南水北调中线水源区河南区域水体氮素动态变化及其营养状态评价

1、南水北调中线水源区河南区域水体氮素动态变化及其营养状态评价丹江口水库是南水北调中线工程的水源地, 覆盖湖北省丹江口市和河南省淅川县全境 , 属国家一级水源保护区 , 是亚洲第一大人工淡水湖。 丹江口水库水质目前总体状况良好 , 满足 GB 38382002地表水环境质量标准的类水质要求（总氮未参与评价） , 但是水体总氮含量较高 , 库区水体超过了类 , 部分入库河流水体达到至劣类 , 对库区水质保护及富营养化构成了潜在威胁。丹江口水库及上游支流的水体氮营养盐浓度和结构, 不仅影响库区自身的水环境和水生态系统的演替, 还将影响到下游受水区的用水安全。为了全面了解南水北调中线水源区水体氮污染状况

2、, 掌握南水北调中线水源区水体氮素动态变化特征 , 探讨了它们的影响和可能来源, 为中线水源区水质保护及防治水源区富营养化提供科学依据。本研究于 2016 年 5 月 2018 年 5 月逐月对库区 8 个监测点位及上游支流丹江河和老鹳河 12 个监测点位进行了水质常规监测测定, 测定水体中不同形态氮素、总磷、高锰酸盐指数、磷酸盐、叶绿素a 含量及微生物学监测指标, 进而分析中线水源区水体各形态氮时空分布规律及来源, 探讨了各水环境因子的相关性以及对水位变化的响应 , 并运用综合营养指数法及潜在营养指数法评价水体营养状态。主要研究结果如下 :1.2016 年 5 月 2018 年 5 月, 丹

3、江口水库水体 TN变化范围为 0.630 2.733 mg/L,NH4+-N 浓度变化范围为0.037 0.180 mg/L,NO3-N浓度变化范围为0.350 1.971 mg/L,NO2-N浓度变化范围为0.001 0.050mg/L,DIN 浓度变化范围为 0.429 2.066 mg/L,ON浓度变化范围为0.008 0.868mg/L,DIN 是水体氮素的主要稳定形态,NO3-N 为 DIN的主要形态 ; 丹江口水库水体 TN、 NO3-N、DIN 及 ON浓度以秋、夏、春、冬依次上升,NH4+-N 及NO2-N 季节差异较小 ,TN、NO3-N 和 DIN 呈现丰水期低于枯水期和平

4、水期的特点;丹江口水库接纳丹江河和老鹳河来水处S8点位 ,TN 及各氮素含量最高 , 丹江口水库汉库来水处 S2点位 TN及 NO3-N含量次之 , 南水北调中线取水口 S1 点位 TN及 NO3-N 含量最低。2.2016 年 5 月 2018 年 5 月, 丹江口水库上游支流丹江河水体TN含量介于0.340 10.500 mg/L 之间 ;NH4+-N 含量介于 0.035 0.287 mg/L 之间 ;NO3-N 含量介于 0.159 7.831 mg/L之间 ;NO2-N 含量介于 0.002 0.144 mg/L 之间 ;DIN含量介于 0.253 8.027 mg/L 之间 ;ON

5、含量介于 0.001 2.473 mg/L 之间 ,NO3-N 是丹江河水体中的主要氮素构成形态 ; 丹江河水体中 TN夏秋季浓度低 , 冬春季浓度高 , 水体中 TN浓度以秋、夏、春、冬依次上升 ,TN、NO3-N 和 DIN 季节变化趋势一致 ,NH4+-N 及 NO2-N 浓度较低 , 季节差异小 ; 丹江河枯水期 TN、NO3-N、DIN 及 ON含量高于丰水期和平水期。丹江河TN及各氮素含量表现出源头高于出河口的特点 , 在丹江口水库入库处TN含量有所降低 , 但仍高于库区 , 淇河水质优于丹江河。3.2016 年 5 月 2018 年 5 月, 丹江口水库上游支流老鹳河河水TN含量

6、变化范围为 0.503 10.782 mg/L,NH4+-N 含量变化范围为0.032 0.341 mg/L,NO3-N含量介于 0.207 9.751mg/L 之间 ,NO2-N 含量介于 0.001 0.158 mg/L 之间 ,DIN 含量介于 0.303 10.011 mg/L 之间 ,ON 含量介于 0.023 3.273 mg/L 之间 ; 老鹳河水体中 TN夏、秋季浓度低 , 冬、春季浓度高 , 水体中 TN浓度以夏、秋、春、冬依次上升。老鹳河丰水期 TN含量低 , 枯水期 TN含量高 , 表明老鹳河氮营养盐主要受上游来水及点源污染的影响。老鹳河水体 TN以及各形态氮的最大值均出

7、现在S16位点 ; 老鹳河各点位 TN、NO3-N 及 DIN 含量表现出源头高于出河口的特点。4.水位在 160 m 以上的高水位期时 ,TN、NH4+-N、NO3-N、DIN 和 ON浓度均高于低水位期 , 而NO2-N 浓度则相反 , 受内源影响较大 ;TN、NO3-N 和 DIN 与水位极显著性正相关 ,pH、TP、和 Chla与水位正相关 , 而 CODMn和 NO2-N 则与水位极显著性负相关 ,T 、SD和 ON与水位负相关。5.2016 年 5 月 2018 年 5 月丹江口水库平均Chla 含量为 2.27mg/m3,Chla 含量从冬季、春季、夏季到秋季逐渐增加, 冬季丹江口水库 Chla 含量为 1.94 mg/m3, 春季 Chla 含量为 2.05mg/m3,夏季 Chla 含量为 2.24 mg/m3,秋季 Chla 含量最高为 2.87mg/m3。Carlson 营养状态指数（ TSI）介于 45.12 54.23之间 , 丹库 S8 点位的平均 TSI 指数最高为 54.23, 处于富营养状态 , 其他点