鄱陽湖水體懸浮有機(jī)質(zhì)碳氮同位素分布特征及來源探討

王毛蘭,張丁苓, 賴建平,胡珂圖,賴勁虎(1.南昌大學(xué)鄱陽湖環(huán)境與資源利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西 南昌 330047；2.南昌大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院,江西 南昌 330031)

鄱陽湖水體懸浮有機(jī)質(zhì)碳氮同位素分布特征及來源探討

王毛蘭1,2*,張丁苓1,2, 賴建平1,2,胡珂圖1,2,賴勁虎1,2(1.南昌大學(xué)鄱陽湖環(huán)境與資源利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西 南昌 330047；2.南昌大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院,江西 南昌 330031)

通過對(duì)鄱陽湖及其入湖河流(贛江、撫河、信江、修水及饒河)水體懸浮有機(jī)質(zhì)碳、氮同位素含量的測(cè)定,分析了鄱陽湖及其入湖河流水體懸浮有機(jī)質(zhì)碳同位素(δ13CPOM)和氮同位素(δ15NPOM)時(shí)空分布特征,探討了其水體懸浮有機(jī)質(zhì)和氮素來源.結(jié)果表明,鄱陽湖區(qū)枯水期δ13CPOM、δ15NPOM值分布范圍分別為-26.59‰～-24.91‰(n=9)和 5.88‰～17.49‰(n=9),豐水期分別為-27.10‰～-25.88‰(n=9)和2.99‰～19.69‰(n=9);入湖河流水體枯水期δ13CPOM、δ15NPOM值變化范圍分別為-27.79‰～-25.22‰(n=6)和2.87‰～9.26‰(n=6),豐水期分別為-28.07‰～-26.02‰(n=6)和2.12‰～8.75‰(n=6).有機(jī)質(zhì)來源分析表明:C3植物是鄱陽湖區(qū)及其入湖河流水體懸浮有機(jī)質(zhì)的主要來源;而氮素來源比較復(fù)雜,在不同季節(jié)和不同的地點(diǎn)也不盡相同,生活污水、化肥及其土壤流失氮是鄱陽湖區(qū)水體懸浮顆粒物氮素的3種主要來源;化肥、陸源有機(jī)質(zhì)及其土壤流失氮是其入湖河流水體懸浮顆粒物氮素的3種主要來源.

鄱陽湖；懸浮有機(jī)質(zhì)；碳同位素；氮同位素；物質(zhì)來源

懸浮顆粒有機(jī)質(zhì)(POM)是水生生態(tài)系統(tǒng)中許多消費(fèi)者的重要食物來源[1],與生態(tài)系統(tǒng)的各個(gè)重要環(huán)節(jié)密切相關(guān)[2],是各種養(yǎng)分(C、N等)循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[3].自然條件下,水環(huán)境中的有機(jī)質(zhì)來源主要由水體自身有機(jī)質(zhì)(如大型水生植物、浮游生物等)及異源有機(jī)質(zhì)(如陸生植物碎屑和土壤有機(jī)質(zhì)等)組成[4-6].不同來源有機(jī)質(zhì)其穩(wěn)定氮同位素值反映了外源與內(nèi)源有機(jī)物在POM中的相對(duì)比例[4].研究懸浮有機(jī)質(zhì)碳、氮同位素的變化是揭示水生態(tài)系統(tǒng)有機(jī)質(zhì)碳、氮來源的重要手段之一[7].根據(jù)不同來源懸浮顆粒有機(jī)質(zhì)具有特定的碳、氮同位素值變化范圍,可對(duì)有機(jī)質(zhì)的物源進(jìn)行判別[8-9].湖泊有機(jī)質(zhì)碳同位素是湖泊初級(jí)生產(chǎn)力變化的有效指示計(jì),能有效指示水生生態(tài)系統(tǒng)初級(jí)生產(chǎn)力變化和有機(jī)碳在生態(tài)系統(tǒng)中的來源及其變化規(guī)律[4].

氮同位素不僅可以示蹤有機(jī)質(zhì)來源,而且能夠反映氮來源及氮循環(huán)過程中相關(guān)的生物地球化學(xué)循環(huán)過程,是指示湖泊系統(tǒng)內(nèi)部氮循環(huán)過程中相關(guān)生物地球化學(xué)過程的重要工具[10-11].對(duì)懸浮物氮同位素進(jìn)行研究,也為營養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)移過程的研究提供了工具[12].同時(shí),它還能夠?yàn)閰R水區(qū)域內(nèi)天然和人為活動(dòng)保留較為詳細(xì)和完整的信息[13-14].近年來,越來越多的研究采用兩種或多種同位素對(duì)水環(huán)境中的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行示蹤,倪兆奎等

[15]運(yùn)用穩(wěn)定同位素技術(shù),研究了洱海不同季節(jié)、不同河流水體懸浮顆粒物中有機(jī)碳、氮的來源,并探討了其與流域環(huán)境和人類活動(dòng)之間的關(guān)系.李慧垠等[16]運(yùn)用穩(wěn)定碳、氮同位素技術(shù)分析了北京市水源地水體顆粒物有機(jī)質(zhì)來源;Xu等

[17]研究了撫仙湖和星云湖顆粒態(tài)有機(jī)碳、氮同位素分布特征,揭示了貧、富營養(yǎng)湖泊同位素的差異;王靜等[18]利用顆粒態(tài)有機(jī)物穩(wěn)定氮同位素比值的季節(jié)及水體剖面變化,示蹤了紅楓湖和百花湖湖泊氮源變換以及氮在湖泊內(nèi)部的生物地球化學(xué)過程.王毛蘭等[19]利用碳、氮同位素研究了鄱陽湖及其支流表層沉積物有機(jī)質(zhì)的來源.

鄱陽湖是我國最大的淡水湖泊,位于江西省北部,長(zhǎng)江中下游,與贛江、撫河、信江、饒河、修水五條河流尾閭相接,調(diào)蓄后經(jīng)湖口注入長(zhǎng)江,是一過水性、吞吐型湖泊,流域面積占整個(gè)江西省總面積的 97%.鄱陽湖水體輸入主要來源于其支流,五大支流贛江、撫河、修水、信江、饒河入湖水量所占百分比分別為55%、12.1%、9.2%、14.4%、9.3%.多年統(tǒng)計(jì)資料表明,鄱陽湖流域多年平均年進(jìn)湖沙量2104.2萬t,其中87.2%來自于“五河”[20].經(jīng)由入湖口輸送的顆粒物質(zhì)進(jìn)入鄱陽湖后,發(fā)生一系列遷移、轉(zhuǎn)化過程,對(duì)碳、氮的生物地球化學(xué)循環(huán)和鄱陽湖的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生重要影響.顆粒態(tài)有機(jī)碳和顆粒態(tài)氮是河流輸送營養(yǎng)鹽的主要形態(tài)之一,懸浮泥沙是顆粒態(tài)營養(yǎng)鹽和污染物的重要載體,河流中 90%以上營養(yǎng)物質(zhì)來自泥沙中有機(jī)物的分解[21].因此深入了解鄱陽湖水體懸浮有機(jī)質(zhì)分布特征及其來源,是了解鄱陽湖水體營養(yǎng)鹽負(fù)荷和源頭控制營養(yǎng)鹽輸入量的關(guān)鍵步驟.本文通過對(duì)鄱陽湖水體懸浮顆粒物中δ13CPOM及δ15NPOM值的測(cè)定,探討了鄱陽湖水體懸浮有機(jī)質(zhì)碳氮同位素時(shí)空分布特征,揭示了不同季節(jié)水體懸浮顆粒物中有機(jī)碳、氮的來源,以期為有效控制鄱陽湖污染負(fù)荷提供基礎(chǔ)．

1 材料與方法

1.1 樣品采集

圖1 鄱陽湖區(qū)采樣點(diǎn)示意Fig.1 The sampling sites in Poyang Lake

樣品采集工作于2011年11月初和2012年5月底進(jìn)行,由于近年來鄱陽湖水位的異常,2011年11月鄱陽湖已提前進(jìn)入枯水期,2012年5月已提前進(jìn)入豐水期.共采集了15個(gè)水體懸浮顆粒物樣品,采樣點(diǎn)分別位于鄱陽湖主航道及各主要支流的入湖河口,見圖 1.使用深水采樣器進(jìn)行水樣采集,根據(jù)不同季節(jié)懸浮物濃度不同而視需要采集1L到5L左右水樣.采集后的水樣使用預(yù)先在500℃下灼燒 4h左右的玻璃纖維濾膜(Whatman GF/F,0.7μm,47mm) 過濾以收集懸浮顆粒物,濾膜避光冷藏,過濾后的水樣裝入聚乙烯瓶中保存.過濾后的濾膜用冷凍干燥機(jī)干燥后稱重,稱重后滴加1mol/L的鹽酸浸濕濾膜,放入盛有濃鹽酸的干燥器中反應(yīng)24h以除去樣品中的無機(jī)碳,然后反復(fù)用蒸餾水沖洗樣品直至pH值為中性后再將其冷凍干燥,用于測(cè)定δ13C、δ15N.

1.2 分析測(cè)試方法

經(jīng)過上述處理后的樣品在國家海洋局第三海洋研究所用元素分析儀(Flash EA 1112HT)和同位素質(zhì)譜儀(Delta V advantage)聯(lián)用測(cè)定有機(jī)碳、氮的含量及穩(wěn)定同位素組成,計(jì)算公式為:

式中:13C/12C和15N/14N 分別對(duì)應(yīng)于國際標(biāo)準(zhǔn)ViennaPDB與大氣中的氮標(biāo)準(zhǔn),分析誤差為＜0.2‰.樣品的C/N比值可由測(cè)定的總有機(jī)碳含量與總氮含量計(jì)算得到.

現(xiàn)場(chǎng)用便攜式多參數(shù)儀測(cè)定水溫,溶解氧(DO),pH和電導(dǎo)率等參數(shù),葉綠素 a含量現(xiàn)場(chǎng)用哈希便攜式葉綠素測(cè)定儀測(cè)定,透明度采用賽氏盤法進(jìn)行測(cè)定[22].

采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)方法處理數(shù)據(jù),運(yùn)用 SPSS 18.0、sigmaplot6.0進(jìn)行因子的相關(guān)分析和制圖.

2 結(jié)果與討論

2.1 研究區(qū)環(huán)境因子基本理化性質(zhì)

研究區(qū)水體基本理化性質(zhì)見表 1,由表 1可知,鄱陽湖區(qū)水體呈中性偏堿性,枯水期 pH值高于豐水期,豐水期各采樣點(diǎn)pH值差異不大, 其變化范圍為6.73～7.04,枯水期各采樣點(diǎn)pH值變化范圍為7.04～8.17.DO含量豐水期高于枯水期,豐水期變化范圍為 7.5～11.33mg/L,枯水期為 6.22～9.89mg/L,龍口港處DO含量最低,枯水期透明度明顯低于豐水期.葉綠素 a(Chl a)含量枯水期變化范圍為0.23～1.94μg/L,平均值為0.50μg/L,豐水期變化范圍為0.28～0.83μg/L,平均值為0.45μg/L.各入湖河流水體枯水期偏堿性,豐水期各入湖河流水體中性偏堿性.DO含量各河流差異比較大,枯水期最低值出現(xiàn)在饒河,其值為5.97mg/L,而豐水期最低值出現(xiàn)在贛江南支, 其值為 4.24mg/L,最高值出現(xiàn)在修水, 其值為 8.98mg/L.各河流透明度差值也比較大,枯水期最低值出現(xiàn)在贛江北支和饒河,為 11cm,最高值出現(xiàn)在修水,為 69cm.豐水期各河流透明度均比枯水期高,最低值也出現(xiàn)在贛江北支,為 20cm,最高值出現(xiàn)在信江,為86cm.河流透明度總體上比鄱陽湖區(qū)水體透明度高.各河流葉綠素a含量相差比較大,枯水期變化范圍為 0.15～2.87μg/L,修水最小,贛江南支最大;豐水期變化范圍為0.28～0.89μg/L,贛江北支最小,撫河最大.

相關(guān)研究表明,葉綠素a的變化可以反映水體初級(jí)生產(chǎn)力的變化[23],而δ13CPOM的季節(jié)性變化與初級(jí)生產(chǎn)力有關(guān)[24-25].本文通過對(duì)葉綠素 a和δ13CPOM和 δ15NPOM值之間的相關(guān)性分析表明,鄱陽湖水體枯水期 δ13CPOM與葉綠素 a(r=-0.617, P=0.014)之間具有顯著相關(guān)性,豐水期 δ13CPOM與葉綠素 a(r=-0.449,P=0.093)之間具有一定的相關(guān)性,且在0.1水平上顯著相關(guān).而枯水期δ15NPOM與葉綠素a(r=0.221,P=0.429)、豐水期δ15NPOM與葉綠素 a(r=-0.245,P=0.379)之間均不存在顯著的相關(guān)關(guān)系,因此初級(jí)生產(chǎn)力有可能是鄱陽湖水體懸浮有機(jī)質(zhì)碳同位素季節(jié)性變化的主要原因.

2.2 鄱陽湖區(qū)水體懸浮有機(jī)質(zhì)碳同位素及來源

鄱陽湖區(qū)水體懸浮顆粒有機(jī)質(zhì)碳同位素組成季節(jié)性變化不明顯,δ13CPOM枯水期分布范圍為-26.59‰～-24.91‰,均值為-25.71‰;豐水期為-27.10‰～-25.88‰,均值為-26.52‰,δ13CPOM季節(jié)性變化幅度為 2.19‰.在各采樣點(diǎn)水體懸浮有機(jī)質(zhì)總體上表現(xiàn)出豐水期碳同位素值偏“負(fù)”,枯水期偏“正”的特點(diǎn),見圖 2.這是由于夏季溫度較高,水生生物生長(zhǎng)比較旺盛,水生生物在利用水中溶解的無機(jī)碳進(jìn)行光合作用時(shí)引起了同位素分餾,導(dǎo)致 δ13C下降[26].鄱陽湖水體枯水期透明度明顯低于豐水期,較低的透明度會(huì)抑制浮游植物生長(zhǎng)

[27],從而導(dǎo)致外源有機(jī)物對(duì)水體懸浮顆粒有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)較大,水體懸浮顆粒有機(jī)質(zhì)中外源有機(jī)物的δ13C比浮游植物高[28-30],因此δ13CPOM在枯水期偏“正”與較高的外源有機(jī)物比例也有一定的關(guān)系.空間分布上,主航道從上游三江口至下游湖口, δ13CPOM沒有很明顯的空間分布特征,豐水期上游三江口處δ13CPOM值最低,星子處最高.三江口處鄱陽湖內(nèi)有大面積蘆葦,在春、夏季生長(zhǎng)比較旺盛,其光合作用導(dǎo)致同位素分餾,因此豐水期其δ13CPOM值最“負(fù)”;星子縣水土流失比較嚴(yán)重,導(dǎo)致其外源有機(jī)質(zhì)比例增加從而使其δ13CPOM更“正”.在枯水期龍口港處δ13CPOM明顯低于其它點(diǎn),周溪處最高,而中下游處都昌至湖口δ13CPOM值差異不大,表明了其有機(jī)質(zhì)來源的一致性.

表1 研究區(qū)水質(zhì)基本參數(shù)Table 1 General characteristics of water samples in Poyang Lake

圖2 鄱陽湖區(qū)水體懸浮有機(jī)質(zhì)碳、氮同位素值季節(jié)性變化Fig.2 Seasonal variation of δ13C and δ15N value in particulate organic matters in Poyang Lake

天然水體中有機(jī)質(zhì)主要有自生有機(jī)質(zhì)和外 源有機(jī)質(zhì)兩種來源,不同的物質(zhì)具有各自特定的碳、氮同位素信號(hào):δ13C能夠較好地反映在光合作用過程中碳的同化作用及碳源同位素的組成

[31];而δ15N能反映沉積物有機(jī)質(zhì)的來源是基于陸生和水生系統(tǒng)固氮的途徑差異[32].一般認(rèn)為,δ13C范圍為-30‰～-23‰, C4植物的δ13C范圍為-17‰～-9‰[33],內(nèi)源有機(jī)質(zhì) δ13C 為-22‰～-19‰[34],混合有機(jī)質(zhì)(即陸源和水生來源混合體) δ13C處于- 22‰～-16‰之間[35]．對(duì)于以自生有機(jī)質(zhì)為主的湖泊,浮游植物比沉水植物的碳同位素值低[36].從圖3可以看出,枯水期、豐水期鄱陽湖區(qū)各采樣點(diǎn)水體懸浮顆粒物的δ13C均較為接近,處于 C3植物范圍內(nèi),因此認(rèn)為鄱陽湖水體懸浮有機(jī)質(zhì)主要來源于C3植物的貢獻(xiàn).

圖3 鄱陽湖區(qū)水體懸浮顆粒物的δ13C 分布Fig.3 Spatial distribution of δ13C in particulate organic matters in Poyang Lake

2.3 入湖河流水體懸浮有機(jī)質(zhì)碳同位素及來源

鄱陽湖各入湖河流水體懸浮有機(jī)質(zhì)碳同位素季節(jié)變化特征不明顯,枯水期 δ13CPOM變化范圍為-27.79‰～-25.22‰,豐水期變化范圍為-28.07‰～-26.02‰,季節(jié)性變化幅度為2.85‰.豐水期和枯水期其值相差不大,總體上表現(xiàn)出枯水期偏“正”的特征,這與鄱陽湖區(qū)δ13C值變化特征相似.只有修水枯水期 δ13CPOM值比豐水期δ13CPOM值偏“負(fù)”(圖 4),修水河流經(jīng)的永修縣是個(gè)棉花大縣,而樣品采集季節(jié)正好是棉花收割時(shí)期,大量棉花秸稈等被扔進(jìn)河流,而棉花正好是C3植物,從而導(dǎo)致這個(gè)時(shí)期修水河流水體C3植物來源有機(jī)質(zhì)貢獻(xiàn)增加,因此其枯水期 δ13CPOM值偏“負(fù)”.各入湖河流同一水期的δ13C值無顯著差異,這與河流的有機(jī)質(zhì)來源相似有關(guān).贛江北支在枯水期和豐水期 δ13CPOM均高于其他河流,而贛江南支處在枯水期和豐水期均最低.贛江北支屬泥沙質(zhì)沖積平原,由于過度圍墾,造成草根植物缺少,水土流失,導(dǎo)致河流水體陸源有機(jī)質(zhì)貢獻(xiàn)增加,因此其 δ13CPOM更“正”;而贛江南支下游流經(jīng)的蔣巷鎮(zhèn)是南昌重要的農(nóng)副產(chǎn)品生產(chǎn)基地,有全省最大的個(gè)體優(yōu)質(zhì)稻種植基地,因此贛江南支水體 C3植物來源有機(jī)質(zhì)比例比其他河流高,δ13CPOM值更“負(fù)”.從圖 5可以看出,各入湖河流水體懸浮有機(jī)質(zhì)δ13C均處于C3植物范圍內(nèi),說明各入湖河流水體懸浮有機(jī)質(zhì)主要來源于C3植物,且沒有季節(jié)性差異.

2.4 鄱陽湖區(qū)水體懸浮有機(jī)質(zhì)氮同位素及來源

鄱陽湖區(qū)水體懸浮顆粒有機(jī)質(zhì)中δ15NPOM值枯水期變化范圍為 5.88‰～17.49‰,豐水期δ15NPOM變化范圍為2.99‰～19.69‰,大部分點(diǎn)位表現(xiàn)為枯水期δ15NPOM值高于豐水期(圖2).枯水期都昌處 δ15NPOM值最大,最小值出現(xiàn)在三江口,其他采樣點(diǎn) δ15NPOM值相差不大.豐水期星子處δ15NPOM值最大,龍口港處最低,三江口和老爺廟處δ15NPOM值也相對(duì)較低.

天然水體懸浮顆粒物中的氮主要來源于土壤流失、農(nóng)業(yè)化肥、生活污水、動(dòng)物排泄和植物死亡等.由于不同來源的含氮物質(zhì)具有不同的氮同位素信號(hào),因此,可以通過對(duì)天然水體中懸浮顆粒物穩(wěn)定氮同位素組成的變化來示蹤氮的來源.土壤流失氮的δ15N為3‰～8‰[37],人工合成肥料的 δ15N為- 4‰～4‰[38-39],人類和動(dòng)物排泄的廢物中的硝酸鹽的δ15N為10‰～20‰[40-41],大氣沉降NO3--N的δ15N為0.2‰～0.8‰,陸源有機(jī)質(zhì)的δ15N值的范圍為-10‰～10‰,平均值為2‰[42].水源性有機(jī)質(zhì)的 δ15N 較高,其平均值約為6.5‰[43-44].

圖4 入湖河流水體懸浮有機(jī)質(zhì)碳、氮同位素值季節(jié)性變化Fig.4 Seasonal variation of δ13C and δ15N value in particulate organic matters in the main tributaries of Poyang Lake

從圖 6可以看出,枯水期鄱陽湖水體懸浮有機(jī)質(zhì)氮源有2種情況:龍口港和都昌處δ15N值位于生活污水范圍內(nèi),表明此點(diǎn)位水體懸浮顆粒物氮主要來源于生活污水.龍口港為饒河入湖處,地處饒河段的鄱陽縣漁業(yè)養(yǎng)殖比較發(fā)達(dá),養(yǎng)殖廢水是其氮素的主要來源,因此加強(qiáng)養(yǎng)殖廢水的管理對(duì)于控制其水體氮污染負(fù)荷具有重要意義;其他點(diǎn)位水體懸浮顆粒物氮主要來源于土壤流失氮.豐水期鄱陽湖水體懸浮有機(jī)質(zhì)氮源有3種情況:星子處δ15N值高達(dá) 19.69‰,說明其懸浮顆粒物氮主要來源于生活污水,這與星子縣發(fā)達(dá)的畜禽養(yǎng)殖有很大關(guān)系;三江口、龍口港、老爺廟及吳城處懸浮顆粒物氮主要來源于人工合成肥料;康山、周溪、都昌及湖口處主要來源于土壤流失氮.從上述結(jié)果可以看出,一半以上的采樣點(diǎn)懸浮顆粒物氮主要來源于土壤有機(jī)質(zhì),說明外源是鄱陽湖水體懸浮顆粒物氮的主要來源.鄱陽湖流域水土流失嚴(yán)重[45]是其懸浮顆粒物氮來源為土壤有機(jī)質(zhì)的主要原因之一.因此加強(qiáng)鄱陽湖區(qū)水土保持對(duì)于控制鄱陽湖氮負(fù)荷起關(guān)鍵作用.

圖5 鄱陽湖入湖河流水體懸浮顆粒物的δ13C分布Fig.5 Spatial distribution of δ13C in particulate organic matters in the main tributaries of Poyang Lake

鄱陽湖水體δ13CPOM和δ15NPOM季節(jié)性變化幅度均小于溫帶和寒帶的一些湖泊[6,31].Gu等

[6,46]的研究發(fā)現(xiàn),受緯度及懸浮有機(jī)質(zhì)組成的影響,δ13CPOM及δ15NPOM的季節(jié)性變化幅度在高緯度的富營養(yǎng)化湖泊較大,而在低緯度的貧中營養(yǎng)化湖泊較小.鄱陽湖屬于亞熱帶濕潤性季風(fēng)型氣候,為中營養(yǎng)型水體[47],而POM 在貧中營養(yǎng)型水體中非生物有機(jī)質(zhì)所占的比例較高[6],非生物有機(jī)物對(duì)環(huán)境因子的變化如光照、溫度等不敏感,因此 δ13CPOM及 δ15NPOM的季節(jié)性變化幅度較小[46].

圖6 鄱陽湖區(qū)水體懸浮顆粒物的δ15N分布Fig.6 Spatial distribution of δ15N in particulate organic matters in Poyang Lake

2.5 入湖河流水體懸浮有機(jī)質(zhì)氮同位素及來源

各入湖河流水體枯水期δ15NPOM變化范圍為2.87‰～9.26‰,豐水期為 2.12‰～8.75‰,季節(jié)性變化幅度為7.14‰.由圖4可知,信江、修水入湖口水體豐水期 δ15NPOM值大于枯水期,而饒河和贛江南支枯水期δ15NPOM值更“正”,撫河和贛江北支豐水期和枯水期 δ15NPOM值相差不大.在所有河流中贛江南支δ15NPOM值最小.從圖7可以看出,枯水期入湖河流水體懸浮有機(jī)質(zhì)氮源有3種情況:贛江南支和信江 δ15NPOM處于化肥和陸源有機(jī)質(zhì)范圍內(nèi),推斷其懸浮顆粒有機(jī)質(zhì)氮主要來源于化肥;撫河、修水和贛江北支懸浮顆粒有機(jī)質(zhì)氮主要來源于土壤流失氮;饒河主要來源于陸源有機(jī)質(zhì).豐水期入湖河流水體懸浮有機(jī)質(zhì)氮源有3種情況:贛江南支δ15NPOM為2.12‰,主要來源于化肥;贛江北支主要來源于陸源有機(jī)質(zhì);撫河、修水、信江和饒河主要來源于土壤流失氮.

圖7 鄱陽湖入湖河流水體懸浮顆粒物的δ15N分布Fig.7 Spatial distribution of δ15N in particulate organic matters in the main tributaries of Poyang Lake

3 結(jié)論

3.1 鄱陽湖區(qū)水體懸浮顆粒有機(jī)質(zhì)碳同位素組成季節(jié)性變化不是很明顯,枯水期 δ13CPOM值分布 范 圍 為 -26.59‰～-24.91‰,豐 水 期 為-27.10‰～-25.88‰;總體上表現(xiàn)出豐水期碳同位素值偏“負(fù)”,枯水期偏“正”的特征;其水體懸浮有機(jī)質(zhì)主要來源于C3植物的貢獻(xiàn).

3.2 入湖河流水體懸浮有機(jī)質(zhì)碳同位素枯水期δ13CPOM變化范圍為-27.79‰～-25.22‰,豐水期為-28.07‰～-26.02‰, 總體上表現(xiàn)出枯水期偏“正”的特征,與鄱陽湖區(qū)水體懸浮有機(jī)質(zhì)來源相似,其水體懸浮有機(jī)質(zhì)也主要來源于C3植物.

3.3 鄱陽湖區(qū) δ15NPOM值枯水期變化范圍為5.88‰～17.49‰,豐水期 δ15NPOM變化范圍為2.99‰～19.69‰,其懸浮顆粒物氮來源不同季節(jié)不同點(diǎn)位差異性比較大,豐水期除龍口港和都昌來源生活污水外,其他點(diǎn)位均來源土壤流失氮;枯水期星子處來源于生活污水,三江口、龍口港、老爺廟及吳城處主要來源于人工合成肥料,其他點(diǎn)位主要來源土壤流失氮.

3.4 各入湖河流水體枯水期 δ15NPOM變化范圍為 2.87‰～9.26‰,豐水期為 2.12‰～8.75‰;枯水期贛江南支和信江懸浮顆粒有機(jī)質(zhì)氮主要來源于化肥,饒河主要來源于陸源有機(jī)質(zhì),其它河流主要來源于土壤流失氮;豐水期贛江南支主要來源于化肥,贛江北支主要來源于陸源有機(jī)質(zhì),而撫河、修水、信江和饒河主要來源于土壤流失氮.

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Distribution and sources of stable organic carbon and nitrogen isotopes in suspended particulate organic matter of Poyang Lake

WANG Mao-lan1,2*, ZHANG Ding-ling1,2, LAI Jian-ping1,2, HU Ke-tu1,2, LAI Jin-hu1,2(1.The Key

Laboratory of Poyang Lake Environment and Resource Utilization Ministry of Education, Nanchang University, Nanchang 330047, China；2.School of Environmental and Chemical Engineering, Nanchang University, Nanchang University, Nanchang 330031, China). China Environmental Science, 2014,34(9)：2342～2350

Fifteen samples from the Poyang Lake and its main tributaries (Ganjiang River, Fuhe River, Xinjiang River, Xiushui River and Raohe River) were collected to analyze organic carbon and nitrogen isotopes in suspended particles. In addition, the sources of organic matter and nitrogen in the suspended particulate organic matter were analyzed. The results showed that the organic carbon isotope composition (δ13CPOM) ranged from -26.59‰ to -24.91‰(n=9) and -27.10‰ to -25.88‰ (n=9) whereas the nitrogen isotope composition (δ15NPOM) was from 5.88‰ to 17.49‰ and 2.99‰ to 19.69‰ in low water period and high water period, respectively in Poyang Lake area. In the suspended particulate organic matter of the main tributaries, the δ13CPOMvalues ranged from -27.79‰ to -25.22‰(n=6) and -28.07‰ to -26.02‰(n=6)whereas the δ15NPOMwas from 2.87‰ to 9.26‰ and 2.12‰～8.75‰ in low water period and high water period, respectively. The C3 plants were the main sources of the suspended particulate organic matter in Poyang Lake and its main tributaries. The sources of nitrogen in the suspended particulate organic matter were complex. Domestic sewage, chemical fertilizer and soil erosion were the main sources of nitrogen in the suspended particulate organic matter in the Poyang Lake. Whereas the chemical fertilizer, terrestrial organic matter and soil erosion were the main sources of nitrogen in the suspended particulate organic matter in its main tributaries.

Poyang Lake；suspended particulate organic matter；carbon isotopic；nitrogen isotopic；sources

X524

A

1000-6923(2014)09-2342-09

王毛蘭(1979-),女,江西臨川人,副教授,博士,主要從事水環(huán)境等方面的研究.發(fā)表論文20余篇.

2013-12-05

江西省自然科學(xué)基金(20114BAB213023);江西省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(贛教技字[GJJ11283]號(hào));南昌大學(xué)鄱陽湖環(huán)境與資源利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金

*責(zé)任作者, 副教授, wml2001@163.com