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    惠州白盆珠水庫(kù)沉積物營(yíng)養(yǎng)元素時(shí)空變化特征及源解析

    2020-09-24 08:26:00何宜穎陳建耀高磊單云龍葉志平吳愈江濤黎坤黎曼姿姜仕軍
    關(guān)鍵詞:陸源內(nèi)源表層

    何宜穎,陳建耀*,高磊,單云龍,葉志平,吳愈,江濤,黎坤,黎曼姿,姜仕軍

    1. 中山大學(xué)地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院,廣東 廣州 510275;2. 暨南大學(xué)地下水與地球科學(xué)研究院,廣東 廣州 510632

    沉積物是水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的“源”和“匯”,水體中的氮、磷和有機(jī)質(zhì)等隨顆粒物在沉積物中累積(于坤等,2019),當(dāng)沉積環(huán)境(pH、溶解氧、動(dòng)力擾動(dòng)等)發(fā)生改變時(shí),沉積物中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)容易通過(guò)間隙水向上覆水重新釋放(孫文等,2019),成為引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要因素。因此,明晰沉積物營(yíng)養(yǎng)元素(C、N、P)的分布特征、沉積歷史和來(lái)源,對(duì)流域水資源管理和污染防治具有重要意義。

    目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)湖庫(kù)沉積物營(yíng)養(yǎng)元素的時(shí)空分布特征已有大量研究(方家琪等,2019;李芬芳等,2018;邱祖凱等,2016),湖庫(kù)環(huán)境研究逐步由當(dāng)前環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)向演變過(guò)程(賈曉斌等,2017)。沉積物連續(xù)、敏感、高分辨地記錄了區(qū)域環(huán)境信息(萬(wàn)國(guó)江等,2000),利用沉積物記錄的粒度和化學(xué)組分信息,結(jié)合210Pb等放射性核素計(jì)年方法可反演自然過(guò)程和人類活動(dòng)對(duì)流域環(huán)境的影響(Das et al.,2008;郭文景等,2015;賈濱洋等,2013)。但目前國(guó)內(nèi)大部分研究集中在湖泊和河口,對(duì)水庫(kù)的研究主要是大型或重要的供水水源地(韓博平,2010)。珠江三角洲地區(qū)缺少大型的天然湖泊,水庫(kù)是重要的蓄水水體,白盆珠水庫(kù)作為珠三角地區(qū)重要的供水水源地之一,前人對(duì)白盆珠水庫(kù)的研究以表層沉積物氮、磷和重金屬的分布特征為主(陳修康等,2012;張華俊,2010),對(duì)沉積物營(yíng)養(yǎng)元素的歷史變化趨勢(shì)和來(lái)源仍認(rèn)識(shí)不足。沉積物中有機(jī)質(zhì)來(lái)源主要分為內(nèi)源和外源,內(nèi)源輸入主要是水體中的動(dòng)植物殘?bào)w和沉積物釋放,外源輸入主要通過(guò)地表和地下徑流攜帶進(jìn)入,工農(nóng)業(yè)、生活污水直接排放和水面養(yǎng)殖直接進(jìn)入。不同來(lái)源的有機(jī)質(zhì)化學(xué)組成成分和穩(wěn)定同位素組成存在差異,有機(jī)碳與總氮比值(C/N)和碳穩(wěn)定同位素(δ13C)被廣泛用于指示沉積物有機(jī)質(zhì)來(lái)源(Yu et al.,2010;秦俊等,2015)。浮游生物的C/N值較低,通常在4—10之間;陸生維管植物C/N值通常大于20,甚至可達(dá)到45;若C/N值在10—20之間,表明是水生和陸生生物的混合來(lái)源(Das et al.,2008;Meyers,2003)。早期成巖過(guò)程會(huì)使 C/N值發(fā)生改變(盧鳳云等,2012),而有機(jī)質(zhì)的δ13C值幾乎不受后光合作用和成巖過(guò)程影響(Schelske et al.,1995),能較好地反映有機(jī)質(zhì)來(lái)源和水體生產(chǎn)力水平的變化。

    本研究通過(guò)分析白盆珠水庫(kù)不同區(qū)域表層沉積物的TN、TP和TOC含量,揭示水庫(kù)表層沉積物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)空間分布特征,測(cè)定柱狀沉積物的210Pbex含量,結(jié)合沉積物粒度特征和流域水文數(shù)據(jù)建立沉積物的年代框架,根據(jù)TN、TP和TOC含量的垂向分布特征和社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素等資料,分析沉積物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)垂向變化的原因,利用C/N值和δ13C值,定量解析白盆珠水庫(kù)流域有機(jī)質(zhì)來(lái)源及變化特征。研究結(jié)果有助于了解白盆珠水庫(kù)水環(huán)境現(xiàn)狀和演變過(guò)程,為改善水庫(kù)生態(tài)環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)。

    1 材料與方法

    1.1 研究區(qū)概況

    白盆珠水庫(kù)位于東江支流西枝江上游的惠東縣境內(nèi),距縣城約32 km,是廣東省內(nèi)第三大水庫(kù),1977年8月開(kāi)始建設(shè),1984年9月29日建成主壩并下閘蓄水,水庫(kù)以防洪、供水為主,兼有灌溉、發(fā)電和改善航運(yùn)等功能。白盆珠水庫(kù)是河道型水庫(kù),水庫(kù)流域集雨面積為 856 km2,占西枝江全流域面積的 20.8%,總庫(kù)容 12.2×108m3,有效庫(kù)容3.85×108m3。庫(kù)區(qū)流域地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),多年平均氣溫為20.6 ℃,多年平均降水量為1898.2 mm,降水集中在 4—9月,土地利用類型以林地和耕地為主。

    1.2 樣品采集及分析

    樣品采集時(shí)間為2018年9月25日,將白盆珠水庫(kù)分為入庫(kù)區(qū)、中部區(qū)和近壩區(qū),在3個(gè)區(qū)域采用重力采樣器共采集 11個(gè)表層 1—4 cm沉積物S1—S11和1根長(zhǎng)27 cm的柱狀沉積物S12(其中S1—S4為入庫(kù)區(qū),S5—S8為中部區(qū),S9—S12為近壩區(qū)),采樣點(diǎn)位如圖1所示。采樣完成后,用虹吸法抽取沉積物上覆水,以1 cm為間隔現(xiàn)場(chǎng)切分,樣品裝入聚乙烯袋密封,帶回實(shí)驗(yàn)室用冷凍干燥機(jī)凍干72 h,剔除沉積物樣品中的雜質(zhì),研磨過(guò)0.85 mm尼龍篩網(wǎng),取一部分樣品用于沉積物粒徑分析,剩余樣品再次研磨過(guò)0.15 mm尼龍篩網(wǎng),待測(cè)。

    1.2.1 沉積物粒度和營(yíng)養(yǎng)元素分析

    圖1 白盆珠水庫(kù)采樣點(diǎn)位置圖Fig. 1 Sampling sites of Baipenzhu Reservoir

    取適量沉積物樣品,依次加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的過(guò)氧化氫溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 10%的鹽酸溶液和0.05 mol·L-1的六偏磷酸鈉溶液,使用激光粒度儀(Malvern,Mastersizer 2000)進(jìn)行粒度分析。表層沉積物TN含量采用凱氏法(HJ 717—2014)測(cè)定,沉積柱沉積物的 TN含量使用元素分析儀(Elementar,Vario EL cube)測(cè)定。TP含量根據(jù)堿熔-鉬銻抗分光光度法(HJ 632—2011)測(cè)定。取適量沉積物樣品,加過(guò)量1 mol·L-1鹽酸溶液,60 ℃烘干72 h,稱取適量烘干后樣品,使用總有機(jī)碳分析儀(Elementar,Vario TOC cube)測(cè)定TOC含量。

    1.2.2 沉積物δ13C測(cè)定

    取適量沉積物樣品加入玻璃試管中,加入過(guò)量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的鹽酸溶液,靜置至少12 h后,以2500 r·min-1的轉(zhuǎn)速離心5 min,吸去上清液,加蒸餾水,用振蕩儀充分混合洗酸,再次離心,吸去上清液。重復(fù)洗酸步驟,直至上清液pH值呈中性。將樣品用冷凍干燥機(jī)凍干48 h,使用穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀(Thermo Fisher,Delta V Advantage)測(cè)定,實(shí)驗(yàn)所使用的玻璃器皿均經(jīng)過(guò)馬弗爐500 ℃處理。

    1.2.3 沉積物210Pbex比活度測(cè)定和年代學(xué)

    稱取5 g沉積物樣品放入離心管中,密封靜置半個(gè)月以上,使用高純鍺伽馬能譜儀(Ortec,GWL-120-15)測(cè)定沉積物樣品的210Pb和226Ra的比活度,控制210Pbtot凈面積誤差不超過(guò)15%,210Pbex比活度由210Pb比活度減去226Ra比活度求出。

    由于白盆珠水庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)有大量入庫(kù)河流,且?guī)靺^(qū)內(nèi)水土流失情況較為嚴(yán)重,強(qiáng)度侵蝕區(qū)主要集中在水庫(kù)周邊(丁業(yè)滔,2018),白盆珠水庫(kù)沉積物的210Pb含量明顯受物源影響,因此本文采用穩(wěn)定初始放射性通量(Constant initial concentration,CIC)模式計(jì)算沉積柱的沉積年代(萬(wàn)國(guó)江,1997;王福等,2016),計(jì)算公式如下:

    式中,C0和Ch分別為沉積柱表層和第h層的210Pbex比活度,Bq·kg-1;λ為210Pb放射性衰變常數(shù)(λ=0.03114 a-1);t為各層對(duì)應(yīng)年代。沉積物的沉積速率計(jì)算公式如下:

    式中,Hm和Hn為第m和n層沉積物距離表層的厚度,cm;tm和tn為第m和n層沉積物的沉積年代;V為第m至n層沉積物的沉積速率,cm·a-1。

    1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

    運(yùn)用Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,SPSS 24.0完成差異顯著性檢驗(yàn)(Kruskal-Wallis非參數(shù)檢驗(yàn)),Origin 2017進(jìn)行繪圖。

    2 結(jié)果與討論

    2.1 表層沉積物TN、TP和TOC含量空間分布特征

    白盆珠水庫(kù)各點(diǎn)位表層1—4 cm沉積物TN、TP和TOC平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)見(jiàn)圖2。水庫(kù)表層沉積物TN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 0.81—6.00 mg·g-1之間,均值為(2.55±1.58) mg·g-1, 空間上表現(xiàn)為中部區(qū)[(3.56±2.08) mg·g-1)]>入庫(kù)區(qū)[(2.62±1.18) mg·g-1]>近壩區(qū)[(1.46±0.65) mg·g-1)];表層沉積物 TP 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化范圍為 0.09—0.18 mg·g-1,均值為(0.14±0.02) mg·g-1, 空間上表現(xiàn)為中部區(qū)[(0.16±0.03) mg·g-1]>近壩區(qū)[(0.15±0.01) mg·g-1]>入庫(kù)區(qū)[(0.13±0.03) mg·g-1];表層沉積物 TOC 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布在 5.52—13.79 mg·g-1之間,均值為(8.83±1.94) mg·g-1, 空間上表現(xiàn)為入庫(kù)區(qū)[(9.04±3.45) mg·g-1]>近壩區(qū)[(8.92±1.25) mg·g-1]>中部區(qū)[(8.53±0.30) mg·g-1]。TN、TP 和 TOC 含量分別在3個(gè)區(qū)域間無(wú)顯著性差異(P>0.05)。

    參考加拿大安大略省環(huán)境和能源部發(fā)布的沉積物營(yíng)養(yǎng)元素評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(Persaud et al.,1993),該標(biāo)準(zhǔn)將沉積物中污染物對(duì)底棲生物的生態(tài)毒性效應(yīng)分為 3 級(jí):無(wú)影響級(jí)別(TN<0.55 mg·g-1,TP<0.60 mg·g-1,TOC<10.00 mg·g-1)、最低影響級(jí)別(0.55 mg·g-1≤TN≤4.80 mg·g-1,0.6 mg·g-1≤TP≤2.00 mg·g-1,10.00 mg·g-1≤TOC≤100.00 mg·g-1)和嚴(yán)重影響級(jí)別(TN>4.80 mg·g-1,TP>2.00 mg·g-1,TOC>100.00 mg·g-1)。白盆珠水庫(kù)表層沉積物TN含量除S5點(diǎn)位為嚴(yán)重影響級(jí)別外,其余點(diǎn)位均為最低影響級(jí)別,TP含量均為無(wú)影響級(jí)別;TOC含量除S4和S9點(diǎn)位為最低影響級(jí)別,其余均為無(wú)影響級(jí)別,白盆珠水庫(kù)表層沉積物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)污染程度低。

    2.2 沉積柱年代序列建立

    如圖3a所示,沉積柱的210Pbex比活度隨深度增加總體上呈減小趨勢(shì),利用CIC模式計(jì)算得到沉積柱的沉積記錄約為53 a(1965—2018)。

    圖2 表層沉積物TN、TP和TOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)Fig. 2 TN, TP and TOC mass fraction in surface sediments

    將沉積柱的粒徑組分分為粗粒(>63 μm)和微粒(<63 μm),如圖3b所示,沉積柱底部的粗粒百分比較高,210Pb定年結(jié)果顯示22—27 cm處對(duì)應(yīng)為1965—1978年間,此時(shí)水庫(kù)尚未興建,河流流速快,大量粗顆??稍诖顺练e,此層代表水庫(kù)興建前的河流沉積物。沉積柱19—22 cm處對(duì)應(yīng)于1978—1983年,即水庫(kù)修建期,粗粒百分比在21 cm處出現(xiàn)高值,1979年西枝江流域發(fā)生特大暴雨洪水(張達(dá)志,1983),推斷21 cm處對(duì)應(yīng)為1979年。沉積柱19 cm以上部分是水庫(kù)建成后的沉積物,沉積柱粗粒百分比在 2 cm和 6 cm處分別出現(xiàn)明顯的高值,210Pb定年結(jié)果指示5 cm處對(duì)應(yīng)為2013年。由于S12沉積柱采樣點(diǎn)位于水庫(kù)副壩上游,采樣點(diǎn)處的水動(dòng)力條件很大程度上受副壩閘門狀態(tài)影響,沉積物粒度變化可反映水庫(kù)歷史大洪水及泄洪事件。近10年內(nèi)白盆珠水庫(kù)分別在2013、2016、2018年開(kāi)閘泄洪(惠州市白盆珠水庫(kù)工程管理局,2020),沉積柱于2018年獲取,由此可推斷2 cm和6 cm處應(yīng)分別對(duì)應(yīng)于2016年和2013年。沉積物的粒度特征基本與建庫(kù)歷史和洪水事件較好地吻合,說(shuō)明了沉積物定年結(jié)果的可靠性。

    圖3 沉積柱210Pbex比活度(a)和粒徑組成(b)組成垂直分布圖Fig. 3 Vertical distributions of 210Pbex activity (a) and particle composition (b) in sediment core

    2.3 沉積物TN、TP和TOC含量垂向分布特征

    沉積柱中TN、TP和TOC含量的垂向分布如圖4所示。TN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為0.40—1.74 mg·g-1,均值為 0.75 mg·g-1;TP的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為 0.02—0.32 mg·g-1,均值為 0.08 mg·g-1;TOC 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為 2.18—11.40 mg·g-1,均值為 5.33 mg·g-1。結(jié)合沉積物210Pb定年結(jié)果,可大致分為3個(gè)階段:

    第一階段為 1965—1983年,平均沉積速率為0.444 cm·a-1,TN、TP和TOC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍分別為 0.40—0.51、0.02—0.05、2.18—4.28 mg·g-1,均值分別為0.45、0.04、3.36 mg·g-1。TN、TP和TOC的的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較為穩(wěn)定(變異系數(shù)依次為 8.6%、27.3%和21.6%),這一階段人類活動(dòng)對(duì)庫(kù)區(qū)環(huán)境沒(méi)有顯著影響,沉積環(huán)境較為穩(wěn)定。

    第二階段為 1984—2004年,平均沉積速率為0.429 cm·a-1,TN、TP和TOC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍分別為 0.42—1.74、0.02—0.19、2.74—11.40 mg·g-1,均值分別為0.74、0.08、5.08 mg·g-1,這一時(shí)期TN、TP和 TOC的含量明顯增加(變異系數(shù)依次為55.9%、82.5%和51.7%)。自20世紀(jì)80年代初實(shí)行改革開(kāi)放后,人類活動(dòng)強(qiáng)度不斷增大,水庫(kù)周邊工農(nóng)業(yè)和生活污水匯入水庫(kù),導(dǎo)致沉積物中 TN、TP和 TOC含量隨著深度減小而不斷上升,在 10 cm處達(dá)到高值。沉積柱重金屬Cd的含量在10 cm處同樣呈現(xiàn)明顯增大的趨勢(shì),質(zhì)量分?jǐn)?shù)從 146 mg·g-1增加至 195 mg·g-1(該數(shù)據(jù)來(lái)自本研究團(tuán)隊(duì),未公開(kāi)發(fā)表),使用化肥、農(nóng)藥和塑料農(nóng)用地膜等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)會(huì)增加土壤 Cd含量(王美等,2014;張璐等,2017)。根據(jù)《惠州統(tǒng)計(jì)年鑒》(1949—1993)和《廣東農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》(1993—2018)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),惠東縣化肥施用量從80年代開(kāi)始快速增加,1995—2004年有下降的趨勢(shì),2004—2018年逐步增加,由于非點(diǎn)源污染存在滯后效應(yīng)(Chen et al.,2014;Tesoriero et al.,2013),因此TN、TP和TOC含量在10 cm處出現(xiàn)高值可能與20世紀(jì)80年代至90年代初流域內(nèi)化肥施用量增加有關(guān)。這一時(shí)期,人類活動(dòng)對(duì)庫(kù)區(qū)環(huán)境的影響增大,白盆珠水庫(kù)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入量明顯增加。

    第三階段為 2005—2018年,平均沉積速率為0.643 cm·a-1,沉積速率增大。TN、TP和TOC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍分別為0.83—1.31、0.08—0.32、5.99—9.65 mg·g-1,均值分別為 1.06、0.13、7.56 mg·g-1,TN、TP和TOC含量顯著高于第一階段(P<0.05)。TN、TP和TOC含量在9 cm處快速減小,而后隨深度減小而緩慢增加。2004—2005年,白盆珠水庫(kù)完成庫(kù)區(qū)內(nèi)的水源涵養(yǎng)林工程(林麗華,2006),流域內(nèi)森林覆蓋率提高,TN、TP和TOC含量在9 cm處迅速回落可能與流域內(nèi)植被覆蓋增加,水土流失現(xiàn)象有一定改善有關(guān),這與前人在滇池西白沙河水庫(kù)的研究結(jié)果相同(謝云,2017)。但由于近年來(lái),旅游開(kāi)發(fā)等人類生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)庫(kù)區(qū)環(huán)境影響持續(xù)擴(kuò)大,沉積物中TN、TP和TOC含量保持穩(wěn)定增長(zhǎng)。

    2.4 沉積物中有機(jī)質(zhì)來(lái)源分析

    白盆珠水庫(kù)沉積柱的 C/N值范圍為 5.19—9.95,均值為7.23,各層沉積物C/N值均小于10,表明沉積物中的有機(jī)質(zhì)主要來(lái)自內(nèi)源。沉積柱的C/N值垂直分布如圖 5a所示,第Ⅰ階段的沉積物C/N值隨深度減小而降低,底部較高的C/N值表征的是建庫(kù)前的狀態(tài);第Ⅱ和第Ⅲ階段C/N值總體保持在7左右不斷波動(dòng)。結(jié)合定年結(jié)果,2018年(1 cm)、2016年(2 cm)、2013年(6 cm)和1986年(18 cm)大暴雨洪水發(fā)生的年份對(duì)應(yīng)著較高的C/N值,沉積物C/N值增加的原因可能是大暴雨洪水導(dǎo)致的陸源有機(jī)質(zhì)輸入量增加(Meyers,2003),但內(nèi)源有機(jī)質(zhì)仍然占主導(dǎo)地位。第Ⅱ、Ⅲ階段的C/N值比第Ⅰ階段早期略小,與水庫(kù)建成后陸源物質(zhì)輸入受限有關(guān),這與前人的研究結(jié)果一致(楊洋等,2014;袁和忠等,2010)。由于沉積物暴露在地表受熱后,有機(jī)和無(wú)機(jī)氮損失會(huì)導(dǎo)致C/N值發(fā)生改變(Das et al.,2008),且有研究表明大量地區(qū)的陸地土壤C/N值在10左右(Kirkby et al.,2011),因此單獨(dú)以C/N值分辨有機(jī)質(zhì)來(lái)源不夠準(zhǔn)確。在沉積條件發(fā)生改變的區(qū)域,C/N值與δ13C值結(jié)合分析是重建歷史有機(jī)質(zhì)來(lái)源的有效方式(Meyers,1997)。

    圖5 沉積柱C/N值和δ13C垂直分布圖Fig. 5 Vertical distributions of C/N ratio and δ13C in sediment core

    δ13C值垂直分布如圖5b所示,白盆珠水庫(kù)沉積柱的δ13C值分布在-28.59‰— -26.25‰之間,均值為-26.72‰,δ13C值指示著沉積物中有機(jī)質(zhì)為陸源和內(nèi)源的混合。δ13C值整體隨著深度減小而降低,第Ⅰ和第Ⅱ階段沉積物δ13C值較為穩(wěn)定,第Ⅲ階段 1—4 cm 呈現(xiàn)明顯減小的趨勢(shì),δ13C值從-26.32‰降低至-28.59‰,C/N值快速增加,同樣指示表層陸源輸入增加。

    珠江三角洲地區(qū)因降水量較大,植物δ13C值較前人研究的區(qū)域略低(Yu et al.,2010),為了更準(zhǔn)確地劃分各類有機(jī)質(zhì)來(lái)源的端元值,本研究采用前人在東江流域的研究數(shù)據(jù)(李星,2015),陸地土壤δ13C 值范圍為-29.6‰— -22.0‰,C3植物為-33.7‰— -27.6‰,漂浮植物為-30.1‰—-28.8‰,附生藻為-28.4‰— -15.5‰。采用二元混合模型(Calder et al.,1968)計(jì)算陸源和內(nèi)源有機(jī)質(zhì)貢獻(xiàn)比例,計(jì)算公式如下:

    式中,F(xiàn)A和FB分別為陸源和內(nèi)源有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)比例,ω(δ13C)A、ω(δ13C)B和ω(δ13C)S分別為陸源有機(jī)質(zhì)端元值、內(nèi)源有機(jī)質(zhì)端元值和沉積物碳同位素實(shí)測(cè)值。

    根據(jù)實(shí)地考察,庫(kù)區(qū)周邊植被主要為馬尾松(Pinus massonian)、桉樹(shù)(Eucalyptus robusta)、樟樹(shù)(Cinnamomum camphora)、龍眼(Dimocarpus longan)和香蕉(Musa nana)等C3植物,本研究采用C3植物δ13C平均值(-30.65‰)作為陸源有機(jī)質(zhì)的端元值,選用附生藻δ13C平均值(-21.95‰)作為內(nèi)源有機(jī)質(zhì)的端元值,計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖6。同為河道型水庫(kù)的滃江長(zhǎng)湖水庫(kù)研究結(jié)果表明,修建大壩后,陸源有機(jī)質(zhì)輸入增加,占比在 70%以上(曾紅平等,2017),白盆珠水庫(kù)沉積柱除表層1—4 cm陸源比例明顯增加外,兩種來(lái)源占比保持在50%左右,陸源占比較低的原因可能是白盆珠水庫(kù)兼具供水功能,對(duì)水質(zhì)的要求高于以發(fā)電為主的長(zhǎng)湖水庫(kù),白盆珠水庫(kù)的陸源物質(zhì)輸入量得到較好的控制。

    3 結(jié)論

    圖6 沉積柱陸源和內(nèi)源有機(jī)質(zhì)比例垂向分布圖Fig. 6 Vertical distribution of relative percentages of terrestrial and endogenous organic matter in sediment core

    白盆珠水庫(kù)表層沉積物 TN含量表現(xiàn)為中部區(qū)>入庫(kù)區(qū)>近壩區(qū),TP含量表現(xiàn)為中部區(qū)>近壩區(qū)>入庫(kù)區(qū),TOC含量表現(xiàn)為入庫(kù)區(qū)>近壩區(qū)>中部區(qū),表層沉積物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)污染程度低。沉積柱中TN、TP和TOC含量在1983年以前處于較低水平,流域環(huán)境以自然演變?yōu)橹鳎?983—2004年,TN、TP和 TOC含量顯著增加,流域環(huán)境受到人類活動(dòng)的影響較大;2005—2018年,TN、TP和TOC含量短暫降低后,因人類生產(chǎn)活動(dòng)影響持續(xù)擴(kuò)大而穩(wěn)定增加。白盆珠水庫(kù)沉積物有機(jī)質(zhì)來(lái)源為陸源和內(nèi)源的混合來(lái)源,由于水庫(kù)具有供水功能和相關(guān)的水土流失控制措施,陸源物質(zhì)輸入得到控制,水庫(kù)建成后,C/N值明顯降低,陸源有機(jī)質(zhì)比例整體較低,沉積物陸源有機(jī)質(zhì)約占50%。

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