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摘要 [目的]研究观山湖氮磷浓度与水质因子的关系。[方法]对观山湖水体氮磷及相关水质因子进行了含量监测，分析观山湖氮磷浓度水质特征及水体中氮磷不同形态浓度与水质因子之间的相关性，利用多元逐步回归方程分别建立氮磷浓度与水质因子的关系。[结果]亚硝酸盐氮（NO-2-N）与总氮（TN）呈显著负相关，硝酸盐氮（NO-3-N）与叶绿素a（Chla）、总磷（TP）及氨氮（NH+4-N）均呈显著正相关，氨氮（NH+4-N）与叶绿素a（Chla）及硝酸盐氮（NO-3-N）也呈显著性正相关，氨氮（NH+4-N）的模型中仅与叶绿素a（Chla）有关。总磷（TP）浓度与叶绿素a（Chla）、可溶性磷（DP）、硝酸盐氮（NO-3-N）呈显著正相关，可溶性磷（DP）与叶绿素a（Chla）及硝酸盐氮（NO-3-N）呈正相关。总磷（TP）和可溶性磷（DP）的模型都仅与叶绿素a（Chla）有关。[结论]观山湖总体水质良好，未达到富营养化。
关键词 氮磷浓度；不同形态；水质因子；相关性；观山湖
中图分类号 S181.3；X52 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2016）25-097-03
Study on Relationship between Nitrogen， Phosphorus Concentration and Water Quality Factors in Guanshan Lake
ZHANG Yonghang， LI Mei， DU Ying et al
（School of Chemistry and Materials Science， Guizhou Normal University， Guiyang， Guizhou 550001）
Abstract [Objective] The aim was to study the relationship between nitrogen， phosphorus concentration and water quality factors in Guanshan Lake. [Method] Based on the measurement results of nitrogen， phosphorus and relevant water quality factors in Guanshan Lake， the water quality features were analyzed， as well as the correlation between different forms of nitrogen and phosphorus concentrations in water and water quality factors. The relationship between nitrogen， phosphorus concentration and water quality factors was established by using the multiple stepwise regression equation. [Result] Nitrite nitrogen and total nitrogen was significantly negatively correlated. Nitrate nitrogen and chlorophyll a， total phosphorus and ammonia were significantly positively correlated. Ammonia nitrate was positively correlated with nitrate nitrogen and chlorophyll a， whose model is only related with chlorophyll a. Total phosphorus concentration and chlorophyll a， dissolved phosphorus， nitrate nitrogen was significantly positive correlation. Dissolved phosphorus was positively correlated with nitrate nitrogen and chlorophyll a， while total phosphorus and dissolved phosphorus iwa only related with chlorophyll a in its model. [Conclusion] The overall water quality of Guanshan Lake is good and has not reached the eutrophication.
Key words Nitrogen and phosphorus concentration； Different forms； Water quality factors； Correlation； Guanshan Lake
觀山湖位于贵阳市观山湖区，是贵阳市有名的湿地公园，占地366.67余hm2，其中生态湿地水体面积约40 hm2，是按照“自然、生态、大众、和谐”的园林规划设计理念，依托得天独厚的水体、山丘、林木、野生动物等资源建设而成，是一个以湿地为特色，集观赏游览、文化娱乐、康体健身、科普教育等综合功能于一体的原生态湿地公园。近年来，随着观山湖区经济的不断发展及人类活动的加剧，该湿地公园水体存在潜在的污染危险。因此，防止水体富营养化，加强水体环境质量监测，保护湿地水体环境质量具有重要意义。
氮磷浓度是评价水质营养化的重要指标之一，其与相关水质因子是解释水质富营养化成因的重要因素[1]。水体中氮磷以各种形态存在，通过各种作用进行转化，而不同水质因子在不同过程起着不同作用[2-3]，因此分析不同形态的氮磷与水质因子关系有利于深入了解氮磷在水中的转化作用和影响因素。 筆者通过对观山湖水体氮磷含量及相关水质因子进行监测，分析了各种形态的氮磷与水质因子的相关性，旨在为解释和防治水体富营养化及更好地保护观山湖水质提供理论基础。
1 材料与方法
1.1 样点布设与样品采集
根据观山湖污染源疑似点，进出水口处、水流交汇处共设9个采样点。样品的采集与方法严格参照《水和废水监测分析方法》进行。
1.2 测定项目与方法
监测项目主要有溶解氧（DO）、pH、水温（T）、总氮（TN）、硝酸盐氮（NO-3-N）、亚硝酸盐氮（NO-2-N）、氨氮（NH+4-N）、总磷（TP）、可溶性磷（DP）、化学需氧量（CODCr）、五日生化需氧量（BOD5）、铁（Fe）、锰（Mn）、叶绿素a（Chla）。
DO、pH、T分别采用RJY-1A型便携式溶解氧测试仪、便携式酸度计PHB-5及摄氏温度计（装于水样采集器上）进行现场测定；NO-3-N采用紫外分光光度法（HJ/T346—2007）测定；NO-2-N采用分光光度法（GB/7493—1987）测定；NH+4-N采用纳氏试剂分光光度法（HJ 535—2009）测定；TP采用钼酸铵分光光度法（GB 11893—1989）测定；COD采用重铬酸盐法（GB 11914—1989）测定；BOD5采用稀释接种法（HJ 505—2009），检出限0.5 mg/L测定；叶绿素a（Chla）采用分光光度法（SL 88—2012）测定。
1.3 数据统计
运用SPSS 19.0统计软件对数据进行统计和分析。
2 结果与分析
2.1 水质参数浓度特征
从图1可以看出，TN、TP浓度的最大值分别为0.980和0.083 mg/L，最小值分别为0.680和0.029 mg/L，平均值分别为0.780和0.050 mg/L。水体富营养化是影响水体功能正常发挥的重要原因，在评价水体富营养化时，我国使用标准为：当TN小于1.000 mg/L，TP小于0100 mg/L时，水体不会发生富营养化[4]。由此可见，各采样点TN均小于1.000 mg/L，TP浓度也均小于0.100 mg/L，故该水质未达到富营养化发生条件。另外，藻类正常代谢需要的N/P值是7，当N/P值>7时，磷是可能的限制性营养盐；当N/P的值<7时，氮是可能的限制性营养盐[5]。观山湖各采样点的TN/TP在10.0以上，其平均值为20.3，据此判断，观山湖中磷为可能的限制性营养盐，TP是浮游植物生长的限制因子，这表明藻类大量繁殖很大程度上受制于磷营养盐的积累程度。
由表1可知，根据《国家地面水环境质量标准》可以判断DO均大于7.500 mg/L，属于 Ⅰ 类；CODCr均小于15.000 mg/L，属于 Ⅰ 类；BOD5平均值在4.000～6.000 mg/L，属于Ⅳ类，NH+4-N平均值为0.320 mg/L，小于0.500 mg/L，属于 Ⅰ 类；TN平均值小于1.000 mg/L，属于Ⅲ类；TP平均值小于0.100 mg/L，属于Ⅳ类；铁锰各值分别小于0.300、0.100 mg/L，符合集中式生活饮用水地表水源地水质标准。总体来看，观山湖水质良好，主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区。
2.2 氮浓度与水质因子的相关性分析及关系模型
2.2.1 氮浓度与水质因子的相关性。
在SPSS 19.0平台下对氮素的不同形态与有机污染因子、理化因子、无机离子进行相关性分析，相关系数见表2、3。
2.2.2 氮各种形态与水质因子的关系模型。
为更进一步找出氮浓度与水质因子的关系模型，故在SPSS 19.0的平台下对氮的各个形态与水质因子浓度采用多元逐步回归法进行分析，所得模型见表4。
2.3 各形态磷浓度与水质因子的相关性分析及关系模型
2.3.1 磷浓度与水质因子的相关性及关系模型。
在SPSS 19.0平台下对磷浓度与有机污染指标、pH、温度、无机离子及不同形态氮等进行相关性分析，结果见表5、6。
2.3.2 磷各种形态与水质因子的关系模型。
为了进一步确认磷与水质因子的关系模型，对其进行逐步回归，所得模型见表7。
由表7可知，TP、DP浓度与Chla均存在较好的线性关系，该关系模型也能说明藻类大量繁殖很大程度上受制于磷营养盐的积累程度。
3 结论
（1）从水体的水质特征分析可知，观山湖水体未达到富营养化条件。根据TN/TP均值可知，TP可能是观山湖浮游植物生长潜在的限制性因子。在用水质标准比较后得出，观山湖水质总体良好，污染程度较小。因此，对观山湖主要采取保护措施，控制氮磷的引入，特别是磷的引入。
（2）观山湖氮的不同形态与各水质因子的相关性不同，NO-2-N与TP呈显著正相关，TN仅与NO-2-N呈显著负相关。NO-3-N与Chla、TP、NH+4-N均呈显著正相关，NH+4-N与Chla、NO-2-N也呈显著性正相关，NH+4-N的关系模型中仅与Chla有关。
（3）观山湖TP、DP与各水质因子相关性也不相同，TP浓度与Chla、DP、NO-3-N呈显著正相关，DP与Chla、NO-3-N呈正相关。回归分析建立TP、DP的关系模型都仅与Chla有关。
参考文献
[1] 陈军，权文婷，孙记红.太湖氮磷浓度与水质因子的关系[J].中国环境监测，2011，27（3）：79-83.
[2] 廖荣明，洪天求，李如忠.巢湖烔炀河水体氮磷营养物变化特征及成因分析[J].合肥工业大学学报（自然科学版），2010，33（10）：1553-1557.
[3] 曹英兰，林建清，许美云.厦门龙舟三池水体氮磷的污染状况及来源分析[J].集美大学学报（自然科学版），2011，12（6）：103-106.
[4] 罗固源，康康，朱亮.水体中TN/TP与藻类产生周期及产生量的关系[J].重庆大学学报（自然科学版），2007，30（1）：142-146.
[5] 赵超，于宁楼，戴伟，等.银湖夏季叶绿素a与水质因子的相关分析及富营养化评价[J].安徽农业科学，2010，38（32）：18252-18254.
[6] 孙志高，刘景双，于君宝，等.N示踪技术在湿地氮素生物地球化学过程研究中的应用进展[J].地理科学，2005，25（6）：762-768.
[7] 邹华，阮文权，陈坚.硝酸盐作为生物除磷电子受体的研究[J].环境科学研究，2002，15（3）：38-41.
[8] PANT H K，REDDY K R，LEM ON E.Phosphorus retention capacity of root bed media of subsurface f low constructed wetlands[ J ].Ecological engineering，2001，17（4）：345-355.
[9] 黄文钰.中国主要湖泊叶绿素与总磷关系[J].污染防治技术，1997，10（1）：11-12.
关键词 氮磷浓度；不同形态；水质因子；相关性；观山湖
中图分类号 S181.3；X52 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2016）25-097-03
Study on Relationship between Nitrogen， Phosphorus Concentration and Water Quality Factors in Guanshan Lake
ZHANG Yonghang， LI Mei， DU Ying et al
（School of Chemistry and Materials Science， Guizhou Normal University， Guiyang， Guizhou 550001）
Abstract [Objective] The aim was to study the relationship between nitrogen， phosphorus concentration and water quality factors in Guanshan Lake. [Method] Based on the measurement results of nitrogen， phosphorus and relevant water quality factors in Guanshan Lake， the water quality features were analyzed， as well as the correlation between different forms of nitrogen and phosphorus concentrations in water and water quality factors. The relationship between nitrogen， phosphorus concentration and water quality factors was established by using the multiple stepwise regression equation. [Result] Nitrite nitrogen and total nitrogen was significantly negatively correlated. Nitrate nitrogen and chlorophyll a， total phosphorus and ammonia were significantly positively correlated. Ammonia nitrate was positively correlated with nitrate nitrogen and chlorophyll a， whose model is only related with chlorophyll a. Total phosphorus concentration and chlorophyll a， dissolved phosphorus， nitrate nitrogen was significantly positive correlation. Dissolved phosphorus was positively correlated with nitrate nitrogen and chlorophyll a， while total phosphorus and dissolved phosphorus iwa only related with chlorophyll a in its model. [Conclusion] The overall water quality of Guanshan Lake is good and has not reached the eutrophication.
Key words Nitrogen and phosphorus concentration； Different forms； Water quality factors； Correlation； Guanshan Lake
觀山湖位于贵阳市观山湖区，是贵阳市有名的湿地公园，占地366.67余hm2，其中生态湿地水体面积约40 hm2，是按照“自然、生态、大众、和谐”的园林规划设计理念，依托得天独厚的水体、山丘、林木、野生动物等资源建设而成，是一个以湿地为特色，集观赏游览、文化娱乐、康体健身、科普教育等综合功能于一体的原生态湿地公园。近年来，随着观山湖区经济的不断发展及人类活动的加剧，该湿地公园水体存在潜在的污染危险。因此，防止水体富营养化，加强水体环境质量监测，保护湿地水体环境质量具有重要意义。
氮磷浓度是评价水质营养化的重要指标之一，其与相关水质因子是解释水质富营养化成因的重要因素[1]。水体中氮磷以各种形态存在，通过各种作用进行转化，而不同水质因子在不同过程起着不同作用[2-3]，因此分析不同形态的氮磷与水质因子关系有利于深入了解氮磷在水中的转化作用和影响因素。 筆者通过对观山湖水体氮磷含量及相关水质因子进行监测，分析了各种形态的氮磷与水质因子的相关性，旨在为解释和防治水体富营养化及更好地保护观山湖水质提供理论基础。
1 材料与方法
1.1 样点布设与样品采集
根据观山湖污染源疑似点，进出水口处、水流交汇处共设9个采样点。样品的采集与方法严格参照《水和废水监测分析方法》进行。
1.2 测定项目与方法
监测项目主要有溶解氧（DO）、pH、水温（T）、总氮（TN）、硝酸盐氮（NO-3-N）、亚硝酸盐氮（NO-2-N）、氨氮（NH+4-N）、总磷（TP）、可溶性磷（DP）、化学需氧量（CODCr）、五日生化需氧量（BOD5）、铁（Fe）、锰（Mn）、叶绿素a（Chla）。
DO、pH、T分别采用RJY-1A型便携式溶解氧测试仪、便携式酸度计PHB-5及摄氏温度计（装于水样采集器上）进行现场测定；NO-3-N采用紫外分光光度法（HJ/T346—2007）测定；NO-2-N采用分光光度法（GB/7493—1987）测定；NH+4-N采用纳氏试剂分光光度法（HJ 535—2009）测定；TP采用钼酸铵分光光度法（GB 11893—1989）测定；COD采用重铬酸盐法（GB 11914—1989）测定；BOD5采用稀释接种法（HJ 505—2009），检出限0.5 mg/L测定；叶绿素a（Chla）采用分光光度法（SL 88—2012）测定。
1.3 数据统计
运用SPSS 19.0统计软件对数据进行统计和分析。
2 结果与分析
2.1 水质参数浓度特征
从图1可以看出，TN、TP浓度的最大值分别为0.980和0.083 mg/L，最小值分别为0.680和0.029 mg/L，平均值分别为0.780和0.050 mg/L。水体富营养化是影响水体功能正常发挥的重要原因，在评价水体富营养化时，我国使用标准为：当TN小于1.000 mg/L，TP小于0100 mg/L时，水体不会发生富营养化[4]。由此可见，各采样点TN均小于1.000 mg/L，TP浓度也均小于0.100 mg/L，故该水质未达到富营养化发生条件。另外，藻类正常代谢需要的N/P值是7，当N/P值>7时，磷是可能的限制性营养盐；当N/P的值<7时，氮是可能的限制性营养盐[5]。观山湖各采样点的TN/TP在10.0以上，其平均值为20.3，据此判断，观山湖中磷为可能的限制性营养盐，TP是浮游植物生长的限制因子，这表明藻类大量繁殖很大程度上受制于磷营养盐的积累程度。
由表1可知，根据《国家地面水环境质量标准》可以判断DO均大于7.500 mg/L，属于 Ⅰ 类；CODCr均小于15.000 mg/L，属于 Ⅰ 类；BOD5平均值在4.000～6.000 mg/L，属于Ⅳ类，NH+4-N平均值为0.320 mg/L，小于0.500 mg/L，属于 Ⅰ 类；TN平均值小于1.000 mg/L，属于Ⅲ类；TP平均值小于0.100 mg/L，属于Ⅳ类；铁锰各值分别小于0.300、0.100 mg/L，符合集中式生活饮用水地表水源地水质标准。总体来看，观山湖水质良好，主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区。
2.2 氮浓度与水质因子的相关性分析及关系模型
2.2.1 氮浓度与水质因子的相关性。
在SPSS 19.0平台下对氮素的不同形态与有机污染因子、理化因子、无机离子进行相关性分析，相关系数见表2、3。
2.2.2 氮各种形态与水质因子的关系模型。
为更进一步找出氮浓度与水质因子的关系模型，故在SPSS 19.0的平台下对氮的各个形态与水质因子浓度采用多元逐步回归法进行分析，所得模型见表4。
2.3 各形态磷浓度与水质因子的相关性分析及关系模型
2.3.1 磷浓度与水质因子的相关性及关系模型。
在SPSS 19.0平台下对磷浓度与有机污染指标、pH、温度、无机离子及不同形态氮等进行相关性分析，结果见表5、6。
2.3.2 磷各种形态与水质因子的关系模型。
为了进一步确认磷与水质因子的关系模型，对其进行逐步回归，所得模型见表7。
由表7可知，TP、DP浓度与Chla均存在较好的线性关系，该关系模型也能说明藻类大量繁殖很大程度上受制于磷营养盐的积累程度。
3 结论
（1）从水体的水质特征分析可知，观山湖水体未达到富营养化条件。根据TN/TP均值可知，TP可能是观山湖浮游植物生长潜在的限制性因子。在用水质标准比较后得出，观山湖水质总体良好，污染程度较小。因此，对观山湖主要采取保护措施，控制氮磷的引入，特别是磷的引入。
（2）观山湖氮的不同形态与各水质因子的相关性不同，NO-2-N与TP呈显著正相关，TN仅与NO-2-N呈显著负相关。NO-3-N与Chla、TP、NH+4-N均呈显著正相关，NH+4-N与Chla、NO-2-N也呈显著性正相关，NH+4-N的关系模型中仅与Chla有关。
（3）观山湖TP、DP与各水质因子相关性也不相同，TP浓度与Chla、DP、NO-3-N呈显著正相关，DP与Chla、NO-3-N呈正相关。回归分析建立TP、DP的关系模型都仅与Chla有关。
参考文献
[1] 陈军，权文婷，孙记红.太湖氮磷浓度与水质因子的关系[J].中国环境监测，2011，27（3）：79-83.
[2] 廖荣明，洪天求，李如忠.巢湖烔炀河水体氮磷营养物变化特征及成因分析[J].合肥工业大学学报（自然科学版），2010，33（10）：1553-1557.
[3] 曹英兰，林建清，许美云.厦门龙舟三池水体氮磷的污染状况及来源分析[J].集美大学学报（自然科学版），2011，12（6）：103-106.
[4] 罗固源，康康，朱亮.水体中TN/TP与藻类产生周期及产生量的关系[J].重庆大学学报（自然科学版），2007，30（1）：142-146.
[5] 赵超，于宁楼，戴伟，等.银湖夏季叶绿素a与水质因子的相关分析及富营养化评价[J].安徽农业科学，2010，38（32）：18252-18254.
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[7] 邹华，阮文权，陈坚.硝酸盐作为生物除磷电子受体的研究[J].环境科学研究，2002，15（3）：38-41.
[8] PANT H K，REDDY K R，LEM ON E.Phosphorus retention capacity of root bed media of subsurface f low constructed wetlands[ J ].Ecological engineering，2001，17（4）：345-355.
[9] 黄文钰.中国主要湖泊叶绿素与总磷关系[J].污染防治技术，1997，10（1）：11-12.