洱海及上游主要湖泊底泥營養(yǎng)鹽的研究

李延鵬，楊 婕，肖 文，楊建芳*

（1.西南林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，昆明 650224；2.大理學(xué)院，云南大理 671000；3.中輕依蘭集團(tuán)有限責(zé)任公司，昆明 650114）

洱海及上游主要湖泊底泥營養(yǎng)鹽的研究

李延鵬1，2，楊 婕2，3，肖 文2，楊建芳2*

（1.西南林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，昆明 650224；2.大理學(xué)院，云南大理 671000；3.中輕依蘭集團(tuán)有限責(zé)任公司，昆明 650114）

以洱海全湖范圍內(nèi)的7條采樣樣線及上游3個主要湖泊的底泥為研究對象，測定了總氮、總磷2個參數(shù)，分析洱海沉積物的氮磷含量及其分布特性和影響因素。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：洱海7條樣線底泥中總磷的平均值達(dá)到266.80 mg／kg，極大值為818.20 mg／kg；總氮含量的平均值達(dá)到513.60 mg／kg，極大值為1 975.40 mg／kg。洱海上游3個主要湖泊底泥總氮、總磷含量實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果為總氮的平均值為370.00 mg／kg，極大值為1 397.20 mg／kg；總磷的平均值為52.43 mg／kg，極大值為140.20 mg／kg?？偟⒖偭缀颗c輻射鄉(xiāng)鎮(zhèn)的人口數(shù)量及耕地面積呈正相關(guān)，總氮含量還與年人均收入呈正相關(guān)。

洱海；底泥；總氮；總磷；影響因子；正相關(guān)

我國湖泊河流眾多，但絕大多數(shù)都面臨著水體富營養(yǎng)化的問題。洱海是云南省第二大淡水湖泊。80年代，其生物多樣性豐富度高，對營養(yǎng)鹽的吸收轉(zhuǎn)移作用較好，生態(tài)系統(tǒng)處于良性循環(huán)狀態(tài)，水質(zhì)清潔，是國內(nèi)主要湖泊、水庫中的代表性湖泊。1996年9月，由于降水量較少，蓄水位較低，溫度適宜，原來處于劣勢種的螺旋魚腥藻（Anabaena spiroides Kiebahn）、水華微囊藻 （Microcystis flosaequae Kirchnr）等藻類猛烈暴發(fā)起來，使洱海從中營養(yǎng)湖泊突變?yōu)楦粻I養(yǎng)湖泊〔1〕。后來由于州政府采取取消網(wǎng)箱養(yǎng)殖、取締漁船柴油機(jī)和禁止銷售使用含磷洗滌劑等果斷措施，并強(qiáng)化開發(fā)管理，增大科技投入，使洱海水質(zhì)逐漸好轉(zhuǎn)〔2〕。

湖泊底泥是湖泊生態(tài)的重要組成部分，是入湖污染物特別是營養(yǎng)物質(zhì)的主要蓄積地。它可不斷地從水中接納沉積下來的無機(jī)顆粒物和有機(jī)生物殘體，同時也不斷地向上層水體釋放營養(yǎng)物質(zhì)，在水土界面上為各類物質(zhì)構(gòu)成了特殊的緩沖載體。湖泊底泥的性質(zhì)不僅可間接地反映水體的污染狀況，也可對水體產(chǎn)生重要影響〔3-4〕。表層底泥中營養(yǎng)鹽含量可以反映湖泊水體的富營養(yǎng)化程度〔5〕。一般而言，富營養(yǎng)化嚴(yán)重的湖泊其底泥中營養(yǎng)鹽含量也高。本文通過對洱海各點(diǎn)底泥營養(yǎng)鹽的測定，分析洱海水質(zhì)的現(xiàn)狀及污染物分布特征，并針對此提出洱海保護(hù)的相應(yīng)建議。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 采樣點(diǎn)的布設(shè)與采集依據(jù)洱海的湖底地形、地貌、補(bǔ)水入湖口分布、湖周人口分布及耕地面積等特性，擬定在彌苴河三角洲、喜洲鎮(zhèn)、銀橋鎮(zhèn)、大理鎮(zhèn)、海東鎮(zhèn)、大理鎮(zhèn)和下關(guān)鎮(zhèn)之間、西洱河附近布設(shè)7條橫貫洱海東西兩岸的采樣樣線，采樣時分別在樣線的兩端和中心采樣〔5-6〕。還對洱海流域的其他3個較為重要的湖泊（茈碧湖、西湖、海西海）都進(jìn)行了隨機(jī)采樣。樣點(diǎn)采用全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)（GPS）精確定位〔7〕。洱海底泥樣線布設(shè)情況，見圖1。

采樣使用中國科學(xué)院水生生物研究所提供的專用采泥器，并租用大理市洱海保護(hù)管理局的漁政船在湖面進(jìn)行泥樣采集。采集時間為2009年5月24日至2009年5月27日。樣品使用自封袋低溫冷凍保存。

1.2 樣品的預(yù)處理底泥樣品撿出雜質(zhì)后貼好標(biāo)簽在室內(nèi)自然風(fēng)干，風(fēng)干后用研缽研磨成粉狀裝入自封袋待測。

1.3 樣品的測定

1.3.1 土壤全氮的測定（凱氏蒸餾法） 方法提要：先用高錳酸鉀將樣品中的亞硝態(tài)氮氧化為硝態(tài)氮后，再用還原鐵粉使全部硝態(tài)氮還原，轉(zhuǎn)化成銨態(tài)氮。在加速劑的參與下，用濃硫酸消煮時，各種含氮有機(jī)化合物，經(jīng)過復(fù)雜的高溫分解反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮。堿化后蒸餾出來的氨用硼酸吸收，以酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，計算土壤總氮含量〔8-9〕。

1.3.2 土壤全磷的測定 方法提要：土壤樣品與氫氧化鈉熔融，使土壤中含磷礦物及有機(jī)磷化合物全部轉(zhuǎn)化為可溶性的正磷酸鹽，用水和稀硫酸溶解熔塊，在規(guī)定條件下樣品溶液與鉬銻抗顯色劑反應(yīng)，生成磷鉬藍(lán)，用分光光度法定量測定。詳細(xì)步驟參考文獻(xiàn)〔8〕中的土壤全磷測定法〔8-9〕。

2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)分析

從實(shí)驗(yàn)測得，洱海7條樣線底泥中總磷的平均值達(dá)到266.80 mg/kg，極大值為818.20 mg/kg；總氮含量的平均值達(dá)到513.60 mg/kg，極大值為1 975.40 mg/kg。洱海上游3個主要湖泊底泥總氮、總磷含量實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果為：總氮的平均值為370.00mg/kg，極大值為1397.20mg/kg；總磷的平均值為52.43mg/kg，極大值為140.20 mg/kg。見表1。

表1 樣線TN/TP測定結(jié)果及樣線輻射鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口、耕地面積、人均年收入情況

查閱相關(guān)資料得到相關(guān)鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口、耕地面積及年人均經(jīng)濟(jì)收入數(shù)據(jù)〔10〕，通過SPSS19.0軟件進(jìn)行相關(guān)性分析得到TN與人口數(shù)量之間的皮爾遜相關(guān)系數(shù)是0.840，說明兩個變量之間有線性相關(guān)關(guān)系。見表2。表中顯示相關(guān)系數(shù)R2為0.706，表明兩個變量之間存在線性相關(guān)關(guān)系；TN與耕地面積之間的皮爾遜相關(guān)系數(shù)是0.820，說明兩個變量之間有線性相關(guān)，表中顯示相關(guān)系數(shù)R2為0.673，表明兩個變量之間存在線性相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明人口數(shù)量及耕地面積對洱海底泥的TN含量具有一定的影響。

表2 樣線TN/TP測定結(jié)果與輻射鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口、耕地面積、年人均收入情況之間的統(tǒng)計學(xué)分析結(jié)果

3 討論

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可見，靠近下關(guān)城區(qū)樣線7的3個樣點(diǎn)氮、磷含量都較其他樣線高，因下關(guān)鎮(zhèn)常住人口總量接近20萬人明顯高于其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)〔10〕。樣線1的整體氮、磷含量次之，這是因?yàn)闃泳€1處于彌苴河（Ⅲ類水質(zhì)）、羅時江（V類水質(zhì)）、永安江（V類水質(zhì)）三角洲〔11〕，由于三條河地表徑流輸入大量的氮、磷所致?？偟康臉O大值出現(xiàn)在樣線5的西岸樣點(diǎn)，是因?yàn)樵摌狱c(diǎn)處于大理鎮(zhèn)附近，該處有較多的河流流入洱海，如蒼山18溪（多數(shù)屬Ⅳ～V類水質(zhì)），其總氮和總磷在近幾年的監(jiān)測中都顯示出較高濃度水平的污染〔11〕。大理鎮(zhèn)是大理州重點(diǎn)旅游景區(qū)，每年接待近百萬的游客〔12〕，這也勢必帶來較大的氮、磷污染。

數(shù)據(jù)表明洱海底泥TN含量與人口數(shù)量及耕地面積有線性相關(guān)性，而TP和人口數(shù)量、人均年收入及耕地面積不存在相關(guān)關(guān)系。氮主要是由農(nóng)業(yè)生帶來的，大理周邊農(nóng)村種植的主要農(nóng)作物是第一季種植玉米，第二季種植蠶豆，種玉米需要的氮肥量大。所以，洱海的主要污染源是農(nóng)業(yè)污染源和生活污染源。

洱海西岸樣點(diǎn)的底泥氮、磷含量都明顯高于中軸線上和東岸的樣點(diǎn)，TP西岸的平均值為407.40 mg/kg明顯高于湖心和東岸的244.80mg/kg和148.30mg/kg，TN西岸的平均值為868.50 mg/kg也明顯高于湖心和東岸的 405.50 mg/kg和 267.00 mg/kg。通過SPSS19.0進(jìn)行差異性分析，TN及TP的差異顯著性均為0.035＜0.05，所以東西兩岸的TN和TP值存在差異性。洱海西岸的村鎮(zhèn)較為密集，有經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、下關(guān)、大理、灣橋、銀橋、喜洲、上關(guān)7個鎮(zhèn)，人口約52.17萬人，耕地面積約為11 586.67 hm2；而洱海東岸有海東、雙廊、挖色3個鎮(zhèn)，人口約6.19萬人，耕地面積約為4 126.67 hm2，可見，洱海西岸非點(diǎn)源污染遠(yuǎn)高于東岸〔11〕。

資源環(huán)境與人口、經(jīng)濟(jì)的不良匹配是導(dǎo)致云南省水環(huán)境問題的必然的潛在因素。水土流失是水環(huán)境面源污染的主要原因，城市廢污水排是水環(huán)境點(diǎn)源污染的主要原因，且鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)及農(nóng)牧業(yè)帶來的環(huán)境污染也不容忽視。地方政府在開發(fā)旅游的同時應(yīng)該加強(qiáng)對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的保護(hù)，不應(yīng)以犧牲生態(tài)環(huán)境來增加經(jīng)濟(jì)收入。

保護(hù)水資源、加強(qiáng)水污染防治已刻不容緩。要切實(shí)加大水污染防治力度，加強(qiáng)水資源統(tǒng)一管理，科學(xué)合理地開發(fā)利用水土資源；加強(qiáng)監(jiān)測與研究，制定水功能區(qū)水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)，實(shí)施水資源保護(hù)規(guī)劃，依法治水管水；堅(jiān)持從源頭控制，綜合治理，有效地改善和提高水環(huán)境質(zhì)量。綜合治理洱海主要入湖河流，恢復(fù)河流水體功能，有效控制、減少進(jìn)入洱海的污染負(fù)荷，綜合解決流域區(qū)村落垃圾、污水、農(nóng)田徑流、畜禽養(yǎng)殖、水土流失等面源污染問題，嚴(yán)禁洱海周邊的居民圍湖造田、過度捕魚、生活垃圾及畜禽糞便隨意堆放的行為，保護(hù)洱海周邊的生態(tài)環(huán)境。

〔1〕杜包漢.洱海富營養(yǎng)化研究〔J〕.云南環(huán)境科學(xué)，1997（16）：30-34.

〔2〕王云飛，潘紅璽，吳慶龍，等.人類活動對洱海的影響及對策分析〔J〕.湖泊科學(xué)，1999（11）：123-128.

〔3〕王永華，錢少猛，徐南妮，等.巢湖東區(qū)底泥污染物分布特征及評價〔J〕.環(huán)境科學(xué)研究，2004（17）：22-26.

〔4〕金相燦.中國湖泊環(huán)境〔M〕.北京：海洋出版社，1995：150-197.

〔5〕金相燦，屠清瑛.湖泊富營養(yǎng)化調(diào)查規(guī)范〔M〕.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1990：291-291.

〔6〕方志清，李存雄，張明時，等.百花湖阿哈水庫底泥及營養(yǎng)鹽蓄積量的估算〔J〕.貴州師范大學(xué)學(xué)報，2009（27）：30-33.

〔7〕王平，任學(xué)蓉，靳燕，等.寧夏沙湖底泥營養(yǎng)鹽特征分析〔J〕.寧夏工程技術(shù)，2008（7）：5-8.

〔8〕勞家檉.土壤農(nóng)化分析手冊〔M〕.北京：農(nóng)業(yè)出版社，1998：241-280.

〔9〕中國環(huán)境監(jiān)測總站.中國元素土壤背景值〔M〕.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1990：329-280.

〔10〕云南省人民政府.云南數(shù)字鄉(xiāng)村〔EB/OL〕.〔2010-08-09〕. http：//ynszxc.gov.cn.

〔11〕楊曉雪.洱?？偭住⒖偟廴粳F(xiàn)狀分析〔J〕.云南環(huán)境科學(xué)，2006，25（增刊）：113-115.

Research about the Nutrients of Sedimenin in Erhai Lake and Three Upstream Primary Lakes

LI Yanpeng1,2,YANG Jie2,3,XIAO Wen2,YANG Jianfang2*
（1.College of Forestry,Southwest Forestry University,Kunming 650224,China；2.Dali University,Dali,Yunnan 671000,China；3.Zhongqingyilan Group Co.Ltd,Kunming 650114,China）

Taking the 7 sampling lines of Erhai lake and the sediment of upper three primary lakes as the research object,the sediment about total phosphorus（TP）and total nitrogen（TN）has been tested,in order to analyze the TP and TN content of sediment in Erhai lake, distribution characteristics and influence factors.The result indicates that the seven sampling lines of TP average content reaches 266.80 mg/kg,maximum 818.20 mg/kg；the TN average content reaches 513.60 mg/kg,maximum 1 975.40 mg/kg.The TN and TP average content of sediment in upper three primary lake is 370.00 mg/kg；maximum content is 1 397.20 mg/kg；the TN average value is 52.43 mg/kg；the maximum is 140.20 mg/kg.TP and YN content is positive correlation with population and farmland area；TN content is also positive correlation with the annual per-capita income.

Erhai lake；sediment；total nitrogen；total phosphorus；influence factors；positive correlation

X524

A

1672-2345（2013）04-0058-03

洱海環(huán)境最大承載力分析（KYRH201013）；洱海治理實(shí)施效果研究（KYRH201014）；2011年云南省森林災(zāi)害預(yù)警與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)基金資助項(xiàng)目（2011XNLY0908）；國家“水體污染控制與治理”科技重大專項(xiàng)（2013ZX07105005-02-03）

2012-11-26

2013-02-15

李延鵬，碩士研究生，主要從事生態(tài)學(xué)研究.

（責(zé)任編輯 毛本勇）

10.3969/j.issn.1672-2345.2013.04.016

*通信作者：楊建芳，講師.