沙源区水库氮磷营养盐时空分布与相关性分析

【水环境与水生态】沙源区水库氮磷营养盐时空分布与相关性分析卢俊平１，刘廷玺１，马太玲２，张晓晶１，杜慧慧２（１．内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院，内蒙古呼和浩特０１００１８；２．三亚学院管理学院，海南三亚５７２０００）摘要：为揭示典型沙源区水库水体氮磷等营养盐时空分布特征和相关性，以大河口水库为研究区，布置５个监测断面，对水库水质进行采样分析，结果表明：受风沙降尘、上游河流水质和库区底泥影响，在时间分布上，４月水体解冻至６月，各检测断面ＴＮ、ＴＰ等营养盐浓度总体呈明显持续升高趋势；在空间分布上，从入库口Ａ－Ａ断面和Ｂ－Ｂ断面至出库Ｅ－Ｅ断面ＴＮ、ＴＰ浓度逐渐降低；在垂向分布上，水库表层水体和底层水体氮磷浓度高于中层水体；ＴＮ、ＴＰ在水库中的变化规律一致，呈一定比例存在于水库中；温度是影响ＴＮ、ＴＰ浓度变化的重要因子；藻类的生长对ＴＮ和ＴＰ起抑制作用；水库中ＴＮ、ＴＰ的变化与ＤＯ含量基本无关。关键词：氮；磷；ＣＯＤＭｎ；大河口水库中图分类号：Ｘ５２４文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１３７９．２０１５．０４．０２０据统计，世界上已有超过一半的大型河流受到建坝影响［１］，全球超过２０％的河流水量受到控制或改变［２］。水库水文情势的改变使水库水环境性质和作用过程逐渐表现为自然湖泊的特征，发生水体分层和水体富营养化等。季节性的水体温度变化使得水库水质随时间发生改变；水体温度分层现象使水体垂直剖面不同水团的物理、化学性质差异明显［３］，进而影响水库空间上水质浓度的变化。沙地草原水库受风沙影响，其水体水质表现出一定的特征。笔者以浑善达克沙地大河口水库为研究对象，分析水库氮磷等营养盐时空变化的特征，并进行相关性分析，以期为水库的运行管理和水环境的改善提供依据。１材料与方法１．１研究区概况大河口水库位于内蒙古自治区锡林郭勒盟多伦县境内滦河干流上，距多伦县城１５ｋｍ，距下游西山湾水库１５ｋｍ，水库坝址以上控制流域面积８６８４．５４ｋｍ２。该水库于２０００年建成，是一座兼顾发电、养殖、旅游等多目标的典型沙地草原水库。小河子、吐力根河和滦河３条河流是水库地表水量的主要补给来源。滦河流域河道悬移质泥沙含量较小，水库淤积的泥沙主要为推移质泥沙，来源于大河口水库库尾以上黑风河和吐力根河之间浑善达克沙漠的风积沙。水库位于温带大陆性季风气候区，夏季短促温热，降水集中；冬季漫长严寒，多寒潮天气。多年平均气温为２．１℃，极端最高气温为３７．８℃，极端最低气温为－４０．７℃，多年平均降水量为３８４．９ｍｍ。水库周边主要为马铃薯、玉米和草地，生活污水、工业废水和农业非点源污染是水库污染的主要原因。１．２采样点位布设大河口水库为狭长河道型水库，设计水位下水面面积为１６６５．５２万ｍ２。按照入库水源和库区面积，在大河口水库布设５个水质采样断面，分别为吐力根河入库处的Ａ－Ａ断面、滦河与小河子汇合后入库处的Ｂ－Ｂ断面、库中的Ｃ－Ｃ断面和Ｄ－Ｄ断面、出口处的Ｅ－Ｅ断面。每个断面根据水库水面宽度设置２～３条垂线，在每条垂线上根据水深分层采样。１．３样品的采集与处理２０１４年，在研究区的风沙活动期（４—６月），进行为期３个月的水质采样检测分析，每个月风沙降尘后的３～５ｄ采集水样一次。用ＧＰＳ定位取样点后，现场测定水深、流速、水温、ｐＨ值、ＤＯ、浊度、透明度等，并做好现场记录。用分层采样器采集指定水层水样，将水样装入聚乙烯塑料瓶中，运回实验室测定ＴＮ、ＴＰ、ＣＯＤＭｎ、叶绿素等常规水质指标。１．４分析方法与数据分析水质检测质量控制按照《水和废水监测分析方法》中的Ａ类方法进行。水温、ｐＨ值、ＤＯ、浊度采用便携式多参数水质分析仪现场测定，ＴＮ、ＴＰ、ＣＯＤＭｎ和叶绿素分别采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法、收稿日期：２０１４１０１５基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１３６９０２０）；内蒙古自然科学基金资助项目（２０１２ＭＳ０６１４）。作者简介：卢俊平（１９７７—），男，内蒙古呼和浩特人，副教授，主要从事水污染防治及水环境科学研究工作。通信作者：刘廷玺（１９６６—），男，内蒙古赤峰人，教授，主要从事水文、水资源、水文生态等方面的研究工作。Ｅｍａｉｌ：ｔｘｌｉｕ１９６６＠１６３．ｃｏｍ·１８·第３７卷第４期人民黄河Ｖｏｌ．３７，Ｎｏ．４２０１５年４月ＹＥＬＬＯＷＲＩＶＥＲＡｐｒ．，２０１５过硫酸钾氧化钼酸铵分光光度法、快速ＣＯＤＭｎ测定仪和紫外分光光度比色法测定。样品均做３次平行分析，试验结果以３次分析结果的平均值表示（３次分析结果的偏差＜５％）。采用Ｅｘｃｅｌ２００７和ＳＰＳＳ１８．０软件对试验数据进行分析。２结果与讨论２．１水库氮磷时空分布特征（１）ＴＰ和ＴＮ浓度时间分布特征。大河口水库各监测断面ＴＰ、ＴＮ浓度时空分布见图１、图２，可以看出，４月水