何 佳，陳春瑜，鄧偉明，徐曉梅，王圣瑞，劉文斌，吳 雪，王 麗

(1：昆明市環(huán)境科學(xué)研究院，昆明 650032)

(2：中國環(huán)境科學(xué)研究院湖泊生態(tài)環(huán)境創(chuàng)新基地，國家環(huán)境保護(hù)湖泊污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012)

滇池水-沉積物界面磷形態(tài)分布及潛在釋放特征*

何 佳1，陳春瑜1，鄧偉明1，徐曉梅1，王圣瑞2，劉文斌2，吳 雪1，王 麗1**

(1：昆明市環(huán)境科學(xué)研究院，昆明 650032)

(2：中國環(huán)境科學(xué)研究院湖泊生態(tài)環(huán)境創(chuàng)新基地，國家環(huán)境保護(hù)湖泊污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012)

通過現(xiàn)場調(diào)查和室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)，對滇池35個(gè)上覆水-沉積物磷的分布特征以及沉積物中磷釋放動(dòng)力學(xué)特征進(jìn)行研究，結(jié)果表明：滇池表層沉積物中不同形態(tài)磷含量表現(xiàn)為：有機(jī)磷(OP)(1482.49±1156.82mg/kg)>鈣結(jié)合態(tài)磷(Ca-P)(865.54±558.40mg/kg)>金屬氧化物結(jié)合態(tài)磷(Al-P)(463.77±662.18mg/kg)>殘?jiān)鼞B(tài)磷(Res-P)(218.52±83.11mg/kg)>可還原態(tài)磷(Fe-P)(128.13±101.56mg/kg)>弱吸附態(tài)磷(NH4Cl-P)(2.26±3.05mg/kg)；滇池上覆水草?？偭诐舛忍幱诹英纛愃剑夂２煌^(qū)總磷濃度介于Ⅳ～Ⅴ類之間；滇池水體中的磷以顆粒態(tài)磷含量最高；滇池表層沉積物中磷的釋放是由快反應(yīng)和慢反應(yīng)兩部分組成.釋放過程主要發(fā)生在前8h內(nèi)；不同區(qū)域沉積物磷的最大釋放速率、最大釋放量、磷的釋放潛力平均值均表現(xiàn)為：草海>外海北部>外海南部>湖心區(qū)；滇池表層沉積物中磷的釋放主要由NH4Cl-P、Fe-P、Al-P和OP進(jìn)行，其中，NH4Cl-P和Fe-P所占比重較大；磷的釋放與上覆水中溶解性總磷、溶解態(tài)無機(jī)磷和溶解態(tài)有機(jī)磷呈顯著正相關(guān)，預(yù)示著上覆水中磷的遷移轉(zhuǎn)化更多地受到水-沉積物界面濃度梯度的控制，進(jìn)一步說明不能以總磷含量來評價(jià)湖泊磷素釋放的狀況，需與磷形態(tài)及分布特征相結(jié)合進(jìn)行分析.

滇池；磷；沉積物；上覆水；磷形態(tài)；磷釋放

水-沉積物界面是環(huán)境中水相和沉積相之間的轉(zhuǎn)換區(qū)，是溶解物質(zhì)在地球化學(xué)循環(huán)與生物體系之間進(jìn)行耦合作用的最初場所，也是水生生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)不可缺少的環(huán)節(jié).N、P等生源要素在湖泊水-沉積物界面及其附近發(fā)生劇烈的生物地球化學(xué)循環(huán)，并控制N、P等在上覆水體和沉積物間的物質(zhì)平衡、形態(tài)轉(zhuǎn)化和沉積剖面分布等[1].湖泊中磷在生物地球化學(xué)循環(huán)中，其中沉積物中的磷與水體中的磷相比，潛在的磷源是相對巨大的[2].影響沉積物中磷釋放的因素有很多，除溫度、pH、溶解氧水平、界面的氧化還原狀況、微生物、底泥磷形態(tài)和水體擾動(dòng)之外[3-6]，還有沉積物與上覆水磷濃度梯度差、湖泊水化學(xué)組成、水生生物、有機(jī)質(zhì)含量及類型、鹽度[7-9]等.磷的釋放同時(shí)受多種因素的影響，多種因素之間也相互影響，釋放量的變化取決于它們的綜合作用[10].

研究內(nèi)源磷的釋放既有助于評價(jià)沉積物中磷的可交換性和生物可利用性，又有助于了解水環(huán)境中磷的循環(huán)過程與再生機(jī)制，為生態(tài)環(huán)境評價(jià)提供科學(xué)依據(jù)[11-12].近年來，關(guān)于滇池沉積物磷釋放機(jī)制的研究在環(huán)境因素的影響[13-14]、釋放通量[15]等方面較多，但也存在一定的不足之處，如較少結(jié)合沉積物性質(zhì)、樣點(diǎn)，多以一個(gè)為代表進(jìn)行分析等.本文以滇池全湖35個(gè)表層沉積物樣本為研究對象，系統(tǒng)分析了上覆水-沉積物中磷的形態(tài)及分布特征，并從不同磷形態(tài)與釋放過程的關(guān)系出發(fā)研究二者的相互影響，以期揭示滇池磷素在沉積物-水界面的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，為控制或削減滇池流域內(nèi)源磷污染提供理論依據(jù).

圖1 滇池采樣點(diǎn)分布Fig.1 Location of sampling sites in Lake Dianchi

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

滇池位于我國西南部的云貴高原，是云南省面積最大的高原湖泊，也是我國第6大淡水湖泊[16].滇池是一個(gè)典型的斷陷構(gòu)造湖泊，海拔1990m，湖面面積309.5km2，蓄水量15.7×108m3，最大水深10.24m，平均水深4.40m[17].滇池具有水體滯留時(shí)間長的特點(diǎn)，南、西、東三面分布大量寒武紀(jì)磷塊巖，磷輸入來源豐富是導(dǎo)致滇池沉積物中磷含量較高的主要原因.每年有大量磷通過物理、化學(xué)和生物作用進(jìn)入滇池，尤其是近幾十年來由于大規(guī)模開采磷礦以及一些磷化工企業(yè)廢物排放，導(dǎo)致進(jìn)入滇池的磷急劇增加.僅南部澄江、晉寧磷礦開采，每年就有1.3×104t含磷泥砂進(jìn)入滇池，滇池北部盤龍江流經(jīng)昆明市，攜帶的工業(yè)與生活污水也含有相當(dāng)?shù)牧自豙18]，湖泊富營養(yǎng)化嚴(yán)重.

1.2 樣品采集與處理

用彼得森采泥器于2013年3月分別在滇池的草海(n=3)、外海北部(n=15)、湖心區(qū)(n=6)和外海南部(n=11)4個(gè)湖區(qū)采集表層沉積物，樣點(diǎn)分布見圖1(其中，D4樣點(diǎn)沉積物層已被疏浚，未采樣).沉積物樣品泥深控制在10cm以內(nèi)，裝入塑料密封袋后及時(shí)送回實(shí)驗(yàn)室冷凍保存，待樣品完全冷凍后，放入真空冷凍干燥機(jī)進(jìn)行干燥，同時(shí)采集原位約20cm的上覆水.

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 沉積物總磷及磷形態(tài)的測定 沉積物中總磷(TP)含量用Ruban等提出的歐洲標(biāo)準(zhǔn)測試委員會(huì)框架下發(fā)展的SMT分離方法測定[19]；根據(jù)改進(jìn)的Psenner連續(xù)提取法[20]測定磷形態(tài)(表1).

表1 沉積物中不同磷形態(tài)連續(xù)提取方法

1.3.2 上覆水磷形態(tài)的測定 上覆水中TP濃度采用過硫酸鉀消解后用鉬銻抗分光光度法測定[21]；溶解性總磷(DTP)濃度是將水樣經(jīng)過0.45μm濾膜過濾后，進(jìn)行消解測定；顆粒態(tài)磷(PP)濃度是指TP與DTP濃度的差值；溶解態(tài)無機(jī)磷(DIP)濃度是將水樣經(jīng)過0.45μm濾膜過濾后直接測定；溶解態(tài)有機(jī)磷(DOP)濃度用DTP與DIP濃度之差表示[22].

1.3.3 磷的釋放實(shí)驗(yàn) 磷的釋放實(shí)驗(yàn)分為釋放動(dòng)力學(xué)和釋放潛力實(shí)驗(yàn).具體方法如圖2.

圖2 沉積物中磷的釋放實(shí)驗(yàn)方法Fig.2 The experiment method of release phosphorus in sediments

2 結(jié)果與分析

2.1 表層沉積物磷形態(tài)分布

圖3 不同湖泊沉積物中TP含量Fig.3 The total phosphorus contents of the sediments in different lakes

滇池表層沉積物中TP含量介于843.96～8144.44mg/kg之間，平均值為2171.81mg/kg(表2)，與國內(nèi)其他湖泊相比(圖3)，滇池表層沉積物中TP含量處于較高水平，是其他湖泊的3～12倍左右[23-27].滇池表層沉積物的TP含量較高值出現(xiàn)在草海和外海西南部?？?、晉寧附近區(qū)域(圖4)，前者顯然與外源排入有關(guān)，后者與滇池流域的昆陽、?？?、尖山、澄江等大型富磷礦區(qū)有關(guān)，其磷礦資源儲(chǔ)量約為2.1×109t，約占全國的12%，近30多年來大規(guī)模開采使大量的磷被帶入湖內(nèi)[28].東北部區(qū)域是昆明花卉蔬菜的主產(chǎn)區(qū)，周邊土壤TP含量在0.50～7.00g/kg之間，高于全國土壤平均值[29]，農(nóng)業(yè)面源的輸入加重了沉積物的磷污染；在湖心區(qū)也出現(xiàn)了沉積物中磷的高值區(qū)，這與湖區(qū)的“匯集”作用有關(guān)[30].

地球化學(xué)形態(tài)是判別沉積物中磷的遷移能力、生態(tài)效應(yīng)的重要參數(shù)．化學(xué)連續(xù)提取法利用不同性質(zhì)的化學(xué)提取劑，依次提取出沉積物中某種形態(tài)的磷而達(dá)到分離目的，能較好地反映出沉積物磷的生物地球化學(xué)特征[28]．沉積物中磷的形態(tài)決定了其能否參與界面交換和能否為生物所利用[31]，不同結(jié)合態(tài)磷含量也反映了沉積物的磷污染程度和潛在釋放能力，滇池表層沉積物不同形態(tài)磷含量表現(xiàn)為：OP(1482.49±1156.82mg/kg)>Ca-P(865.54±558.40mg/kg)>Al-P(463.77±662.18mg/kg)>Res-P(218.52±83.11mg/kg)>Fe-P(128.13±101.56mg/kg)>NH4Cl-P(2.26±3.05mg/kg)(表2).

滇池表層沉積物中NH4Cl-P含量在0.69～14.69mg/kg之間，約占TP含量的0.10%(表2)，以草海和外海北部湖區(qū)含量較高(圖4)，由于NH4Cl-P主要指被沉積物礦物顆粒表面吸附的磷酸鹽，其含量雖然很小，但沉積物產(chǎn)生磷釋放時(shí)，首先釋放出這部分磷，并被水生生物吸收利用[32].Fe-P、Al-P是指通過物理化學(xué)作用被Fe、Al和Mn的氧化物及其氫氧化物所結(jié)合包裹的磷，該部分磷被認(rèn)為是生物可以利用的磷，在厭氧和堿性條件下的溶解、遷移是其釋放的重要機(jī)制[33]，對水-沉積物界面磷的循環(huán)起到主要作用[34]，其受外源磷輸入的影響較大，來源主要為生活污水、工業(yè)廢水和部分農(nóng)業(yè)面源流失的磷[19]，能夠反映不同區(qū)域磷污染的狀況.滇池表層沉積物中Fe-P和Al-P含量分別占TP含量的5.65%和20.45%(表2)，以草海和晉寧附近湖區(qū)較高，海口和呈貢附近湖區(qū)較低(圖4)，最大值和最小值相差10倍以上，其含量的差異體現(xiàn)了人類活動(dòng)對不同湖區(qū)的影響程度不同.Ca-P含量占滇池表層沉積物中TP含量的38.18%(表2)，是滇池表層沉積物中無機(jī)磷含量最高的磷形態(tài)，南部晉寧附近湖區(qū)沉積物的Ca-P含量明顯高于其他湖區(qū)(圖4)，這可能是因?yàn)榱追噬a(chǎn)中石膏和酸性磷酸鹽的分離導(dǎo)致Ca-P形成，從而進(jìn)入表層沉積物[35].Ca-P一般不易釋放，但在pH值低、酸度增加時(shí)可轉(zhuǎn)化為可溶性磷酸鹽[36]，從而造成湖泊內(nèi)源污染.Res-P主要為大分子有機(jī)磷或其他難溶性磷，大部分會(huì)被沉積物埋藏，難以再生釋放出來，被認(rèn)為是永久結(jié)合態(tài)磷，滇池(表層)沉積物中Res-P含量占TP含量的9.64%(表2)．湖泊沉積物中OP具有部分活性，大約50%～60%的OP可被降解或水解為生物可利用的磷形態(tài)，是沉積物中重要的“磷蓄積庫”，對湖泊富營養(yǎng)化具有重要作用[37]，其主要來源于農(nóng)業(yè)面源[38].滇池表層沉積物中OP含量在830.99～4074.72mg/kg之間，占TP含量的25.98%(表2)，其中以滇池草海湖區(qū)最高，南部湖區(qū)次之(圖4)，這與滇池流域人口及工農(nóng)業(yè)布局情況相符.

圖4 滇池表層沉積物不同形態(tài)磷的空間分布Fig.4 Spatial distribution of different forms of phosphorus in surface sediment of Lake Dianchi

表2 滇池表層沉積物中不同形態(tài)磷的含量

Tab.2 The contents of different forms of phosphorus in the surface sediment in Lake Dianchi

磷形態(tài)最小值/(mg/kg)最大值/(mg/kg)平均值/(mg/kg)標(biāo)準(zhǔn)差/(mg/kg)所占TP比例/%TP1596．255558．503248．221020．54NH4Cl?P0．6914．692．263．050．07Fe?P46．33559．87128．13101．564．05Al?P103．983295．92463．77662．1814．68Ca?P193．802998．30865．54558．4027．39Res?P78．72496．30218．5283．116．91OP830．994074．721482．491156．8246．90

2.2 上覆水磷形態(tài)分布

沉積物中潛在的磷與水體相比是巨大的，這表明少量磷的釋放就會(huì)對上覆水水質(zhì)產(chǎn)生明顯的影響.通常情況下，沉積物和上覆水間磷酸鹽的交換會(huì)達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，當(dāng)環(huán)境條件變化時(shí)會(huì)形成新的界面平衡，在這個(gè)過程中會(huì)導(dǎo)致沉積物磷吸附或釋放.天然水體中磷的主要來源是含磷礦物(如碳酸鈣磷礦、磷灰石等)的侵蝕溶解作用和人類活動(dòng)的排放(如農(nóng)業(yè)灌溉、城市廢水、工業(yè)污水、畜牧業(yè)養(yǎng)殖等).一般認(rèn)為當(dāng)水體中磷濃度在0.02mg/L以上時(shí)，對水體的富營養(yǎng)化就會(huì)產(chǎn)生明顯的促進(jìn)作用.湖泊水體中的大部分磷以DOP和PP的形式存在，后者占TP的絕大部分[39].

對比我國《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)，滇池上覆水TP濃度在0.09～0.70mg/L之間(表3)，其中，草海TP濃度處于劣Ⅴ類水平(≥0.2mg/L)，外海不同湖區(qū)TP濃度介于Ⅳ～Ⅴ類之間(0.10～0.20mg/L)，以湖心區(qū)最低，外海北部和南部湖區(qū)較高(圖5).DTP指溶于水中，且能通過0.45μm微孔濾膜的磷，根據(jù)理化性質(zhì)，可再細(xì)分為DIP和DOP[40].滇池上覆水中DTP濃度在0.01～0.11mg/L之間，平均值為0.03mg/L(表3)，分布特征與TP十分相似，以草海和外海北部較高為主要分布特點(diǎn)(圖5)；DIP能直接被藻類所利用，對湖泊初級生產(chǎn)力有重要的影響，滇池上覆水中DIP濃度為0～0.09mg/L，平均值為0.02mg/L(表3)，湖心區(qū)和外海南部的中心區(qū)域DIP濃度處于較低水平(≤0.005mg/L)(圖5)；浮游植物細(xì)胞被食植動(dòng)物所消耗，浮游動(dòng)物的排泄為DOP的主要來源，DOP是一種不容易被生物所利用的磷形態(tài)[41]，滇池DOP濃度在0～0.04mg/L之間，平均值為0.01mg/L(表3)，以草海和外海南部的中心區(qū)域濃度較高(圖5)；PP是指存在于水體中的、因吸附作用存在于固體顆粒物表面或內(nèi)部的顆粒態(tài)磷形態(tài)，它通常以粒子運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行運(yùn)輸，雖然PP通常不能被生物區(qū)系直接吸收利用，但是從長遠(yuǎn)來看它又會(huì)對水體富營養(yǎng)化有一定的貢獻(xiàn)[42]，并受水體微環(huán)境和物化性質(zhì)的影響很大.滇池水體中以PP濃度最高，占TP濃度的67.61%，其濃度為0.05～0.62mg/L，平均值為0.13mg/L(表3)，滇池水體中PP在入湖河口(如新運(yùn)糧河、盤龍江、廣普大溝、南沖河、柴河，這些河流幾乎同時(shí)兼有農(nóng)灌、泄洪、納污等功能)區(qū)域含量較高(圖5)，其主要與有機(jī)物顆粒結(jié)合，是河流系統(tǒng)和河口地區(qū)磷的主要存在形態(tài)[43].

表3 滇池上覆水中不同形態(tài)磷濃度

2.3 表層沉積物磷的釋放動(dòng)力學(xué)特征

磷的釋放是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)過程，由快反應(yīng)和慢反應(yīng)兩部分組成.通常前一階段快反應(yīng)和慢反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，釋放量增加較快，后一階段以慢反應(yīng)為主，釋放量逐漸趨于平衡并達(dá)到最大[44].滇池表層沉積物對磷的釋放過程主要發(fā)生在前8h內(nèi)，各樣點(diǎn)沉積物磷的釋放量較大，曲線較陡；隨著時(shí)間的延長，曲線逐漸呈平緩的趨勢，基本在15h后，釋放量及釋放速率隨時(shí)間的變化不明顯，基本趨近于0，釋放逐漸達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡(圖6).

圖5 滇池上覆水不同形態(tài)磷濃度的空間分布Fig.5 Spatial distribution of different forms of phosphorus concentrations in overlying water of Lake Dianchi

為了進(jìn)一步研究沉積物中磷釋放的動(dòng)力學(xué)特征，引入釋放速率(單位時(shí)間、單位質(zhì)量的沉積物中磷的釋放量)的概念[45]．滇池表層沉積物磷在0～0.5h之內(nèi)釋放速率最大，為0.08～7.09mg/(kg·h)，平均值為1.56mg/(kg·h)；在0.5h之后釋放速率逐漸降低，與0.5h之內(nèi)的釋放速率相差較大；4h之內(nèi)是一快速反應(yīng)，15h之后釋放速率很小，且在此之后時(shí)間段的釋放速率很接近，呈動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)(表4).所以，滇池表層沉積物釋磷的快反應(yīng)過程在前0.5h之內(nèi)完成，慢反應(yīng)過程延遲至15h，15h內(nèi)基本完成釋放.滇池不同區(qū)域表層沉積物磷的最大釋放速率表現(xiàn)為：草海(2.22±1.03mg/(kg·h))>外海北部(2.06±1.96mg/(kg·h))>外海南部(0.72±0.42mg/(kg·h))>湖心區(qū)(0.37±0.32mg/(kg·h)).

圖6 滇池表層沉積物磷的釋放動(dòng)力學(xué)曲線Fig.6 The release kinetic curve of phosphorus in the surface sediments of Lake Dianchi

表4 滇池表層沉積物不同時(shí)間段磷的釋放速率

Tab.4 The release rate of phosphorus in surface sediments of Lake Dianchi in different intervals

湖區(qū)統(tǒng)計(jì)量時(shí)間段/h0～0．50．5～11～22～44～88～1515～24草海最小值/(mg/(kg·h))1．430．410．220．090．030．020最大值/(mg/(kg·h))3．392．532．531．090．420．140．06平均值/(mg/(kg·h))2．221．391．390．600．230．080．04標(biāo)準(zhǔn)差/(mg/(kg·h))1．031．070．440．170．050．020．01外海北部最小值/(mg/(kg·h))0．290．210．090．030．0100最大值/(mg/(kg·h))7．096．852．601．580．460．070．03平均值/(mg/(kg·h))2．061．180．440．210．070．020．01標(biāo)準(zhǔn)差/(mg/(kg·h))1．961．630．620．390．110．020．01湖心區(qū)最小值/(mg/(kg·h))0．0800．030．01000最大值/(mg/(kg·h))0．910．710．370．310．100．030．02平均值/(mg/(kg·h))0．370．330．170．110．040．010．01標(biāo)準(zhǔn)差/(mg/(kg·h))0．320．290．120．110．040．010．01外海南部最小值/(mg/(kg·h))0．120．120．080．06000最大值/(mg/(kg·h))1．531．360．550．310．070．030．01平均值/(mg/(kg·h))0．720．730．290．140．040．010．01標(biāo)準(zhǔn)差/(mg/(kg·h))0．420．380．150．080．020．010．01

表5 不同湖泊沉積物中磷的最大釋放速率和最大釋放量

與不同湖泊沉積物相比，滇池沉積物中磷的Vmax和Qmax處于較低水平[51](表5).當(dāng)湖泊沉積物中金屬含量Ca/(Fe+Al)>0.7時(shí)，為鈣質(zhì)沉積物[52]．滇池沉積物中Ca/(Fe+Al)為0.78～1.46，表明滇池沉積物為典型的鈣質(zhì)沉積物.滇池年平均溫度約為17℃，水體pH為7.59～8.80.因此，滇池湖內(nèi)正磷酸鹽被吸附到CaCO3沉淀上或者與CaCO3沉淀發(fā)生共沉淀，共沉淀的作用隨著溫度和pH(在8.0～10.0范圍內(nèi))的增加而加強(qiáng)[53]，這個(gè)自然機(jī)制阻礙了滇池沉積物中IP含量較高的Ca-P的釋放．

2.4 表層沉積物磷的釋放潛力

本實(shí)驗(yàn)對沉積物釋放潛力的測定采用的是一步浸提法，即在1∶100的沉積物和水的比值下磷的釋放量[54].水土比不同，沉積物-水界面磷的平衡濃度也不同，一般來講，水土比越大越有利于沉積物磷的釋放.因此，可以采用無限稀釋法測定沉積物磷的釋放潛力(IDE-P).滇池表層沉積物中磷的釋放量隨著水土質(zhì)量比的增加而增加，水土質(zhì)量比約為20000時(shí)，磷釋放量基本達(dá)到最大值，水土比再增大時(shí)，其磷釋放量基本趨于平衡(圖7).滇池表層沉積物IDE-P介于32.64～419.00mg/kg之間，不同區(qū)域沉積物的IDE-P平均值表現(xiàn)為：草海(157.96±94.11mg/kg)>外海北部(113.45±87.64mg/kg)>外海南部(80.16±33.69mg/kg)>湖心區(qū)(67.17±30.01mg/kg)，湖心區(qū)由于人類活動(dòng)較少，磷含量較低，其釋放潛力相對較小，而靠近昆明主城區(qū)和流經(jīng)城區(qū)的河流入湖口區(qū)域的樣點(diǎn)由于沉積物TP和PP含量較高，污染物釋放潛力相對較高.

圖7 滇池表層沉積物中磷釋放量隨水土質(zhì)量比的變化Fig.7 The changes of the maximal release potential of phosphorus in surface sediment of Lake Dianchi with the ratios of water to soil

表6 滇池表層沉積物磷的釋放特征參數(shù)與不同磷形態(tài)之間的相關(guān)性

**表示P<0.01，*表示P<0.05.

2.5 沉積物-上覆水磷形態(tài)與磷的釋放

3 結(jié)論

滇池表層沉積物中TP含量介于843.96～8144.44mg/kg之間，是其他湖泊的3～12倍左右，處于較高水平；不同形態(tài)磷含量表現(xiàn)為：OP(1482.49±1156.82mg/kg)>Ca-P(865.54±558.40mg/kg)>Al-P(463.77±662.18mg/kg)>Res-P(218.52±83.11mg/kg)>Fe-P(128.13±101.56mg/kg)>NH4Cl-P(2.26±3.05mg/kg).

滇池表層上覆水中TP濃度在0.09～0.70mg/L之間，草海水質(zhì)為劣Ⅳ類，外海不同湖區(qū)水質(zhì)介于Ⅳ～Ⅴ類之間；滇池上覆水中磷濃度以PP最高，占TP濃度的67.61%，在入湖河流河口處(如新運(yùn)糧河、盤龍江、廣普大溝、南沖河、柴河)濃度較高，長遠(yuǎn)看來對水體富營養(yǎng)化有一定的貢獻(xiàn).

滇池沉積物磷的釋放過程主要發(fā)生在前8h內(nèi)；不同區(qū)域沉積物磷的Vmax、Qmax和IDE-P平均值均表現(xiàn)為：草海>外海北部>外海南部>湖心區(qū)；滇池表層沉積物中磷的釋放主要由NH4Cl-P、Fe-P、Al-P和OP進(jìn)行，其中，NH4Cl-P和Fe-P所占比重較大；磷的釋放與上覆水中DTP、DIP和DOP濃度呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，預(yù)示著上覆水中磷的遷移轉(zhuǎn)化更多地受到水-沉積物界面濃度梯度的控制，進(jìn)一步說明不能以TP含量來評價(jià)湖泊磷素釋放的狀況，需與磷形態(tài)及分布特征相結(jié)合分析.

致謝：感謝中國環(huán)境科學(xué)研究院湖泊生態(tài)環(huán)境創(chuàng)新基地的焦立新博士在本文完成期間提供的幫助.

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Distribution and release characteristics of phosphorus in water-sediment interface of Lake Dianchi

HE Jia1, CHEN Chunyu1, DENG Weiming1, XU Xiaomei1, WANG Shengrui2, LIU Wenbin2, WU Xue1& WANG Li1

(1:KunmingInstituteofEnvironmentalScience,Kunming650032,P.R.China)

(2:StateEnvironmentalProtectionKeyLaboratoryforLakePollutionControl,ResearchCenterforLakeEco-environment,ChineseResearchAcademyofEnvironmentSciences,Beijing100012,P.R.China)

The distribution status and release characteristics of phosphorus were investigated by studying the lease kinetics characteristics and phosphorus forms from thirty-five sediment samples collected in Lake Dianchi. Results indicated that: The rank order of phosphorus contents in the surface sediment of Lake Dianchi was organic P(OP)(1482.49±1156.82mg/kg)>calcium-bound P(Ca-P)(865.54±558.40mg/kg)>metal oxide-bound P(Al-P)(463.77±662.18mg/kg)>residual P(Res-P)(218.52±83.11 mg/kg)>Fe-bound P(Fe-P)(128.13±101.56mg/kg)>weakly absorded P(NH4Cl-P) (2.26±3.05mg/kg); The amount of total phosphorus in overlying water exceed V class in Caohai and between Class Ⅳ and Class Ⅴ in other sections. The amount of particulate P(PP) is the highest among total phosphorus(TP); The process of phosphate release from the surface sediment to the water in Lake Dianchi mainly occurred in the first 8 h and the kinetics were divided into the rapid-stage and the slow-stage. The rank order of mean values of maximal phosphorus adsorption rate(Vmax), maximal phosphours adsorption capacities(Qmax), the release potential of sedimentary phosphorus(IDE-P) were Caohai>northern coast>southern coast>lake center; From the correlation parameters, phosphorus release can be inferred to obtain the contribution degree of different forms of phosphorus on release potential of phosphorus in the sediments of Lake Dianchi. Therefore, the evaluation of sediment phosphorus release risk should not be only limited to the analyse of the basic physical and chemical properties. Great attention should be paid to the contents of different forms of phosphorus content and their proportions of total phosphorus.

Lake Dianchi; phosphorus; sediments; overlying water; forms of phosphorus; phosphorus release

*國家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)(2012ZX07102)和“藍(lán)藻代謝與滇池化學(xué)需氧量的關(guān)系和原因”研究項(xiàng)目(2013-04-04-A-S-01-3123)聯(lián)合資助.2014-10-09收稿；2014-12-19收修改稿.何佳(1983～)，女，碩士，工程師；E-mail:dcszxb@163.com.

J.LakeSci.(湖泊科學(xué))， 2015， 27(5)： 799-810

DOI 10.18307/2015.0506

?2015 byJournalofLakeSciences

**通信作者;E-mail:dcszxb@163.com.