滇池沉积物磷滞留特征

李乐　王海芳

【摘 要】通过选取滇池4个柱状样沉积物样品，研究了沉积物间隙水和上覆水磷浓度的变化特征，并探讨了滇池沉积物磷的滞留效应。结果表明：滇池草海磷的滞留率仅为23.3%，远小于外海，故草海有更大的释放风险。

【关键词】滇池；沉积物；磷形态

【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，长期接纳工业废水和生活污水，湖泊沉积物的污染负荷大大增加。沉积物是湖泊营养的内源，在外源减少的情况下，营养丰富的沉积物内负荷在一定时间内控制着水体的营养化水平[1]，沉积物对磷的滞留能力是决定湖泊自净能力的重要因素。通过测定湖泊柱状沉积物中间隙水和上覆水的磷浓度，对研究沉积物磷的行为特征及湖泊富营养化状况具有重要意义。

1 研究区域及样品采集

使用GPS定位在滇池设置了采样点，将滇池草海、外海北部、中部、南部四个区域中各选取一个点。于2013年5月使用柱状采泥器采集柱状沉积物的样品，现场切层收集表层0～20cm样品，沉积物经离心后得到间隙水。

2 结果与分析

2.1 沉积物间隙水和上覆水磷浓度变化

滇池草海上覆水的ρ（TP）和ρ（DOP）远高于外海。通常磷释放时，首先进入的是沉积物间隙水，进而向上层水-土界面和上覆水混合扩散。滇池柱状沉积物表层间隙水中ρ（TP）均高于上覆水，这为沉积物中的磷向水体释放提供了条件。滇池沉积物间隙水中ρ（DOP）和ρ（TP）的分布具有明显的区域性，草海和外海北部的ρ（DOP）在0.176～0.5mg/L之间，远高于外海中部和南部。与这些区域长年接纳昆明地区生活污水和工业废水有关，沉积物中TP北高南低的分布趋势一致。这表明对于沉积物而言，间隙水中磷浓度的分布与水体磷浓度的分布更相关。外海中部和南部间隙水变化稳定，其他区域幅度较大，可能与人为因素和周围河流等外源污染相关。草海沉积物间隙水中较高的ρ（DOP）也与其所处的氧化还原状况有关。当氧化表层出现时，大量的磷酸根通过铁氧化物的吸附而滞留在沉积物中；然而当氧化层很薄或不存在时，从有机质或铁氧化物还原释放出的磷就可能释放到上覆水体中。好氧环境会促进沉积物对磷的吸附，而厌氧环境则有助于沉积物中磷的释放。

2.2 沉积物磷的滞留效应

滇池沉积物的滞留效应，以净埋藏通量与总沉积通量之比可得出磷的滞留率[2]，即滞留率=埋藏通量/（埋藏通量+扩散通量）×100，是评估湖泊磷生物地球化学循环作用及其生产力贡献的基础。

滇池的草海和外海、太湖和巢湖的沉积通量、扩散通量及滞留率比较可知，滇池外海沉积物磷滞留率比滇池草海、巢湖和太湖高，分别为草海、太湖和巢湖的2.61、1.23和2.07倍，而滇池草海沉积物滞留率仅为23.3%，低于巢湖和太湖，这也表明滇池草海沉积物磷释放风险高于外海。沉积物中磷的释放对水体磷浓度贡献较大，这可能是草海水体磷浓度远高于外海的原因之一。滇池外海滞留率较高的原因还可能是由于沉积物-水界面扩散边界层（DBL）厚度高于草海，好氧条件下沉积物-水界面扩散边界层会限制间隙水中磷向上覆水扩散[7]，当上覆水DO含量降低时，DBL变薄甚至消失，由于间隙水和上覆水之间的浓度梯度产生的电势差，导致间隙水中的磷向上覆水中释放。滇池草海湖区夏秋两季水华现象的频繁爆发，使得沉积物-水界面DO水平下降，这将加大间隙水中的磷向上覆水释放的风险。同时由于水华使藻类死亡沉积也会导致有机质含量的增加，进一步促进了滇池沉积物磷释放。因为研究表明，底泥中的有机质对磷的滞留有重要的作用，有机质分解过程中形成的有机胶体——腐殖质可以形成胶膜，被覆在氧化铁以及碳酸钙等无机物表面，减少这些无机物和磷酸盐离子的接触，从而防止或减轻了这些无机物对磷的固定[8]。草海沉积物中有机质含量远高于外海，较高的有机质含量可能阻碍了沉积物对磷的吸附，使其滞留能力较差。

3 结论

滇池草海上覆水的ρ（TP）和ρ（DOP）远高于外海。滇池草海的P滞留率仅为23.3%，远小于外海，故草海有更大的释放风险。如污染进一步加重，或水华爆发情况下，滇池沉积物磷释放风险可明显增加，特别是草海比外海增加更为显著。

【参考文献】

[1]Bostrom B， Ahlgren I， Bell R. Internal nutrient loading in a eutrophic lake， reflected in seasonal variations of some sediment parameters[J]. Vreh Int Ver Limnol，1985， 22： 3335-3339.

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[8]徐轶群，熊慧欣，赵秀兰.底泥磷的吸附与释放研究进展[J].重庆环境科学，2003，25（11）：147-149.

[责任编辑：杨玉洁]