北运河下游典型河网区水体中氮磷分布与富营养化评价

单保庆，菅宇翔，唐文忠，等

目的：北运河下游河网区具有地势平缓、闸坝多、水体流动缓慢、河渠湖库化等特点，是我国北方典型的闸坝型河流。近年来，随着区域经济发展，人类活动日益剧烈，河流水体中营养元素质量浓度有上升趋势，呈现富营养化风险。本文选择北运河下游典型河网区为研究对象，通过为期1年的水质监控，揭示河网区河流水体中氮、磷营养盐等指标的时空变化过程，并对其水体营养状态进行评价。方法：研究区域为北运河下游典型河网区，总面积约400 km2，主要河流有北运河、凤河、龙河、黄沙河、柳河干渠等，水流方向为自西北向东南。采样共设置 16个点，根据河流位置分布和水流方向将其划分为3个梯度采样带，包括进水带（1-1～1-4）、河网带（2-1～3-4）和出水带（4-1～4-4）。从 2009年 12月—2010年11月，每月中旬采样1次，样品采集后用硫酸酸化保存，每次采样前用YSI便携式水质仪测定采样点水体理化性质，包括pH、溶氧（DO）和氧化还原电位（ORP）。水体中营养盐监测指标包括化学需氧量（COD）、总氮（TN）、氨氮硝氮总磷（TP）、活性磷酸盐（SRP），均采用标准方法测定。利用对数型幂函数普适指数公式，计算研究区水体富营养化评价综合指数（EI），并依据富营养状态分级标准（贫：EI≤20；中：EI≤39.42；富：EI≤61.29；重富：EI≤76.28；极富：EI≤99.77），评价各采样点水体所处的营养状态。结果：北运河下游河网区水体pH和DO从河网区进水带至出水带均呈现增加趋势，OPR基本保持不变，平均值分别为8.14、4.10 mg·L－1和379.35 mV；水体中COD质量浓度在18.05～80.00 mg·L－1之间，平均质量浓度为36.31 mg·L－1，空间分布差异性不明显，且全年多数时间介于地表水Ⅳ类与V类标准之间。河网区水体中 TN平均质量浓度为 12.50 mg·L－1（NH+4-N占 67.41%），TP为1.45 mg·L－1（SRP占 80.81%），表明区域水体中氮、磷的生物可利用性高。河网区水体中氮、磷的时空分布特征明显，TN和质量浓度随季节变化特征趋于一致，稍有不同；TP和SRP质量浓度随季节变化特征基本一致。从河网区进水带至出水带，水体中氮、磷质量浓度均呈逐渐下降趋势，其中 TN、平均质量浓度分别从19.30、13.22 和 2.19 mg·L－1降至 7.98、4.45 和 1.50 mg·L－1；TP和 SRP分别从 1.95和 1.59 mg·L－1降至 1.11和0.91 mg·L－1。富营养化评价综合指数表明，河网区水体在时空尺度上均处于“极富”营养状态，但从进水带至出水带，EI值呈现逐渐下降趋势，平均值从85.36降至80.33。北运河下游河网区水系发达，沟渠纵横交错。沟渠作为河网区水系重要组成部分，能够通过其中的沉积物吸附、植物吸收、微生物降解等一系列自然净化机制，截留水体中的氮、磷营养盐，达到一定的水体自净能力。结论：北运河下游河网区水体中氮、磷质量浓度严重超标，TN和TP平均质量浓度分别是地表水V类标准的 6.25和 3.62倍，且其生物可利用态所占比例很高。河网区水体中氮、磷时空分布特征明显。在时间尺度上，水体中氮、磷质量浓度呈现季节性变化规律；在空间尺度上，水体中氮、磷分布特征相似，从进水带至出水带氮、磷质量浓度均呈逐渐下降趋势。此外，河网区水体无论是时间尺度还是空间尺度，均处于“极富”营养状态。

来源出版物：环境科学, 2012, 33(2): 352-358

入选年份：2015