(Chl-a)．TN和TP分别采用GB11894-89和GB11893-89进行分析，NH+4-N和NO－3-N采用HJ536—2009和HJ/T346—2007进行测定，而叶绿素的测定主要采用“热乙醇”法［2］;藻类的观察主要采用NIKON生物研究显微镜进行．1．3实验设置通过分析西湖4个主要湖区的营养盐和Chl-a等指标，结合人工气候室模拟研究，分别设置NH+4-N和NO－3-N两个外源氮实验组(分别添加NH4Cl和NaNO3作为NH+4-N和NO－3-N外源氮，试剂均购于国药集团化学试剂有限公司，分析纯)．针对原始水样，以Chl-a表征原始生物量(表1)，加入1倍相应环境浓度的NH+4-N和NO－3-N，以12h∶12h光暗比和12℃的条件模拟培养2周，比较西湖不同湖区藻类对不同外源氮素的响应差异．2结果与讨论2．1西湖富营养化水质分析从水质监测指标分析，西湖水质不容乐观(表1)．仅北里湖的TN指标达到国家地表水环境质量标准(GB3838—2002)Ⅲ类水(1．0mg·mL－1)的标准限值，而岳湖的TN已经超过Ⅳ类水(1．5mg·mL－1)的标准，TP指标仅西里湖未达到Ⅰ类水(0．01mg·mL－1)标准．表1西湖湖区总氮、总磷和叶绿素浓度分布北里湖外西湖岳湖西里湖TN/(mg·mL－1)0．72±0．021．34±0．041．59±0．041．42±0．02TP/(mg·mL－1)0．002±0．0000．009±0．0000．003±0．0000．016±0．002Chl-a/(mg·m－3)1．49±0．003．53±0．320．54±0．030．93±0．00NH+4-N/(mg·mL－1)0．23±0．010．40±0．020．50±0．020．39±0．02NO－3-N/(mg·mL－1)0．09±0．000．11±0．010．19±0．020．03±0．00694环境化学33卷由于采样处于秋末冬初，各湖区藻类处于休眠期，原水Chl-a浓度最高仅为3．53±0．32mg·m－3，而西里湖和岳湖的Chl-a浓度均低于1mg·m－3．氨氮检出最高的岳湖(0．50±0．02mg·mL－1)也达到了Ⅱ类水的水质要求(表1)，表明氨氮不是各湖区氮素超标的主要因素．而硝氮的浓度分布则与氨氮和TN略显不同，综合比较硝氮和氨氮所占TN的比重发现，西里湖氨氮比重最低，为27．46%，北里湖最高(31．94%);而硝氮