許 毅

（安徽省建設(shè)工程測試研究院有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230051）

巢湖是我國藍藻爆發(fā)最嚴(yán)重的三湖（巢湖、太湖、滇池）之一，湖水主要靠沿湖35條河流匯入和降雨補給，隨著合肥市南向經(jīng)濟的加速發(fā)展，水質(zhì)逐漸變差，80年代以來西半湖多次爆發(fā)藍藻水華。2020年中國生態(tài)環(huán)境狀況公報顯示，巢湖西半湖為輕度富營養(yǎng)狀態(tài)，西半湖入湖河流為輕度污染，其中南淝河為Ⅴ類，派河為Ⅳ類[1]。總磷總氮等營養(yǎng)鹽相對充足導(dǎo)致的湖泊富營養(yǎng)化使藍藻爆發(fā)成為常態(tài)，藍藻是巢湖的優(yōu)質(zhì)藻種，葉綠素a作為藻類的重要組成成分，是富營養(yǎng)化水平的重要指標(biāo)，常用來衡量以藻類為主的水體浮游植物量，其與藻密度的相關(guān)系數(shù)在0.9以上，呈高度相關(guān)[2]，國內(nèi)外研究表明葉綠素a指標(biāo)可作為藍藻爆發(fā)的預(yù)警因子。目前國內(nèi)對巢湖水體中葉綠素a和營養(yǎng)鹽的研究大都集中在全湖，如殷守敬，吳傳慶等在2018年對巢湖水體中營養(yǎng)鹽進行了研究[3]，而對污染最嚴(yán)重的西北岸入湖口片區(qū)葉綠素a與營養(yǎng)鹽因子的分布特征和相關(guān)性研究極少。本文通過對2021年4～11月5個入湖口水體中葉綠素a與營養(yǎng)鹽因子的檢測和分析，研究其分布規(guī)律及兩者之間的相關(guān)性，了解入湖口水體富營養(yǎng)化的關(guān)聯(lián)因素，為巢湖水環(huán)境治理尤其是營養(yǎng)鹽削減提供參考依據(jù)。

1 實驗部分

1.1 樣品采集

巢湖西北岸派河，南淝河，塘西河，十五里河，丙子河入湖口處，在每個入湖口擴散面按照北、南、東、西方位布設(shè)4個采樣點，總計20個點位，使用有機玻璃采樣器以等體積法采集表層（水面下0.5 m處），中層（水深1/2處），底層（湖底以上0.5 m處）樣品，避光冷藏后送本單位檢測實驗室進行水質(zhì)分析。

1.2 樣品分析方法

總磷按照鉬酸銨分光光度法測定；總氮按照堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定；氨氮按照中和滴定法測定；硝酸鹽氮按照酚二磺酸光度法測定；葉綠素a按照分光光度計-丙酮研磨比色法測定。所采集樣品分析方法參照《水和廢水監(jiān)測分析方法（第四版）》。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉綠素a濃度分布特征

對比分析各入湖口水體中葉綠素a濃度時空分布特征見圖1，縱坐標(biāo)為葉綠素a濃度，橫坐標(biāo)為各入湖口采樣點位。比對分析可知各入湖口葉綠素a濃度的時間分布特征為：8月＞9月＞6月＞7月＞5月＞10月＞11月＞4月；空間分布特征為：南淝河入湖口＞派河入湖口＞塘西河入湖口＞十五里河入湖口＞丙子河入湖口，葉綠素a濃度最高峰出現(xiàn)在8月的南淝河入湖口，為116 μg/L，最低峰出現(xiàn)在4月的丙子河入湖口，為7 μg/L，最高值是最低值的16倍。4月為藍藻復(fù)蘇期，5月水溫上升到25 ℃左右，藍藻進入快速生長期，環(huán)巢湖地區(qū)在6～7月間進入梅雨季節(jié)，入湖河流水速加快，加上日照偏少不利于藍藻聚集，8月水溫上升到30 ℃以上，且降雨偏少，高溫晴熱少雨導(dǎo)致藍藻爆發(fā)，水體中葉綠素a濃度顯著升高。11月氣溫降低后，藻類進入衰退期，葉綠素a的濃度逐漸降低。對比顯示葉綠素a濃度空間分布的差異性在每個月份都不同，4月葉綠素a濃度分布的差異性最小，而在10月與11月間葉綠素a濃度在各入湖口分布的差異性較大。需要進一步分析分布差異性大的10月數(shù)據(jù)，以研究入湖口水體中營養(yǎng)鹽因子對葉綠素a濃度產(chǎn)生的影響，了解造成這種差異性的原因及程度。

圖1 入湖口葉綠素a濃度時空分布

2.2 營養(yǎng)鹽因子的空間分布特征

為分析營養(yǎng)鹽因子與葉綠素a濃度的相關(guān)性，以分布差異性大的10月為例，繪制了入湖口營養(yǎng)鹽因子總磷、總氮、氨氮和硝酸鹽氮濃度空間分布圖，見圖2。

由圖2可知：營養(yǎng)鹽因子總磷、總氮、氨氮、硝酸鹽氮濃度在入湖口總計20個點位的變化趨勢與葉綠素a高度相似，不同營養(yǎng)鹽因子濃度的變化幅度有所差異。最高點和最低點總磷濃度分別為0.33 mg/L、0.05 mg/L，總氮濃度分別為5.32 mg/L、1.61 mg/L，5#-8#四個點位氮磷水平顯著高于其他入湖口水平，南淝河上游匯集了更多城鎮(zhèn)生活污水、污水處理廠排水、農(nóng)田排水，導(dǎo)致入湖口附近水域氮磷等營養(yǎng)鹽的含量顯著升高。國際上公認，當(dāng)水體中營養(yǎng)鹽因子總磷和總氮的濃度分別達到0.02 mg/L和0.2 mg/L時，會導(dǎo)致藻類大規(guī)模繁殖[4]。在水溫下降藻類繁殖減弱的10月，5個入湖口水體總磷和總氮濃度仍然達到了富營養(yǎng)化水平。

圖2 入湖口營養(yǎng)鹽因子濃度空間分布

2.3 葉綠素a與營養(yǎng)鹽因子相關(guān)性分析

為了解葉綠素a的變化，需要分析葉綠素a與營養(yǎng)鹽因子的相關(guān)性和關(guān)聯(lián)程度，使用SPSS軟件對葉綠素a和相關(guān)營養(yǎng)鹽因子與化學(xué)需氧量進行相關(guān)性分析，相關(guān)性見表1。

由表1可以看出：葉綠素a的濃度與總磷、總氮、氨氮、硝酸鹽氮濃度均呈正相關(guān)。其相關(guān)系數(shù)分別為總磷（r=0.864，P＜0.01）、總氮（r=0.776，P<0.01）、氨氮（r=0.725，P<0.01）、硝酸鹽氮（r=0.672，P<0.01）。根據(jù)統(tǒng)計學(xué)原理：相關(guān)系數(shù)＞0.8時，定義為高度相關(guān)；當(dāng)0.5＜相關(guān)系數(shù)＜0.8，定義為顯著相關(guān)[5]。由此可見：總磷為高度相關(guān)，總氮、氨氮、硝酸鹽氮濃度為顯著相關(guān)。相關(guān)性比較方面：總磷＞總氮＞氨氮＞硝酸鹽氮。入湖口水體中葉綠素a的濃度受總磷的影響最大，總磷與總氮、氨氮、硝酸鹽氮呈正相關(guān)，總氮與總磷、氨氮、硝酸鹽氮亦呈正相關(guān)，說明水體中氮磷濃度變化趨勢基本一致。根據(jù)相關(guān)性分析數(shù)據(jù)，對與葉綠素a呈正相關(guān)性的營養(yǎng)鹽因子總磷、總氮、氨氮、硝酸鹽氮進行回歸曲線分析，如圖3所示。

圖3 葉綠素a濃度與營養(yǎng)鹽因子的回歸曲線

表1 葉綠素a與營養(yǎng)鹽因子的相關(guān)性分析

由圖3 可知：葉綠素a 與總磷濃度的回歸曲線方程為y=0.719x-0.058（r=0.802，P<0.01）。葉綠素a與總氮濃度的回歸曲線方程為y=0.056x-0.103（r=0.781，P<0.01），與氨氮的回歸曲線方程為y=0.238x-0.174（r=0.716，P<0.01），與硝酸鹽氮的回歸曲線方程為y=0.936x-0.063（r=0.662，P<0.01）。入湖口水體中葉綠素a與營養(yǎng)鹽因子的相關(guān)系數(shù)為0.662-0.802，表明水體中以氮磷為主的營養(yǎng)鹽濃度的高低，比化學(xué)需氧量更能夠影響葉綠素a的濃度。在巢湖環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)中，氮元素 的循環(huán)過程遠比磷元素的循環(huán)復(fù)雜，從而導(dǎo)致總氮的回歸曲線系數(shù)比總磷的系數(shù)要低，總磷與葉綠素a的相關(guān)性要高于總氮。

3 結(jié)論

巢湖西北岸入湖口水體中南淝河水體的總磷總氮均值濃度最高，丙子河最低，南淝河在西北岸水體富營養(yǎng)化貢獻中最高。葉綠素a在8月達到峰值，水體發(fā)生輕度水華現(xiàn)象。應(yīng)根據(jù)不同入湖河流體現(xiàn)出的營養(yǎng)鹽分布特征有針對性地開展上游河流氮磷削減治理措施。

比較5個入湖口水體中葉綠素a與營養(yǎng)鹽因子相關(guān)性可知：總磷＞總氮＞氨氮＞硝酸鹽氮，總磷為高度相關(guān)。葉綠素a濃度變化受多個因子共同影響，后續(xù)研究中應(yīng)加入水體中的氮磷比，風(fēng)向?qū)е碌娜牒跍鞯妊芯恳?，以提高葉綠素a作為藍藻預(yù)警因子的準(zhǔn)確性。