滇池北部示范区沉积物磷的分布特征研究

宋 迪，武孔焕

（云南省环境科学研究院，云南高原湖泊流域污染过程与管理重点实验室，云南昆明650034）

滇池北部示范区沉积物磷的分布特征研究

宋 迪，武孔焕

（云南省环境科学研究院，云南高原湖泊流域污染过程与管理重点实验室，云南昆明650034）

在滇池北部示范区内、外布点5个，采集原状低扰动柱状沉积物样品，分析样品中总磷（TP）、无机磷（IP）和有机磷 （Org－P）的含量，研究了磷的垂向分布特征和形成原因。得出示范工程对沉积物中磷具有显著削减作用的结论。

沉积物；磷；垂向分布；特征；滇池

滇池是我国著名的高原淡水湖泊，具有防洪、供水、旅游、水产养殖、水上运输、调节气候、纳污及净化水质等多种功能，对昆明市乃至整个云南省的经济和社会发展都极为重要。

近年来，随着经济的迅速发展和城市规模的急剧扩张，滇池富营养化所造成的威胁日益增加，水环境污染与水资源短缺的双重压力使昆明城市功能的提高受到了很大的限制。每年蓝藻都会定期暴发，破坏了滇池的天然功能，极大地制约了昆明市可持续发展［1］。 “八五”计划以来，各级政府从各渠道筹措资金，分阶段、按规划综合治理滇池污染。日趋严格的执行企业的达标排放标准和强化管理工业领域的环境污染，已经在一定程度上控制了滇池流域的工业产生的磷负荷量，农业和生活排污量所占的比重已高于工业；随着昆明污水处理厂的发展和运行，城市生活污水所产生的磷负荷也将逐步降低，滇池富营养化的趋势将在一定程度上得到缓解与控制，但形势依旧严峻［2］。

磷对于生命活动具有重要意义，是陆生与水生生态系统所必须的关键元素［3］。水生生态系统中，过量的磷输入会引起水体富营养化。在有效控制了外源污染的状况下，滇池富营养化的重要污染来源已经逐渐变为底泥中磷的内源释放。

目前滇池北部湖湾筹建2km2内负荷控制综合示范工程，分为三部分：第一部分为0.5km2的水生植物藻源内负荷控制技术示范工程区；第二部分为0.25km2的藻源内负荷物理阻隔与富集技术示范工程区；第三部分为1.25km2的生态空间构建技术示范工程。现已建成0.25km2的藻源内负荷物理阻隔与富集技术示范工程区，以胶体围格为边界，在极大限度阻隔围格内外水体交换的前提下通过水力导流等作用将示范区内蓝藻导入富集区内，利用藻水分离设备，有效减少蓝藻暴发对示范区内的影响，同时阻挡了示范区外蓝藻的进入，起到提取出蓝藻、削减藻源内负荷、改善水质和景观的功能。

本研究在示范区设置了观测点，从整体上研究了示范区内磷营养物质在柱状沉积物中的垂向分布特征，探讨分析了其中的磷污染状况和示范工程对磷负荷的改善效果。

1 材料与方法

1.1 观测点位

本项目的研究区域为滇池示范区，共布点5个。其中示范区已建成0.25km2示范区内布点2个，分别为S1、S2；围格外至盘龙江口2 km2范围内布点3个，分别为S3（围格外）、S4（中心）、S5（盘龙江口）。

1.2 样品采集

采集样品在2013年5月风浪较小的时候进行，在每个采样点采集原状低扰动柱状沉积物样品。用GPS定位采样点的实际坐标，样品采用柱状沉积物采样器采集。

1.3 分析方法

将现场采集的柱状沉积物从表层至10cm深度每1cm分割为一份样品，其余每2cm分隔为一份样品。充分干燥后，研磨过100目筛。TP含量分析方法采用浓H2SO4－HClO4消解法；IP含量分析方法采用SMT分级法；Org－P含量采用差减法。

2 结果与讨论

2.1 0.25km2示范区内沉积物磷垂向分布

0.25 km2示范区内两点的磷含量差异较大，其中S1点沉积物的TP、IP和Org－P的变化范围分别为200.849～1883.633 mg／kg、176.915～1714.712mg／kg、 23.934～284.571mg／kg，见图2。S2点沉积物磷的含量是各点位中最低的，其中TP、IP和Org－P的变化范围分别为242.500～756.500mg／kg、173.918～574.309mg／kg、23.420～220.324mg／kg，见图3。

两点位沉积物中磷含量垂向变化整体相似，呈随深度增加而下降的趋势，最大值都处于5cm深度左右。可能是由于围格内水体中磷负荷出现下降趋势，导致沉积物中磷向上覆水中迁移从而维持水—沉积物界面营养物质动态平衡；还可能是因为人工施加扰动所导致的表层富集。同时，S2点磷垂向变化趋势总体相对最小，这可能是因为该点水体复氧能力较强，而有机质的矿化水解又导致水体呈还原状态；另一方面表明该点沉积物中磷负荷受示范工程作用所产生效果可能已趋近最大。

S1点TP和IP含量相较于S2点明显提升，这可能是由于S2点位于藻水分离设备附近，导致该点位沉积物—水—藻循环中IP总量削减较为显著，而同时由于S1点位于近岸位置，受到一定程度的外源污染影响。S2点沉积物5cm深度显示Org－P与IP呈互补的状态，这可能是因为随着DO的升高，好氧状态下沉积物中有机质受好氧分解，使不溶性的Org－P转化为IP。

2.2 0.25km2示范区外沉积物磷垂向分布

0.25 km2示范区外三点磷含量差别较大。其中S3点沉积物的TP、IP和Org－P的变化范围分别为213.438～1112.434mg／kg、179.288～984.397mg／kg、28.095～182.453mg／kg，见图4；S4点沉积物的TP、IP和Org－P的变化范围分别为843.745～2115.621mg／kg、765.644～1882.570mg／kg、53.576～68.539mg／kg，见图5；S5点沉积物的TP、IP和Org－P的变化范围分别为1089.94～3754.500mg／kg、1023.429～2766.888mg／kg、23.711～987.612mg／kg，见图6。0.25km2示范区外三点磷含量整体比内部点位高，表明示范工程对沉积物中磷负荷削减作用较为明显。

与0.25km2示范区内点位磷含量垂向变化情况相似，S3、S4和S5沉积物中磷含量整体呈随深度增加而下降的趋势，最大值都处于表层。这是由于随着深度增加，铁铝的氧化物和氢氧化物与磷的结合能力逐渐降低，而且Fe3＋转化为Fe2＋，磷会随Fe2＋释放至间隙水中，再者吸附在Fe与Mn的氧化物与氢氧化物的磷释放于间隙水中后，会经浓度梯度作用进入上覆水；另一方面由于随着深度的增加，Eh下降，Org－P被矿化随有机物的降解而向上覆水释放出磷酸盐，从而导致底层Org－P的下降，并进一步致使TP含量降低。

三个点位TP和IP含量呈现出S3＜S4＜S5。其中S3点表层TP和IP含量变化趋势呈锯齿状，可能是该点靠近围格，由于围格的消浪作用导致该点底质受水体扰动较为剧烈和频繁所致。相对而言，S5点的Org－P含量为各点位中最高，由于其来源主要是城市污水中的有机污染物和藻类残体，可以推测，外源污染为该点磷负荷主要来源，致使富营养化状况有所加剧；同时，该点TP含量也为各点位最高，这进一步说明位于盘龙江河口处的S5点位受到入湖水体所导致的外源污染影响较为严重；此外，50%的Org－P可转化为生物可利用态磷，对该点位水体的有机负荷和富营养化影响较大［4］。S4介于两者之间，可能是0.25km2示范区工程的净化作用与入湖河口外源负荷共同作用的效果。

3 结论

（1）研究区域内各点位磷含量差别较大，TP、IP和Org－P的变化范围分别为200.849～3754.500mg／kg、173.918～2766.888mg／kg、23.420～987.612mg／kg。其中IP为TP的主要成分。

（2）0.25km2示范区内各点位沉积物中磷含量垂向变化整体相似，呈随深度增加而下降的趋势。其主要原因可能由于围格内水体中磷负荷出现下降趋势，水—沉积物界面营养物质动态平衡所致。围格外点位磷含量垂向变化情况与围格内相似，整体呈随深度增加而下降的趋势。这可能是由于Fe与Mn离子、Eh和Org－P矿化作用共同作用的结果。

（3）0.25 km2示范区内沉积物中磷含量相较于围格外明显下降，其中S2点沉积物磷的含量是各点位中最低的；S5点沉积物中磷含量最高。表明各点位水体虽然仍呈富营养状态，但围格净化工程对磷负荷有较明显的削减效果。

（4）0.25 km2示范区外部沉积物的主要磷负荷来源依旧是外源污染。围格内沉积物中磷负荷受藻水分离作用所产生效果可能已趋近最大。

［1］柘元蒙.滇池富营养化现状、趋势及其防治对策 ［J］.云南环境科学，2002，21（1）：35－38.

［2］和丽萍，赵祥华.“九五”期间滇池流域水污染综合治理工程措施及其效益分析［J］.云南环境科学，2003，3（5）：40－42.

［3］Sharpley，A.N.，Chapra，S.C.，Wedepohl，R，et al.Managing agricultural phosphorus for protection of surface waters Issues and Options［J］.Journal of Environmental Quality，1994，（23）：437－451.

［4］Rydin，E.Potentially mobile phosphorus in Lake Erken sediment ［J］.Water Research，2000，34（7）：2037－2042.

Distribution of Phosphorus in the Sediments of the Pilot Zone in the North Bay of Dianchi Lake

Song Di，Wu Kong－huan
（Yunnan Institute of Environmental Science，Yunnan Key Laboratory of Pollution Process and Management of Plateau Lake－watershed（Prepare to Construct），Kunming Yunnan 650034 China）

Five sediment samples inside and outside of the pilot zone in the North bay of Dianchi lakewere collected to test the distribution of phosphorus.The vertical distribution of phosphorus as well as itsformation was identified and compared to each other according tothe results of total phosphorus（TP），inorganic phosphorus（IP）and organic－Phosphate（Org－P）.The results showed that thepilot projectworked well to reduce the content of phosphorus significantly in sediments inside of the pilot zone.

sediment；phosphorus；vertical distribution；characteristic；Dianchilake

X52

A

1673－9655（2014）06－0001－05

2014－05－20