藻類生長對滇池不同區(qū)域沉積物磷釋放的影響

崔紅偉，湯 利

（1.云南省環(huán)境科學(xué)研究院，云南昆明650034；2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，云南昆明650201）

藻類生長對滇池不同區(qū)域沉積物磷釋放的影響

崔紅偉1，湯 利2

（1.云南省環(huán)境科學(xué)研究院，云南昆明650034；2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，云南昆明650201）

選擇滇池5個代表性研究位點，分別采集沉積物和水樣，在藻類發(fā)生的重災(zāi)區(qū)采集藻類，通過野外取樣和實驗室模擬試驗，研究分析了藻類生長對滇池不同區(qū)域沉積物磷釋放的影響。結(jié)果表明，加入藻類明顯提高了沉積物速效磷和總磷的釋放量；去離子水處理的沉積物速效磷和總磷釋放量明顯高于滇池水處理；各區(qū)域沉積物中以海埂的速效磷釋放量最高，昆陽的總磷釋放量最高。

不同區(qū)域；藻類生長；沉積物；磷釋放；影響；滇池

近年來，富營養(yǎng)化已經(jīng)成為一個全球性的環(huán)境問題［1～3］。隨著我國工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展和人口的劇增，大量的工農(nóng)業(yè)廢水和生活污水過度排放，導(dǎo)致我國水體富營養(yǎng)化的程度日益加劇，這已經(jīng)成為我國水體污染的重要原因之一［4］。滇池是中國最為重要的高原淡水湖之一，素有 “高原明珠”之稱，其水體富營養(yǎng)化程度日趨嚴(yán)重，湖內(nèi)藻類不斷繁殖，水質(zhì)嚴(yán)重下降。

已有研究表明，氮、磷在水體富營養(yǎng)化中起著關(guān)鍵的作用，而二者之中磷是主要限制性因子。磷作為一種營養(yǎng)鹽，是水生生物必須的大量營養(yǎng)元素［6］，是影響藻類生長的一個重要因素［9］。所以控制水體富營養(yǎng)化的有效途徑是限制磷的排入以限制藻類的暴發(fā)。但也有研究發(fā)現(xiàn)，更多的磷輸入并不一定引起相應(yīng)的藻類增殖，過高的磷濃度不僅不利于藻類的生長，反而對其生長產(chǎn)生一定的抑制作用［4］。同時也有研究表明，藻類的大規(guī)模培養(yǎng)對改善水質(zhì)、去除污水以及富營養(yǎng)化水體中的營養(yǎng)物質(zhì)有一定的作用［3］。藻類在氮、磷的利用上存在一定的相關(guān)性［9～10］。藻類對于湖泊的磷營養(yǎng)狀態(tài)具有重要作用，但是目前尚未清楚其作用機理［4～6］。

富營養(yǎng)化水體中磷的來源主要包括外部進入水體中的磷以及水體內(nèi)部沉積物進入水體中的磷［13］，在湖泊環(huán)境中，沉積物是營養(yǎng)物質(zhì)的重要蓄積庫，在湖泊養(yǎng)分循環(huán)和水體富營養(yǎng)化過程中起著重要的作用，沉積物中的營養(yǎng)鹽有可能成為上覆水體富營養(yǎng)化主導(dǎo)因子，加速水土富營養(yǎng)化。

國內(nèi)外有關(guān)滇池沉積物磷的釋放與環(huán)境影響因子的關(guān)系、滇池沉積物磷的形態(tài)、沉積物、水體氮磷營養(yǎng)物的不同區(qū)域分布特征及季節(jié)性變化和時空分布特征等已有較多研究，但滇池藻類生長與沉積物磷釋放的相互關(guān)系還少見報道，因此本文通過藻類生長與沉積物的模擬試驗，探討藻類生長對滇池沉積物磷釋放的影響，以期為揭示滇池沉積物磷與藍藻生長、暴發(fā)的相互作用，從而進一步揭示內(nèi)源污染對滇池富營養(yǎng)化的作用，為有效控制滇池水華暴發(fā)和富營養(yǎng)化，建立安全高效的控制技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)和指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 研究位點及樣品采集

采用GPS定位，在滇池選擇5個代表性的研究位點進行沉積物、水和藻類的采樣，研究位點分別是新街 （N24°46′15″，El02°41′86″），斗南（N24°52′662″，El02°45′237″），羅家村 （N24°48′799″，El02°41′789″），海埂 （N24°54′85″，El02° 39′83″），昆陽 （N24°43′59″，El02°37′36″），其中海埂是藻類發(fā)生的重災(zāi)區(qū)、城市污水排放區(qū)，斗南是花卉蔬菜主產(chǎn)區(qū)，羅家村位于滇池中部，新街是水稻主產(chǎn)區(qū)，昆陽為磷礦生產(chǎn)區(qū)。

沉積物用重力采樣器采取，水樣用有機玻璃采水器采取，并在海埂處撈取新鮮藻以備培養(yǎng)試驗用。

1.2 試驗設(shè)計

選取新街、斗南、羅家村、海埂、昆陽5個研究位點的沉積物、水樣及海埂的藻液，進行如下培養(yǎng)試驗：

（1）200g沉積物 ＋3000ml過濾滇池水 ＋100ml藻液，記為處理A；

（2）200g沉積物＋3000ml去離子水 ＋100ml藻液，記為處理B；

（3）200g沉積物＋3000ml滇池水，記為處理C；

（4）200g沉積物 ＋3000ml去離子水，記為處理D。

上述試驗在5L的聚乙烯塑料桶進行模擬培養(yǎng)，滇池水經(jīng) 0.45μm的無磷微孔濾膜過濾后使用。試驗在室溫下進行，光照時間為：12h／d，培養(yǎng)12d，每天用去離子水補充蒸發(fā)所消耗的水分。

1.3 分析方法

沉積物總磷：采用高氯酸－硫酸消煮鉬藍比色法測 定［13］；

沉積物速效磷：采用碳酸氫鈉浸提鉬藍比色法測定［13］。

2 結(jié)果與分析

2.1 藻類生長對滇池不同區(qū)域沉積物速效磷釋放的影響

圖1為滇池5個研究位點表層沉積物經(jīng)過四種方法處理后測定的速效磷釋放量的分布圖，從圖中可以看出5個位點四種處理都是 A、B兩種處理的速效磷釋放量明顯高于 C、D兩種處理，表明加入藻類的樣品沉積物速效磷釋放量高于沒有加入藻類的樣品。5個位點四種處理中速效磷釋放量都是B高于A，D高于C，可見，去離子水處理的樣品速效磷釋放量高于滇池水處理的樣品。從不同區(qū)域速效磷釋放可以看出，海埂速效磷釋放量高于其他位點，滇池不同區(qū)域沉積物速效磷釋放從高到低依次是海埂 ＞羅家村＞斗南＞昆陽＞新街。沉積物磷釋放與溫度、pH、Eh、細菌、溶解氧、周邊環(huán)境等諸多因素有關(guān)。各區(qū)域中海埂沉積物速效磷釋放量最高，海埂沉積物中的磷主要來源于城市污水排放所沉積的磷，隨著城市的發(fā)展，污水排放量大增導(dǎo)致沉積物中速效磷含量增多，再加上水體中速效磷含量低，這樣沉積物中就要釋放相對較多的磷以供應(yīng)藻類正常生長。各區(qū)域中新街沉積物速效磷釋放量最低，這可能與其本身沉積物中速效磷含量低，并且受水體中速效磷含量、溫度、溶解氧等因素的影響有關(guān)。

2.2 藻類生長對滇池不同區(qū)域沉積物總磷釋放的影響

圖2為滇池5個研究位點表層沉積物經(jīng)過四種方法處理后測定的總磷釋放量的分布圖，從圖中可以看出5個位點四種處理都是 A、B兩種處理的總磷釋放量明顯高于C、D，表明加入藻類的樣品沉積物總磷釋放量高于沒有加入藻類的樣品。5個位點四種處理中總磷釋放量都是 B高于A，D高于C，可見，去離子水處理的樣品總磷釋放量高于滇池水處理的樣品。滇池不同區(qū)域沉積物總磷釋放從高到低依次是昆陽 ＞羅家村 ＞海?。径纺?＞新街。各區(qū)域中昆陽沉積物總磷釋放量相對最高，昆陽是磷礦生產(chǎn)區(qū)，其沉積物總磷含量很高，再加上受到溫度、pH、Eh、細菌、溶解氧、周邊環(huán)境等諸多因素的影響，其總磷釋放量相對最高。

3 結(jié)論與討論

本研究表明：藻類生長可促進沉積物中速效磷和總磷的釋放；去離子水處理的沉積物速效磷和總磷釋放量明顯高于滇池水處理；滇池不同區(qū)域沉積物速效磷釋放以藻類發(fā)生重災(zāi)區(qū)—海埂最高，總磷釋放以磷礦主產(chǎn)區(qū)—昆陽最高，新街最低。

本研究對沉積物的處理中，沒加藻類處理的樣品，沉積物中速效磷和總磷含量最高，這也許是由于磷沒有被藻類吸收，水體對沉積物中磷的需要量小，所以沉積物磷的釋放量相對較小。相反加入藻類處理的樣品，沉積物中磷含量最低，這也許是因為藻類生長吸收了水體中的磷，且水體中的磷不能滿足藻類正常生長需要，這樣沉積物中的磷就釋放出來以滿足藻類生長需要。

5個研究位點中海埂速效磷釋放量最高，此地是藻類發(fā)生的重災(zāi)區(qū)。在藻類非生長時期，隨著城市的發(fā)展，大量污水的排入使沉積物中的磷得到大量積累，速效磷含量相對高，因此能在藻類生長時期釋放大量的磷供應(yīng)藻類生長。昆陽的總磷釋放量最高，因為昆陽是磷礦生產(chǎn)區(qū)，常年的磷輸入會導(dǎo)致沉積物中蓄積的磷含量相對高，但其沉積物中總磷的釋放還受到周邊環(huán)境、水體中總磷含量、藻類數(shù)量、季節(jié)不同等因素的影響，因此，此地總磷釋放量最高的原因尚不清楚。新街無論速效磷還是總磷釋放量都最低，此地是水稻主產(chǎn)區(qū)，其沉積物中的磷大多數(shù)來自過量施用的磷肥，這個區(qū)域沉積物深度較淺，屬于迎風(fēng)區(qū)，其水體擾動較大，磷很難被沉積，因而這里的沉積物和水體中磷含量相對都很低，且此地藻類暴發(fā)相對不嚴(yán)重，沒有更多的磷需求量，所以磷釋放量最低。羅家村和斗南釋放情況無規(guī)律。

綜上所述，藻類生長促進了沉積物磷的釋放，且對于不同區(qū)域的沉積物磷釋放的影響不同。但是藻類生長促進沉積物磷釋放的機理到底是什么、沉積物磷釋放對各區(qū)域水環(huán)境有何影響等問題還需進一步研究。

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Effects of Algal Growth on Phosphorus Release from Sediment in Different Sites of Dianchi Lake

CUI Hong－wei，TANG Li
（1.Yunnan Institute of Environmental Science，Kunming Yunnan 650034 China）

Five representative sites in Dianchi Lake were selected.Sediment and water were sampled separately in these five sites.Algae were sampled in Haigeng area.A simulating experiment was done to examine the impacts of alga growth on sediment phosphorus release at different sites in Dianchi Lake.The results showed that the release of total phosphorus and available phosphorus in sediment samples with alga is apparently higher than that of the samples without alga.Further more，the release of total phosphorus and available phosphorus in sediment samples treated with deionized water is much higher than that of the samples treated with Dianchi lake water.Among all five sites，the sediment in Haigeng released the highest amount of available phosphorus.Meanwhile，the highest release of total phosphorus from sediments was found in Kunyang.

algae growth；sediment；phosphorus release；different sites；Dianchi Lake

X52

A

1673－9655（2014）04－0001－04

2014－04－02

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃 （863）項目 （2005AA 601010－02－5－03）；教育部 “春暉計劃”；中國科學(xué)院南京土壤所土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國家重點實驗室開放基金。