氮、磷对水体富营养化影响分析的区域水资源保护探索与实践

5.1　氮、磷对富营养影响

水库出现富营养化，表现为多方面的特征，水的物理性质可由色度和透明度表现。水质方面由pH值、溶解氧、化学需氧量、生化需氧量、总磷、总氮等物质含量确定富营养程度。生物方面由碳素生产力、叶绿素、底栖生物、浮游植物、浮游动物、沿岸植物等评价富营养程度。

国际经济合作与开发组织对水质富营养化的研究表明：氮、磷等营养物质的输入和富集是水体发生富营养化的最主要原因。根据对藻类化学成分进行分析研究，提出了藻类的“经验分子式”为C106H236O110N16P，利贝格最小值定律指出，植物生长取决于外界提供给它的所需养料中数量最小的一种。由此可见，在藻类分子式中所占的重量百分比最小的两种元素氮和磷，特别是磷是控制水体藻类生长的主要因素。调查结果显示：80%的湖库富营养化受磷元素制约，大约10%的湖库富营养化与氮元素有关，余下的10%的湖库与其他因素有关。

富营养化是由于一种营养物质在水体中积蓄过多而造成水体从生产能力的贫营养状态逐步向生产力高的营养化过渡的一种现象。根据水体所含营养物质以及生物学、物理学和化学参数指标，人为地划分为贫营养、中营养、富营养三种状态。贫营养是表示水体中植物性营养物质浓度最低的一种状态。贫营养水体生物生产力水平最低，水体通常是清澈透明的，溶解氧含量比较高。与贫营养水体相反，富营养水体则具有很高的氮、磷物质浓度及生物生产力水平，水体透明度下降，溶解氧含量一般比较低，水体底层甚至出现缺氧情况。中营养则是介于贫营养和富营养状态之间的过渡状态。对水体营养化的评价，是通过对产生富营养化有关物质的调查、分析，确定水体状态的过程。

对富营养化评价，通常所使用的理化指标主要有营养物质浓度、藻类所含叶绿素、水体的透明度以及溶解氧等。虽然判别标准很多，评价指标各有不同，但总磷和总氮营养物质浓度是最基本的两个指标。在从贫营养到中营养的水域中，氮和磷是藻类增长的限制因素。当氮达到0.3mg／L以上和磷达到0.02mg／L时，最适合藻类增长。由上述分析知，氮和磷是影响水体富营养程度的主要因素。

5.2　氮、磷比对水体富营养影响(www.xing528.com)

在研究氮、磷物质与水质富营养化过程中，氮、磷浓度的比值与藻类增殖有密切关系。日本湖泊科学家研究指出，当湖水的总氮和总磷浓度的比值在10∶1～15∶1的范围时，藻类生长与氮、磷浓度存在直线相关关系。随着研究的深入，确定出湖水的总氮和总磷浓度的比值在12∶1～13∶1时最适宜于藻类增殖。若总氮和总磷浓度之比小于此值时，则藻类增殖可能受到影响。如表2是1991～2000年朱庄水库水体中总氮和总磷所占比例情况。

表2　朱庄水库水质营养物质总氮、总磷比例计算成果表

通过评价分析，1991～1995年水库水质的氮、磷比只有1993年汛期为9∶1，其余时段在20∶1～142∶1之间，1996～2000年氮、磷比在144∶1～330∶1之间，从总体变化趋势分析，总磷浓度呈减小趋势，总氮浓度呈增加趋势。

对于富营养化评价，总氮和总磷的负荷值，国际通用标准为，贫营养状态：总氮小于0.2mg／L；总磷小于0.02mg／L。富营养状态：总氮大于0.2mg／L；总磷大于0.02mg／L。水库水体中总氮小于0.2mg／L，而总磷浓度小于0.02mg／L时，水体不会发生富营养状态，朱庄水库水体总氮浓度任何时期都大于0.2mg／L，而总磷浓度1996年以前均大于标准值，1997年以后均小于标准值。

通过对氮、磷比和氮、磷最低标准值约束条件分析，两个条件都制约了水质发生富营养状态。由分析结果可以看出，朱庄水库营养物质总氮比较充足，富营养化程度依赖磷的含量，朱庄水库属于磷限制型水库，所以，防治水库富营养化的根本措施是控制水库流域内磷的排入量。