滇池沉積物磷滯留特征

李樂　王海芳

【摘 要】通過選取滇池4個柱狀樣沉積物樣品，研究了沉積物間隙水和上覆水磷濃度的變化特征，并探討了滇池沉積物磷的滯留效應。結果表明：滇池草海磷的滯留率僅為23.3%，遠小于外海，故草海有更大的釋放風險。

【關鍵詞】滇池；沉積物；磷形態(tài)

【Abstract】Through the Dianchi four columnar sediment samples of sediment interstitial water and overlying water and phosphorus concentration variation characteristics， and to explore the Dianchi lake sediment phosphorus retention effect. Results show that： in Caohai of Dianchi Lake phosphorus retention rate was only 23.3%， far less than the sea， so the Caohai has greater risk of release.

【Key words】Dianchi； Sediment； Phosphorus form

滇池是云南省最大的高原淡水湖，長期接納工業(yè)廢水和生活污水，湖泊沉積物的污染負荷大大增加。沉積物是湖泊營養(yǎng)的內(nèi)源，在外源減少的情況下，營養(yǎng)豐富的沉積物內(nèi)負荷在一定時間內(nèi)控制著水體的營養(yǎng)化水平[1]，沉積物對磷的滯留能力是決定湖泊自凈能力的重要因素。通過測定湖泊柱狀沉積物中間隙水和上覆水的磷濃度，對研究沉積物磷的行為特征及湖泊富營養(yǎng)化狀況具有重要意義。

1 研究區(qū)域及樣品采集

使用GPS定位在滇池設置了采樣點，將滇池草海、外海北部、中部、南部四個區(qū)域中各選取一個點。于2013年5月使用柱狀采泥器采集柱狀沉積物的樣品，現(xiàn)場切層收集表層0～20cm樣品，沉積物經(jīng)離心后得到間隙水。

2 結果與分析

2.1 沉積物間隙水和上覆水磷濃度變化

滇池草海上覆水的ρ（TP）和ρ（DOP）遠高于外海。通常磷釋放時，首先進入的是沉積物間隙水，進而向上層水-土界面和上覆水混合擴散。滇池柱狀沉積物表層間隙水中ρ（TP）均高于上覆水，這為沉積物中的磷向水體釋放提供了條件。滇池沉積物間隙水中ρ（DOP）和ρ（TP）的分布具有明顯的區(qū)域性，草海和外海北部的ρ（DOP）在0.176～0.5mg/L之間，遠高于外海中部和南部。與這些區(qū)域長年接納昆明地區(qū)生活污水和工業(yè)廢水有關，沉積物中TP北高南低的分布趨勢一致。這表明對于沉積物而言，間隙水中磷濃度的分布與水體磷濃度的分布更相關。外海中部和南部間隙水變化穩(wěn)定，其他區(qū)域幅度較大，可能與人為因素和周圍河流等外源污染相關。草海沉積物間隙水中較高的ρ（DOP）也與其所處的氧化還原狀況有關。當氧化表層出現(xiàn)時，大量的磷酸根通過鐵氧化物的吸附而滯留在沉積物中；然而當氧化層很薄或不存在時，從有機質(zhì)或鐵氧化物還原釋放出的磷就可能釋放到上覆水體中。好氧環(huán)境會促進沉積物對磷的吸附，而厭氧環(huán)境則有助于沉積物中磷的釋放。

2.2 沉積物磷的滯留效應

滇池沉積物的滯留效應，以凈埋藏通量與總沉積通量之比可得出磷的滯留率[2]，即滯留率=埋藏通量/（埋藏通量+擴散通量）×100，是評估湖泊磷生物地球化學循環(huán)作用及其生產(chǎn)力貢獻的基礎。

滇池的草海和外海、太湖和巢湖的沉積通量、擴散通量及滯留率比較可知，滇池外海沉積物磷滯留率比滇池草海、巢湖和太湖高，分別為草海、太湖和巢湖的2.61、1.23和2.07倍，而滇池草海沉積物滯留率僅為23.3%，低于巢湖和太湖，這也表明滇池草海沉積物磷釋放風險高于外海。沉積物中磷的釋放對水體磷濃度貢獻較大，這可能是草海水體磷濃度遠高于外海的原因之一。滇池外海滯留率較高的原因還可能是由于沉積物-水界面擴散邊界層（DBL）厚度高于草海，好氧條件下沉積物-水界面擴散邊界層會限制間隙水中磷向上覆水擴散[7]，當上覆水DO含量降低時，DBL變薄甚至消失，由于間隙水和上覆水之間的濃度梯度產(chǎn)生的電勢差，導致間隙水中的磷向上覆水中釋放。滇池草海湖區(qū)夏秋兩季水華現(xiàn)象的頻繁爆發(fā)，使得沉積物-水界面DO水平下降，這將加大間隙水中的磷向上覆水釋放的風險。同時由于水華使藻類死亡沉積也會導致有機質(zhì)含量的增加，進一步促進了滇池沉積物磷釋放。因為研究表明，底泥中的有機質(zhì)對磷的滯留有重要的作用，有機質(zhì)分解過程中形成的有機膠體——腐殖質(zhì)可以形成膠膜，被覆在氧化鐵以及碳酸鈣等無機物表面，減少這些無機物和磷酸鹽離子的接觸，從而防止或減輕了這些無機物對磷的固定[8]。草海沉積物中有機質(zhì)含量遠高于外海，較高的有機質(zhì)含量可能阻礙了沉積物對磷的吸附，使其滯留能力較差。

3 結論

滇池草海上覆水的ρ（TP）和ρ（DOP）遠高于外海。滇池草海的P滯留率僅為23.3%，遠小于外海，故草海有更大的釋放風險。如污染進一步加重，或水華爆發(fā)情況下，滇池沉積物磷釋放風險可明顯增加，特別是草海比外海增加更為顯著。

【參考文獻】

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[責任編輯：楊玉潔]