一般地,把氨氮浓度作为河流水质的限制性指标,而在考虑湖泊水质时,则把总氮作为营养指数的核心指标,这种指标选取上的区别,是什么原因呢?
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原因一:氨氮对河流生态有较强的破坏能力
1.氨氮会快速消耗溶解氧。氨氮进入河流后,会被硝化细菌迅速氧化为亚硝酸盐(NO₂⁻)和硝酸盐(NO₃⁻)。NH4++2O2→NO3−+2H++H2O(耗氧量:4.57 mg O₂/mg NH₄⁺)此过程需要大量消耗水体中的溶解氧,溶解氧的降低可能造成鱼类等河流生物的窒息死亡。溶解氧低于2mg/L时,多数水生生物无法存活。
2.氨氮具有生物毒性。氨氮在水中存在平衡态:NH₄⁺(低毒)⇌NH₃(剧毒)。NH₃对鱼类会造成危害:破坏鳃组织,阻碍氧气交换;损伤神经系统,导致行为异常甚至死亡;对幼鱼和卵的毒性更强(0.02~0.1mg/LNH₃即可致死)。
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原因二:湖泊因水体交换弱而易造成富营养化,河流的水动力强不易造成富营养化。
总氮包括氨氮、硝氮(NO2-、NO3-)、有机氮等各类氮素,而这些氮素正是植物、微生物生长的营养元素。如果说河流是“流动的生命线”,氨氮如同水体的“急性毒药”,必须优先防控;而湖泊则是“静止的容器”,总氮则是滋养水华的“慢性营养库”,需长期管控。
具体来说,湖泊流动性弱,水体更新缓慢(滞留时间长)。氮污染物进入后容易在湖盆内滞留、积累。湖泊就像一个巨大的“反应器”,营养物质有充足的时间参与复杂的生物地球化学循环,尤其是促进藻类等水生植物的生长。所以对湖泊水质来说,评价的首要目标是富营养化。
也就是说过量的氮输入,会导致湖泊富营养化,进而导致藻类和水生植物过度繁殖,引发一系列生态问题,如水体透明度下降、溶解氧耗尽、有害藻华、生物多样性降低、产生异味毒素等。
然而,河流的水动力强,水体流速快(通常>0.1m/s),污染物停留时间短(小时至天级)。氮污染物进入河流后,很快会被水流稀释、输送走,不易造成富营养化。
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原因三:氨氮易于追踪溯源,适合河流水质管控。
氨氮主要来自点源污染,如污水处理厂排水、工业废水、畜禽养殖废水等,作为一种“即时污染”的标志物,可以反映近期排放情况,帮助快速锁定污染源。而总氮则包含农业面源(化肥淋溶)贡献,溯源难度大。
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