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1、衡水湖水体富营养化状况及防治措施周振昉（河北省衡水水文水资源勘测局，河北 衡水 053000）摘要：衡水湖是华北平原具有独特自然景观的国家级湿地和鸟类自然保护区，富营养化问题 是衡水湖面临的一个主要问题。对衡水湖水体的主要营养物质氮、磷等水质参数的影响及循 环特征进行了分析，对水体的营养状况进行了评价，得出结论：衡水湖水体营养状况为富营 养，但基本呈逐年减轻的趋势，并提出了富营养化治理措施。关键词：衡水湖；水体；富营养化；趋势分析衡水湖位于河北省衡水市的冀州与桃城区之间，原是一片自然缓洪滞沥洼地，是冀州、 枣强、南宫、新河、广宗、威县等地沥水的归宿处，面积达几十万亩，因而被称为千顷洼1。 衡水
2、湖控制流域面积1654 km2，分布有5条汇流河（渠）道，这些河（渠）分别是冀吕渠、冀午 渠、冀枣渠、冀南渠、西沙河。汛期降雨产生的径流通过几条河（渠）汇流至衡水湖。2000 年 7 月，河北省人民政府批准建立衡水湖湿地和鸟类自然保护区，面积达 18787hm2。 2003年6月，国务院批准衡水湖晋升为国家级自然保护区，是华北平原目前唯一的国家级湿 地和鸟类自然保护区，具有独特的自然景观。衡水湖也是衡水市重要的水源地，其供水安全 性与该区生态环境功能建设密切相关。水体的富营养化是由于受到生活污水、工业废水、农灌排水、降雨径流等的污染，使水 体中营养盐浓度过高从而造成水体从生产力低的贫营养状态逐
3、步向生产力高的富营养状态变 化，促使藻类等浮游生物和低级水生植物异常增殖而造成的。富营养化问题也是衡水湖面临 的一个主要问题。为研究衡水湖水质变化情况，选取衡水湖洼内（闸上）、冀县（闸下）、小库（闸上）三个水质监测站点2006年2010年5年来的常规监测数据作为评价依据。这3个站点分别位 于衡水市彭杜乡大赵村、冀州市冀州镇南关村及冀州市魏屯乡魏屯村。衡水湖洼内（闸上）采样点2006年监测6次（双月监测），2007年监测8次（28月双月监测、912月每月监 测），20082010年每年监测12次（每月监测），冀县（闸下）、小库（闸上）20062010年 均每年监测 6 次（双月监测）。该数据均由
4、河北省水环境监测中心衡水分中心监测，所监测的 水质资料能基本反映衡水湖的水质情况。为了凸显年际变化规律，将断面年均值作为分析衡 水湖富营养化状况采用的数据。1水体中氮、磷等水质指标的影响及循环1.1 水温水的理化性质与水温有密切关系。水中溶解性气体如O、CO等的溶解度，水中生物和微22生物的活动，盐度、 PH 值等都受水温变化的影响。水温是影响水体自净作用的因素之一。水温升高会引起水的多种理化性质的变化，其中最受关注的是水中溶解氧的变化。研究 表明，水温与溶解氧的相关系数相当高（有三个水库的数据表明，相关系数高达 0.870.98）。 当水温从0C升高到40C时，水温与DO含量呈负相关。水温每
5、升高6oC10oC, DO值要减少 0.53.0mg/L。此外，水温升高导致水体密度下降，水色变浊，透明度降低，水质矿物化加 强；加快各种化学反应的速度；增加水体氨、氮、氯及重金属的毒副作用；使总磷、总氨含 量偏高，加重水体的富营养进程2。1.2 溶解氧溶解氧是水体与大气交换或经化学、生物化学反应后溶解于水体中的分子态氧。洁净的 地面水溶解氧一般接近饱和。当藻类繁殖时溶解氧可呈过饱和。如水体受有机或无机还原性 物质污染可使溶解氧降低。当大气中的氧还来不及补充时，水中溶解氧逐渐降低，以致趋近 于零，此时厌氧菌繁殖，水质恶化。溶解氧对水质的影响：水体溶解氧影响水质及底泥的氧化还原件。溶解氧含量高，
6、水质 底泥呈氧化状态；溶解氧含量低，呈还原状态。随着氧化还原反应的进行，水质物质的存在 形 式及迁移能力改变。水库水体溶解氧含量较高，饱和度在 90%以上，有利于氧化反应进行3。溶解氧影响好氧、厌氧微生物的活动与分布。溶解氧含量高，好氧生物发展，氧化分解 有机物比较迅速，最终产物为C0、HO、N0、S0、P0，对生物无害；溶解氧含量低，厌氧性22343微生物生长，分解有机物速度慢，产物多为还原态，如HS、NH、CH等，对水生生物有毒害234作用或不良影响4。溶解氧变化间接影响pH值，使含钙、镁、铁、锰等盐类沉淀或溶解。1.3 高锰酸盐指数富营养化水体在强烈的光合作用下产生大量的有机体，使水体的
7、化学耗氧量明显增高。 高锰酸盐指数与溶解氧有着密切的关系，是水体受还原性无机和有机物污染程度的一项综合 指标。1.4 氮和磷氮和磷都是水中生物的主要营养物质。水体中的氮以有机氮和无机氮的形态出现。其中无机氮包括氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐 氮等。当水体中溶解氧含量充沛，pH值在7.5以上，水温适宜时，有机氮经水解作用部分降 解，部分转化为氨氮；氨氮在自养性的亚硝化杆菌作用下一部分被降解，一部分被氧化成为 亚硝酸盐氮：NH +3/20 NO -+2H+H O4 2 2 2亚硝酸盐氮在硝化杆菌作用下，同样被部分降解，部分氧化为硝酸盐氮：NO-+1/2ONO-223当水体中溶解氧亏损到一定程度时，硝酸盐
8、氮被反硝化细菌作用，部分还原成亚硝酸盐 氮，放出氧为其他耗氧物质所利用，部分成为氮分子进入大气；亚硝酸盐氮由于同样的原因 部分还原成氨氮，部分作为非离子氨的气体逸出。硝化反应最适宜的温度是1525C之间， 最适宜的pH值为6.58.0 （中性或弱碱性环境），如水温和PH值不适宜时，硝化作用不明 显，反应时间将大大推迟5。氨氮由浮游生物死亡的有机腐殖质而产生，而氨氮、亚硝酸盐 氮和硝酸盐氮又为浮游植物所吸收，从而完成一个循环。通过对衡水湖水体的监测结果分析 可知，衡水湖水体的pH值除极个别测次外，全年在8.0以上，处于碱性环境，有利于硝化作 用的进行。衡水湖水体无机氮主要以氨氮和硝酸盐氮的形式存
9、在，亚硝酸盐氮的含量较低。天然水体中的磷含量不高，因此它往往是限制水体生产力发展的因素之一。细胞的新陈 代谢过程都需要磷。天然水和废水中，磷几乎都以各种磷酸盐的形式存在，包括正磷酸盐、 缩合磷酸盐（焦磷酸盐、偏磷酸盐和多磷酸盐）和有机结合的磷酸盐。它们存在于水体中、 腐殖质粒子或水生生物中。溶解于水中的磷酸盐是水生生物的主要养料。因此当水体中氮含量充分时，只要正磷酸 盐磷的浓度达到0.015mg L-i,就会出现“藻华”现象，引起水体富营养化，造成水体缺氧， 水质恶化。藻类死亡，又使水体中的氨氮浓度升高。单位水体中氮、磷的循环如图 1。死排泄图 1 单位水体中氮、磷的循环模式图2010 年衡水
10、湖水体 pH 值、溶解氧、高锰酸盐指数及氮、磷监测结果见表 1。表1 2010 年衡水湖水体溶解氧、氮、磷监测结果监测时间i月2月3月4月5月6月7月8月9月i0月ii月i2月pH 值8.58.38.58.48.68.08.88.89.29.38.88.4、溶解氧(mg L-i)洼i0.87.29.77.i8.56.3i0.93.65.i4.26.46.iY土高锰酸盐指数7.25.98.i6.46.i7.88.28.i7.28.28.37.2(mg L-1)氨氮(mg L-i)0.220.i60.390.200.i00.i30.i30.230.i70.240.380.i3亚硝酸盐氮0.0220
11、.0ii0.0060.0360.0080.0060.0050.0070.0090.0ii0.0090.008%(mg L-1)内硝酸盐氮(mg L-i)0.490.280.i90.200.550.33DL0.2i0.230.33i.960.i9总氮(mg L-i)i.340.862i.74i.06i.i4i.430.5860.9353.002.052.54i.42总磷(mg L-i)0.020.020.070.i30.050.050.030.070.040.200.040.02监测时间i月2月3月4月5月6月7月8月9月i0月ii月i2月pH 值8.48.89.39.38.88.3冀 溶解氧(
12、mg L-i)6.95.05.93.86.36.7高锰酸盐6.27.4ii.ii4.4ii.79.4指数(mg L-i)氨氮(mg L-i)0.250.250.430.420.570.i8亚硝酸盐氮0.0i20.0080.0080.0i30.0i80.0i4(mg L-i)县硝酸盐氮(mgL-i)0.2i0.230.430.ii0.i00.26总氮(mg L-i)0.7960.96ii.992.0i2.3ii.54总磷(mg L-i)0.030.030.i60.i40.090.06监测时间i月2月3月4月5月6月7月8月9月i0月ii月i2月pH 值8.38.58.48.68.28.0小 溶解氧(mg L-i)5.i7.75.55.i3.88.i高锰酸盐6.59.5ii.4i0.97.37.7指数(mg L-i)氨氮(mg L-i)0.i90.230.450.5i0.390.i9亚硝酸盐氮0.0i50.0ii0.0080.0230.0220.0i2(mg L-i)库硝酸盐氮(mgL-i)0.320.280.i70.i5i.370.24总氮(mg L-i)i.26i.48i.8ii.343.06i.84总磷(mg L-i)0.i50.03
