滇池入湖河流磷負(fù)荷時(shí)空變化及形態(tài)組成貢獻(xiàn)*

李　樂，王圣瑞，王海芳，張　蕊，焦立新，丁　帥，余佑金

(1:中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012) (2:中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院國(guó)家環(huán)境保護(hù)湖泊污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖泊生態(tài)環(huán)境創(chuàng)新基地，北京 100012) (3:中北大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院，太原 030051)

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滇池入湖河流磷負(fù)荷時(shí)空變化及形態(tài)組成貢獻(xiàn)*

李樂1,2,3，王圣瑞1,2，王海芳3，張蕊1,2，焦立新1,2**，丁帥1,2，余佑金1,2

(1:中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012) (2:中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院國(guó)家環(huán)境保護(hù)湖泊污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖泊生態(tài)環(huán)境創(chuàng)新基地，北京 100012) (3:中北大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院，太原 030051)

研究了2013年滇池主要入湖河流總磷(TP)及各形態(tài)磷濃度的時(shí)空變化與入湖負(fù)荷特征，并探討了不同形態(tài)磷的入湖負(fù)荷貢獻(xiàn). 結(jié)果表明：(1)滇池河流入湖TP濃度在0.11～1.93 mg/L之間，以溶解性無機(jī)磷(DIP)和顆粒態(tài)磷(PP)為主，溶解性有機(jī)磷(DOP)濃度較低；(2)滇池河流入湖磷負(fù)荷總量為280.51 t/a，絕大多數(shù)河流主要以DIP形態(tài)入湖，平均貢獻(xiàn)率為43.48%；PP形態(tài)入湖負(fù)荷次之，平均貢獻(xiàn)率為31.64%；DOP入湖負(fù)荷較低，平均貢獻(xiàn)率為24.88%；(3)DIP入湖負(fù)荷貢獻(xiàn)率較高值出現(xiàn)在3、4和11月的枯水期，平均入湖負(fù)荷貢獻(xiàn)率達(dá)到55.30%；PP入湖負(fù)荷貢獻(xiàn)率較高值出現(xiàn)在1和7月，平均入湖負(fù)荷貢獻(xiàn)率為56.14%；DOP入湖負(fù)荷貢獻(xiàn)率月變化差異較小，最高值出現(xiàn)在12月，貢獻(xiàn)率為21.85%；(4)研究滇池入湖河流污染負(fù)荷不僅要考慮溶解態(tài)無機(jī)磷的貢獻(xiàn)，而且需要重視PP和DOP負(fù)荷，控制滇池入湖河流污染負(fù)荷需要考慮不同河流不同形態(tài)磷負(fù)荷組成及月變化差異特征，有針對(duì)性地采取相應(yīng)措施.

滇池；入湖河流；磷負(fù)荷；時(shí)空變化；貢獻(xiàn)

磷是湖泊初級(jí)生產(chǎn)力的限制性營(yíng)養(yǎng)元素[1]，也是導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之一[2]. 我國(guó)的水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率小于60%[3]，在滇池、太湖和巢湖流域，由于人口密集，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)集約化程度高，流域總磷(TP)濃度比20年前提高了10倍以上[4-5]. 滇池是云貴高原最大的淡水湖泊，近些年來由于城市擴(kuò)展，人口增長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，大量含磷污染物通過河流進(jìn)入滇池，導(dǎo)致水體不斷污染，富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)加重，藍(lán)藻水華暴發(fā)更為頻繁[6-7]. 據(jù)統(tǒng)計(jì)，滇池每年約有70%～80%的入湖水量是來自河流水體的補(bǔ)給[8]. 因此，滇池入湖河流不僅是滇池的主要水量來源，又是污染物匯入河流的主要通道，大部分點(diǎn)源與面源污染物通過入湖河流進(jìn)入湖泊[9]. 故控制入湖河流磷污染是減弱湖泊磷污染的重要途徑[10]. 進(jìn)入滇池的磷營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷主要來自工業(yè)廢水和城市污水等點(diǎn)源及農(nóng)田地表徑流流失和磷礦開采[11]. 對(duì)美國(guó)與日本等國(guó)的研究表明，即使點(diǎn)源污染已完全控制，河流水質(zhì)達(dá)標(biāo)率僅為65%，湖泊的水質(zhì)達(dá)標(biāo)率僅為42%，而在中國(guó)，面源污染已接近甚至高于點(diǎn)源污染，一些流域的面源污染已成為水環(huán)境的主要威脅[12-13]. 因而推行入湖河流磷負(fù)荷的控制是治理滇池富營(yíng)養(yǎng)化的重要措施之一，也成為滇池流域磷總量控制的重要基礎(chǔ)[14].

外源負(fù)荷對(duì)淺水湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的影響往往至關(guān)重要[15-16]，滇池入湖河流所攜帶的污染物是造成滇池富營(yíng)養(yǎng)化的重要原因之一. 滇池流域入湖氮磷負(fù)荷已有較多報(bào)道[17-20]，但相關(guān)研究多集中在入湖流量模型驗(yàn)證以及總氮(TN)和TP入湖負(fù)荷總量評(píng)估方面，而系統(tǒng)研究入湖河流氮、磷負(fù)荷時(shí)空變化的報(bào)道較少，尤其是對(duì)不同形態(tài)氮、磷負(fù)荷及其對(duì)TN、TP貢獻(xiàn)的報(bào)道罕見. 本文通過研究入湖河流中TP和不同形態(tài)磷負(fù)荷及其負(fù)荷貢獻(xiàn)的時(shí)空變化，了解并掌握各個(gè)入湖河流對(duì)湖泊磷負(fù)荷的貢獻(xiàn)大小是準(zhǔn)確評(píng)估入湖河流污染負(fù)荷的前提，可以為入湖河流污染現(xiàn)狀和治理及滇池富營(yíng)養(yǎng)化防治提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù).

1 材料與方法

1.1 樣品采集與流域特征

根據(jù)滇池流域入湖河流及子流域分布情況，于2013年1-12月，對(duì)盤龍江、新運(yùn)糧河、老運(yùn)糧河、廣普大溝、老寶象河、東大河等28條主要入湖河流的河口布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，采樣時(shí)用GPS儀記錄下滇池入湖河流位點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)及河流名稱(圖1). 分別在每個(gè)月的15-25日期間(采樣時(shí)間避開風(fēng)雨天氣)采集入湖河口表層水樣，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)流量. 每個(gè)水樣充分混合后分別裝入1 L聚乙烯塑料瓶?jī)?nèi)，當(dāng)天帶回實(shí)驗(yàn)室并測(cè)定ρ(TN)、溶解性總磷濃度(ρ(DTP))和溶解性無機(jī)磷濃度(ρ(DIP))等指標(biāo). 根據(jù)昆明市環(huán)境科學(xué)研究院監(jiān)測(cè)結(jié)果，滇池28條主要入湖河流中達(dá)到劣V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的有20條，占74.1%；達(dá)到V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的有4條，占14.8%. 河流入湖流速為0.01～0.50 m/s，pH值為6.22～9.92，4-10月水溫在17.0～20.3℃之間. 滇池入湖河流及子流域水量根據(jù)河口監(jiān)測(cè)流速計(jì)算，并參考HSPF模型結(jié)果. 滇池流域以盤龍江(24667.61 m3/a)和新運(yùn)糧河(10438.82 m3/a)入湖水量最高，老運(yùn)糧河、大清河、撈魚河、老寶象河、新寶象河等次之，入湖水量在2000～4000 m3/a之間，西壩河、金家河、大溝河和六甲寶象河等入湖水量最低，小于200 m3/a. 入湖水量以7-8月較高，8月最高達(dá)10703.65 m3/a.

圖1 滇池入湖河流采樣點(diǎn)Fig.1 Sampling sites of the inlet rivers of Lake Dianchi

1.2 分析及計(jì)算方法

ρ(TP)和ρ(DTP)采用過硫酸鉀-鉬銻抗分光光度法測(cè)定，ρ(DIP)采用鉬銻抗分光光度法測(cè)定，具體方法參照文獻(xiàn)[21].

ρ(DOP)=ρ(DTP)-ρ(DIP)

(1)

ρ(PP)=ρ(TP)-ρ(DTP)

(2)

式中，DOP為溶解性有機(jī)磷，DIP為溶解性無機(jī)磷，PP為顆粒態(tài)磷，單位均為mg/L.

入湖河流TP負(fù)荷計(jì)算公式為：

Wij=Cij·Qij

(3)

式中，Wij為i年j月入湖河流TP負(fù)荷(t/a)；Cij為i年j月河流入湖口ρ(TP)平均值(mg/L)；Qij為i年j月入湖水量平均值(m3/s)，入湖負(fù)荷計(jì)算方法參考文獻(xiàn)[22-24].

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析及制圖采用Origin 8.5和ArcGIS 10.0軟件.

2 結(jié)果與討論

2.1 入湖河流磷濃度的時(shí)空變化

通過計(jì)算不同月份入湖河流磷濃度的平均值得到磷濃度空間變化特征(圖2). 滇池不同入湖河流磷濃度差別顯著，ρ(TP)在0.11～1.93 mg/L之間，平均值為0.66 mg/L，最高值出現(xiàn)在廣普大溝，茨巷河、海河和金家河濃度相對(duì)較高，為1.0～1.8 mg/L，絕大部分入湖河流ρ(TP)小于0.8 mg/L；水體ρ(DIP)在0.02～1.13 mg/L之間，平均值為0.28 mg/L，最高值出現(xiàn)在廣普大溝，海河次之；ρ(PP)在0.03～1.57 mg/L之間，平均值為0.25 mg/L，最高值出現(xiàn)在茨巷河，廣普大溝次之(0.45 mg/L)；而ρ(DOP)相對(duì)較低，在0.04～0.39 mg/L之間，平均值為0.13 mg/L.

圖2 滇池入湖河流磷濃度的空間變化Fig.2 Spatial variations of phosphorus concentrations of the inlet rivers of Lake Dianchi

總體來看，滇池草海及外海北部入湖河流較多，主要有新運(yùn)糧河、老運(yùn)糧河、盤龍江和廣普大溝等較大河流. 入湖河流流經(jīng)昆明市主城區(qū)，以城市點(diǎn)源污染為主，大量工業(yè)廢水及城市生活污水、雨水等匯入河流，故污染情況嚴(yán)重，磷濃度較高，且以DIP為主. 其中，廣普大溝污染最為嚴(yán)重，各形態(tài)磷濃度均較高，主要由于河道匯集了沿線居民小區(qū)生活污水、農(nóng)村面源污水和工業(yè)生產(chǎn)廢水，且均為直排河道，再加之污水管道堵塞，導(dǎo)致河水污濁且散發(fā)著陣陣惡臭[25]. 外海東部及南部流域入湖河流相對(duì)較少，主要包括洛龍河、撈魚河、茨巷河和東大河等，以農(nóng)業(yè)面源污染為主，城市點(diǎn)源污染較少，除茨巷河外，大部分河流水質(zhì)較好. 茨巷河的磷濃度僅次于廣普大溝，以PP為主，是典型的農(nóng)業(yè)灌溉與養(yǎng)殖污染影響下的滇池入湖河流[26]. 同時(shí)受到磷礦開采區(qū)的影響，在雨季降雨量很大時(shí)，其污染物濃度增長(zhǎng)更為迅速[27]. 由此可見，農(nóng)田地表徑流和磷礦的開采成為滇池水體富營(yíng)養(yǎng)化亟需控制的重要內(nèi)容[28-29]. 除農(nóng)業(yè)面源外，在開采磷礦的過程中，大量的揚(yáng)塵隨即產(chǎn)生，污染物會(huì)通過降雨進(jìn)入河流，故茨巷河的磷濃度很高，并以PP為主. 海河磷濃度較廣普大溝和茨巷河再次之，以DIP為主，其流域周圍分布著農(nóng)村、學(xué)校和工廠，污染物以農(nóng)村生活污水、工業(yè)和企業(yè)廢水為主. 而滇池東部隨著“十二五”城市重心的轉(zhuǎn)移、呈貢新區(qū)的建設(shè)、生活污染源和城市面源污染的增加[30]，東部入湖河流水質(zhì)面臨著新的壓力，使滇池入湖河流磷污染由北部逐漸向東部轉(zhuǎn)移.

圖3 滇池入湖河流磷濃度的月變化Fig.3 Monthly variations of phosphorus concentrations of the inlet rivers of Lake Dianchi

通過計(jì)算每月不同入湖河流磷濃度的平均值得出磷濃度月變化特征(圖3). 滇池入湖河流磷濃度總體呈波動(dòng)式先升后降的趨勢(shì)，ρ(TP)在0.53～0.87 mg/L之間，4月最高，7月最低，6月出現(xiàn)次峰值；不同月份ρ(DTP)在0.30～0.61 mg/L之間，4月最高，9月出現(xiàn)次峰值；不同月份ρ(DIP)在0.20～0.50 mg/L之間，4月最高，8月出現(xiàn)次峰值；ρ(PP)在5月(0.47 mg/L)最高，8月(0.09 mg/L)最低；DOP濃度在8月(0.24 mg/L)最高，7月(0.04 mg/L)最低. 從圖3中可以明顯看出，冬季降雨量少，各指標(biāo)相對(duì)較低，4-9月降雨量大，各指標(biāo)顯著升高.ρ(TP)、ρ(DTP)和ρ(DIP)高峰值都出現(xiàn)在4月，主要原因可能是滇池西南地區(qū)干旱，降水稀少，排入河道的工業(yè)廢水和生活污水中的磷污染物得不到稀釋；較低值出現(xiàn)在7月和10月，原因可能是雨季的降水不斷補(bǔ)給河流，使外源污染得到了稀釋[31]. 總體來說，磷在水體中的濃度一般較低，主要吸附于土壤顆粒中[32]，降雨、開溝排水等產(chǎn)生的地表徑流，使?fàn)I養(yǎng)豐富的表層底泥被侵蝕從而進(jìn)入河流，使水體中磷濃度升高. 所以入湖河流在雨季時(shí)的磷濃度往往高于旱季，也就是說，降雨較少的時(shí)期，對(duì)土壤的沖刷作用較弱，流入河流的土壤顆粒較小，導(dǎo)致河流磷濃度較低.

2.2 入湖河流磷負(fù)荷的時(shí)空變化

根據(jù)滇池入湖河流水量及水質(zhì)數(shù)據(jù)，計(jì)算得到滇池入湖河流TP及不同形態(tài)磷的入湖負(fù)荷. 滇池入湖河流TP負(fù)荷為280.51 t/a，其中，DIP入湖負(fù)荷為124.81 t/a，占TP負(fù)荷的44.49%；PP入湖負(fù)荷為116.18 t/a，占TP負(fù)荷的41.42% ；DOP入湖負(fù)荷為39.52 t/a，占TP負(fù)荷的14.09%. 總體來看，各河流不同形態(tài)磷負(fù)荷均以DIP和PP負(fù)荷為主，DOP負(fù)荷較低(圖4).

從滇池主要入湖河流磷負(fù)荷的空間變化來看，TP負(fù)荷量較大的(>20 t/a)有新運(yùn)糧河、盤龍江、老運(yùn)糧和大清河，其中新運(yùn)糧河(75.35 t/a)和盤龍江(55.78 t/a)分別占TP負(fù)荷的26.86%和19.89%. 與國(guó)內(nèi)學(xué)者[33-34]對(duì)盤龍江的研究結(jié)論一致：盤龍江主要污染因子為TP，是引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要因素. 盤龍江流域城鎮(zhèn)眾多，人口密集，生活污水及工業(yè)廢水排放量大，湖水流速較快，形成較大的水環(huán)境容量，故TP負(fù)荷很高. 對(duì)于水流速度較小的新運(yùn)糧河，由于分布在河流兩岸的323個(gè)排污口持續(xù)匯入大量污染物，同時(shí)在河道整治過程中忽視了河道整體的生態(tài)治理和修復(fù)，河流磷負(fù)荷持續(xù)升高[35]. 因而，盤龍江和新運(yùn)糧河的磷負(fù)荷很高的最主要原因是入湖水量極高，其中盤龍江入湖水量高達(dá)24667.61 m3/a. 可見，滇池入湖河流磷負(fù)荷主要來源于北部的2條主要入湖河流，總體來說東部和南部的入湖河流磷負(fù)荷均較低. 蔡佳亮等[36]的研究發(fā)現(xiàn)，滇池入湖河流污染狀況嚴(yán)重程度為北部入湖河流>南部入湖河流>東部入湖河流，與本研究印證. 因此亟需加強(qiáng)對(duì)滇池北部(特別是新運(yùn)糧河、盤龍江及其流域)的綜合治理，以減少該河流的入湖磷負(fù)荷.

圖4 滇池入湖河流磷負(fù)荷的空間變化Fig.4 Spatial variations of phosphorus loading of the inlet rivers of Lake Dianchi

圖5 滇池入湖河流磷負(fù)荷的月變化Fig.5 Monthly variations of phosphorus loading of the inlet rivers of Lake Dianchi

滇池入湖河流TP及不同形態(tài)磷入湖負(fù)荷季節(jié)性差異顯著(圖5)，TP負(fù)荷呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，8月最高，占入湖河流磷負(fù)荷總量的20.93%，最低值出現(xiàn)在5月. PP負(fù)荷在7月最高，占全年的23.44%；DIP負(fù)荷和DON負(fù)荷均在8月最高，分別占全年的23.48%和21.86%. 入湖河流中PP負(fù)荷所占比例較高，尤其是在水中含有大量泥沙的雨期(7-8月)，這與水體TP濃度在入湖河流較高相互印證. 滇池一年內(nèi)干濕季節(jié)分明[37]，在汛期的7、8月，TP及不同形態(tài)磷負(fù)荷均最高；11月至次年4月的旱季，雨量稀少，磷負(fù)荷變化平穩(wěn)且處于較低水平. 總體來講，全年的磷濃度在時(shí)空分布上均具有較大差異，變化趨勢(shì)是夏季高于冬季，入湖河流的磷負(fù)荷均主要集中在7-10月，占全年TP負(fù)荷的62.04%. 入湖河流TP、DIP及DOP負(fù)荷均在8月出現(xiàn)最大值，而PP負(fù)荷在7月出現(xiàn)最大值，之后隨時(shí)間推移顯著降低. 入湖河流各形態(tài)磷負(fù)荷均在5月出現(xiàn)最低值，故此時(shí)水質(zhì)狀況最佳. 之后隨著降雨量的增加各種磷負(fù)荷持續(xù)增加，8月達(dá)到最大值(8月入湖水量是5月的9倍多)，故控制滇池河流入湖磷負(fù)荷，可以考慮在雨季之初加以控制.

2.3 不同形態(tài)磷的入湖負(fù)荷貢獻(xiàn)

根據(jù)滇池不同河流各形態(tài)磷入湖負(fù)荷占總磷入湖負(fù)荷的百分比計(jì)算得到各形態(tài)磷的入湖負(fù)荷貢獻(xiàn)率(圖6). 總體來講，滇池絕大多數(shù)河流以DIP和PP入湖負(fù)荷為主，其中DIP占TP入湖負(fù)荷的5.14%～64.36%，平均貢獻(xiàn)率為43.48%；PP占TP入湖負(fù)荷的12.07%～59.77%，平均貢獻(xiàn)率為31.64%. DOP負(fù)荷貢獻(xiàn)相對(duì)較小，占TP入湖負(fù)荷的1.95%～64.12%，平均貢獻(xiàn)率為24.88%. 故不同入湖河流各形態(tài)磷對(duì)TP入湖負(fù)荷的貢獻(xiàn)差異顯著. 茨巷河、盤龍江和東大河PP入湖負(fù)荷占有相對(duì)較高的比例，其對(duì)TP負(fù)荷的貢獻(xiàn)率可達(dá)到50%以上，而洛龍河、中河和馬料河PP入湖負(fù)荷占有相對(duì)較高的比例，其對(duì)TN負(fù)荷的貢獻(xiàn)率可達(dá)到60%以上，其中PP負(fù)荷貢獻(xiàn)率最高值出現(xiàn)在茨巷河，DON負(fù)荷貢獻(xiàn)率最高值出現(xiàn)在洛龍河(圖6). PP和DOP均是河流入湖磷負(fù)荷的重要組成部分，以往針對(duì)滇池及其流域的研究多集中在TP和DIP入湖負(fù)荷方面，而有關(guān)PP和DOP入湖負(fù)荷的報(bào)道較少. 近幾十年，隨著滇池周邊工、農(nóng)業(yè)的發(fā)展，不僅無機(jī)磷入湖負(fù)荷逐年增加，而且DOP和PP入湖負(fù)荷也顯著提高，并已經(jīng)成為影響滇池水質(zhì)的重要因素之一[38]. 茨巷河流域的農(nóng)田有大量的蔬菜、花卉等作物種植區(qū)，雨水沖刷和灌溉流失的農(nóng)田土壤絕大多數(shù)進(jìn)入茨巷河，從而導(dǎo)致PP負(fù)荷最高. 要減少茨巷河等河流的PP負(fù)荷，首先要避免農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中過量施放磷肥，然后進(jìn)行水土保持工作，使附著于土壤顆粒中的磷減少流失. 洛龍河流經(jīng)人口較為密集的龍城鎮(zhèn)，龍城鎮(zhèn)是呈貢縣城所在地，人口較為集中，每天約有0.22×104t的城市污水流入洛龍河，加之農(nóng)田灌溉是洛龍河的主要功能(2007年前共灌溉農(nóng)田284.4 hm2)[39]，主要污染源為來自流經(jīng)區(qū)域的農(nóng)業(yè)面源，使得DOP負(fù)荷貢獻(xiàn)占主導(dǎo)地位.

圖6 滇池入湖河流中不同形態(tài)磷負(fù)荷貢獻(xiàn)的空間變化Fig.6 Contribution of different forms of phosphorus loading of the inlet rivers of Lake Dianchi by space

圖7 滇池入湖河流不同形態(tài)磷的月負(fù)荷貢獻(xiàn)Fig.7 Contribution of different forms of phosphorus loading of the inlet rivers of Lake Dianchi by months

不同形態(tài)磷入湖負(fù)荷貢獻(xiàn)率的月變化差異明顯(圖7)，DIP入湖負(fù)荷貢獻(xiàn)率較高值出現(xiàn)在3、4和11月的枯水期，平均入湖負(fù)荷貢獻(xiàn)率達(dá)到55.30%；PP入湖負(fù)荷貢獻(xiàn)率較高值出現(xiàn)在1和7月，平均入湖負(fù)荷貢獻(xiàn)率為56.14%； DOP入湖負(fù)荷貢獻(xiàn)率較高值出現(xiàn)在12月，為21.85%. PP與DIP月負(fù)荷貢獻(xiàn)率呈此消彼長(zhǎng)的震蕩趨勢(shì)，而DOP月負(fù)荷貢獻(xiàn)率在全年中都處于較低地位，也就是說全年以PP與DIP負(fù)荷貢獻(xiàn)率為主，兩者波動(dòng)明顯，但DOP與DIP總體趨勢(shì)相近. PP負(fù)荷貢獻(xiàn)率在1-4月持續(xù)下降，而DOP和DIP負(fù)荷貢獻(xiàn)率持續(xù)上升，這是因?yàn)榱自贒TP和PP兩種形態(tài)之間轉(zhuǎn)化并達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡. 而隨著顆粒物進(jìn)入水體的磷通常有兩種運(yùn)移方式：一部分附著在懸浮顆粒物表面，可以很快解吸附進(jìn)入水體[40]；另一部分與固體顆粒物基質(zhì)緊密相連的磷有較小的釋放速率，這部分含磷固體顆粒物易沉降形成沉積物，也將成為內(nèi)源磷負(fù)荷的主要來源[40]. 故合理并有效控制PP負(fù)荷至關(guān)重要，如適當(dāng)?shù)睾拥狼逵?，?nèi)布設(shè)人工水草、浮床、沉床等，以減弱PP負(fù)荷貢獻(xiàn).

3 結(jié)論

1)滇池全湖入湖河流水體TP濃度在0.11～1.93 mg/L之間，平均值為0.66 mg/L，最高值出現(xiàn)在廣普大溝，茨巷河、海河和金家河濃度相對(duì)較高，為1.0～1.8 mg/L，絕大部分入湖河流水體TP濃度小于0.8 mg/L. 各河流以DIP和PP濃度較高，平均濃度分別為0.28和0.25 mg/L；而DOP濃度相對(duì)較低，平均值為0.13 mg/L.

2)2013年滇池河流入湖磷負(fù)荷總量為280.51 t，絕大多數(shù)河流以DIP入湖負(fù)荷為主，平均貢獻(xiàn)率分別為43.48%；PP入湖負(fù)荷次之，平均貢獻(xiàn)率為31.64%；DOP入湖負(fù)荷較低，平均貢獻(xiàn)率為24.88%. 不同形態(tài)磷入湖負(fù)荷貢獻(xiàn)率的月變化差異明顯，DIP入湖負(fù)荷貢獻(xiàn)率較高值出現(xiàn)在3、4和11月的枯水期，平均入湖負(fù)荷貢獻(xiàn)率達(dá)到55.30%；PP入湖負(fù)荷貢獻(xiàn)率較高值出現(xiàn)在1和7月，平均入湖負(fù)荷貢獻(xiàn)率為56.14%；DOP入湖負(fù)荷貢獻(xiàn)率月變化差異較小，最高值出現(xiàn)在12月，貢獻(xiàn)率為21.85%.

3)滇池入湖河流PP和DOP入湖負(fù)荷貢獻(xiàn)率占有一定的比例，不同季節(jié)有機(jī)磷和無機(jī)磷入湖負(fù)荷貢獻(xiàn)率差異顯著. 滇池入湖河流污染負(fù)荷評(píng)估，不僅要考慮對(duì)DIP的入湖負(fù)荷，而且需要重視PP和DOP負(fù)荷，在入湖河流河道綜合整治過程中應(yīng)根據(jù)不同河流磷負(fù)荷組成及其月變化差異，有針對(duì)性地采取相應(yīng)措施，力求得到事半功倍的效果.

[1]S?ndergaard M, Jensen JP, Jeppesen E. Role of sediment and internal loading of phosphorus in shallow lakes.Hydrobiologia, 2003, 506(1/2/3): 135-145.

[2]Sanclements MD, Fernandez IJ, Norton SA. Soil and sediment phosphorus fractions in a forested watershed at Acadia National Park, ME, USA.ForestEcologyandManagement, 2009, 258(1): 2318-2325.

[3]Zhang Ping, Gao Linna, Sun Chongetal. Integrated evaluation on aquatic ecosystems of main rivers and lakes in China.JournalofHydraulicEngineering, 2016, 47(1): 94-100 (in Chinese with English abstract).[張萍, 高麗娜, 孫翀等. 中國(guó)主要河湖水生態(tài)綜合評(píng)價(jià). 水利學(xué)報(bào), 2016, 47(1): 94-100.]

[4]Xi Shanshan, Zhou Chuncai, Liu Guijianetal. Spatial and temporal distributions of nitrogen and phosphate in the Chaohu Lake.EnvironmentalScience, 2016, 37(2): 542-547(in Chinese with English abstract).[奚姍姍, 周春財(cái), 劉桂建等. 巢湖水體氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽時(shí)空分布特征. 環(huán)境科學(xué), 2016, 37(2): 542-547.]

[5]Zhang Weili, Wu Shuxia, Ji Hongjieetal. Estimation of agricultural non-point source pollution in China and the alleviating strategies.ScientiaAgriculturaSinica, 2004, 37(7): 1008-1017(in Chinese with English abstract).[張維理, 武淑霞, 冀宏杰等. 中國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染形勢(shì)估計(jì)及控制對(duì)策. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2004, 37(7): 1008-1017.]

[6]Guo Huaicheng, Sun Yanfeng. Characteristic analysis and control strategies for the eutrophicated problem of the Lake Dianchi.ProgressinGeography, 2002, 21(5): 500-506(in Chinese with English abstract).[郭懷成, 孫延風(fēng). 滇池水體富營(yíng)養(yǎng)化特征分析及控制對(duì)策探討. 地理科學(xué)進(jìn)展, 2002, 21(5): 500-506.]

[7]Wang Hongmei, Chen Yan. Change trend of eutrophication of Dianch Lake and reason analysis in recent 20 years.EnvironmentalScienceSurvey, 2009, 28(3): 57-60(in Chinese with English abstract).[王紅梅, 陳燕. 滇池近20 a富營(yíng)養(yǎng)化變化趨勢(shì)及原因分析. 環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊, 2009,28(3): 57-60.]

[8]Li Yuexun, Xu Xiaomei, He Jiaetal. Point source pollution control and problem in Lake Dianchi basin.JLakeSci, 2010, 22(5): 633-639(in Chinese with English abstract). DOI: 10.18307/2010.0502.[李躍勛, 徐曉梅, 何佳等. 滇池流域點(diǎn)源污染控制與存在問題解析. 湖泊科學(xué), 20l0, 22(5): 633-639.]

[9]Jin Xiangcan, Xin Weiguang, Lu Shaoyongetal. Effect of polluted inflow river on water quality of lake bay.ResearchofEnvironmentalSciences, 2007, 20(4): 52-56(in Chinese with English abstract).[金相燦, 辛瑋光, 盧少勇等. 入湖污染河流對(duì)受納湖灣水質(zhì)的影響. 環(huán)境科學(xué)研究, 2007, 20(4): 52-56.]

[10]Xia Yu, Yan Bangyou, Fang Yu. Nutrient loading and its controlling factors in Le’an River watershed, Lake Poyang basin.JLakeSci, 2015, 27(2): 282-288(in Chinese with English abstract). DOI: 10.18307/2015.0212.[夏雨, 鄢幫有, 方豫. 鄱陽湖區(qū)樂安河流域營(yíng)養(yǎng)鹽負(fù)荷影響因素分析. 湖泊科學(xué), 2015, 27(2): 282-288.]

[11]Yu Xiaofei, He Shuzhuang, Hu Binetal. Study on the in the storm runoff of Chaihe reaches of Dianchi Lake.EnvironmentalPollution&Control, 2012, 34(10): 61-70(in Chinese with English abstract).[余曉飛, 和樹莊, 胡斌等. 滇池柴河小流域暴雨徑流中COD的輸移特征研究. 環(huán)境污染與防治, 2012, 34(10): 61-70.]

[12]Li XY, Weller DE, Jordan TE. Watershed model calibration using multi-objective optimization and multi-site averaging.JournalofHydrology, 2010, 380(3/4): 277-288.

[13]Shen ZY, Liao Q, Hong Qetal. An overview of research on agricultural non-point source pollution modelling in China.Separation&PurificationTechnology, 2012, 84(2): 104-111.

[14]Schindler DW, Hecky RE, Findlay DLetal. Eutrophication of lakes cannot be controlled by reducing nitrogen input: results of a 37-year whole-ecosystem experiment.ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences, 2008, 105(32): 11254-11258.

[15]Xia XH, Yang ZF, Zhang XQetal. Nitrification in natural waters with high suspended-solid content—A study for the Yellow River.Chemosphere, 2004, 57(8): 1017-1029.

[16]Xia XH, Yang ZF, Zhang XQ. Effect of suspended-sediment concentration on nitrification in river water: importance of suspended sediment—water interface.EnvironmentalScience&Technology, 2009, 43(10): 3681-3687.

[17]Liu Yan, Zhou Feng, Zhao Zhijie. Forecasting and early-warning system for riverine TN and TP loadings of Lake Dianchi Watershed.ActaScientiaeCircumstantiae, 2015, 35(9): 2916-2923(in Chinese with English abstract).[劉巖, 周豐, 趙志杰. 滇池流域TN、TP入湖負(fù)荷預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng). 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2015, 35(9): 2916-2923.]

[18]Liu ZH, Liu XH, He Betal. Spatio-temporal change of water chemical elements in Lake Dianchi, China.WaterandEnvironmentJournal, 2009, 23(3): 235-244.

[19]Liu Zhonghan, He Bin, Wang Yimingetal. Effects of rainfall runoff on total nitrogen and phosphorus flux in different catchments of Dianchi Lake, Yunnan, China.GeogrRes, 2004, 23(5): 593-604(in Chinese with English abstract).[劉忠翰, 賀彬, 王宜明等. 滇池不同流域類型降雨徑流對(duì)河流氮磷入湖總量的影響. 地理研究, 2004, 23(5):593-604.]

[20]Chen QW, Tan K, Zhu CBetal. Development and application of a two-dimensional water quality model for the Daqinghe River Mouth of the Dianchi Lake.JournalofEnvironmentalSciences, 2009, 21(3): 313-318.

[21]Wei Fusheng, Bi Tong, Qi Wenqi eds. Methods for monitoring and analysis of water and wastewater (Fourth Edition). Beijing: Chinese Environmental Science Press, 2002 (in Chinese).[魏復(fù)盛, 畢彤, 齊文啟. 水和廢水檢測(cè)分析方法(第四版). 北京: 中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社, 2002.]

[22]Zhao Haichao, Wang Shengrui, Jiao Lixinetal. Characteristics of temporal and spatial distribution of nitrogen loading in Er’hai Lake in 2010.ResEnvironSci, 2013, 26(4): 389-395(in Chinese with English abstract).[趙海超, 王圣瑞, 焦立新等. 2010年洱海全湖氮負(fù)荷時(shí)空分布特征. 環(huán)境科學(xué)研究, 2013, 26(4): 389-395．]

[23]Liu Xincheng, Shen Huanting, Huang Qinghui. Concentration variation and flux estimation of dissolved inorganic nutrient from the Changjiang River into its estuary.OceanologiaetLimnologiaSinica, 2002, 33(3): 332-340(in Chinese with English abstract).[劉新成, 沈煥庭, 黃清輝. 長(zhǎng)江入河口區(qū)生源要素的濃度變化及通量估算. 海洋與湖沼, 2002, 33(3): 332-340.]

[24]Tohru S, Hirofumi I, Etsuji D. Benthic nutrient remineralization and oxygen consumtion in the coastal area of Hiroshima Bay.WaterResearch, 1989, 23(2): 219-228．

[25]Guan Xipeng. Temporal and spatial variations of nitrogen and phosphorus in main into-lake rivers for Dianchi Lake and the impact of rain force[Dissertation]. Kunming: Yunnan Agricultural University, 2009 (in Chinese with English abstract).[管錫鵬. 主要入滇池河道氮磷污染物的時(shí)空變化及強(qiáng)降雨對(duì)其影響[學(xué)位論文]. 昆明: 云南農(nóng)業(yè)大學(xué), 2009.]

[26]Li Xiaoming, Yang Shuping, Zhang Yuetal. Planktonic algae diversity and its water quality monitoring in Chai River, Baoxiang River and Panlong River, three inflow river of Dianchi Lake.JournalofYunnanUniversity:NaturalScienceEdition, 2014, 36(6): 950-958 (in Chinese with English abstract).[李曉銘, 楊樹平, 張宇等. 入滇池河流柴河、寶象河與盤龍江浮游藻類多樣性調(diào)查及其水質(zhì)監(jiān)測(cè)研究. 云南大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2014, 36(6): 950-958.]

[27]Li Farong, Qiu Xueli, Zhou Jingetal. Surface runoff and pollutants characteristics of inflowing rivers in the agricultural and phosphorus-rich region on the southeast coast of the Lake Dianchi.ChinaEnvironmentalMonitoring, 2014, 30(6): 93-101 (in Chinese with English abstract).[李發(fā)榮, 邱學(xué)禮, 周璟等. 滇池東南岸農(nóng)業(yè)和富磷區(qū)入湖河流地表徑流及污染特征. 中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè), 2014,30(6): 93-101.]

[28]Zhan Fangdong, Fu Zhixing, Yang Jingetal. Effects of maize intercropping on characteristics of surface runoff pollution from vegetables fields in Dianchi watershed.ActaScientiaeCircumstantiae, 2012, 32(4): 847-855(in Chinese with English abstract).[湛方棟, 傅志興, 楊靜等. 滇池流域套作玉米對(duì)蔬菜農(nóng)田地表徑流污染流失特征的影響. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2012, 32(4): 847-855.]

[29]Kong Yan, He Shuzhuang, Hu Binetal. The settlement and transfer rule of phosphorus in stormwater runoff from phosphorus-rich area in Dianchi Watershed.ActaScientiaeCircumstantiae, 2012, 32(9): 2160-2166(in Chinese with English abstract).[孔燕, 和樹莊, 胡斌等. 滇池流域富磷地區(qū)暴雨徑流中磷素的沉降及輸移規(guī)律. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2012, 32(9): 2160-2166.]

[30]Liu Ruizhi, Zhu Lina, Lei Kunetal. Comprehensive treatment effect analysis of river inflowing into Dianchi Lake during‘Eleventh Five Year Plan’ period.EnvironmentalPollution&Control, 2012, 34(3): 95-100 (in Chinese with English abstract).[劉瑞志, 朱麗娜, 雷坤等. 滇池入湖河流 “十一五” 綜合整治效果分析. 環(huán)境污染與防治, 2012, 34(3): 95-100.]

[31]Wang Huaguang, Liu Bibo, Li Xiaopingetal. Seasonal variation of water quality of Xinyunliang River, Dianchi Basin and the impact of the riparian ecological restoration.JLakeSci, 2012, 24(3): 334-340(in Chinese with English abstract). DOI: 10.18307/2012.0302.[王華光, 劉碧波, 李小平等. 滇池新運(yùn)糧河水質(zhì)季節(jié)變化及河岸帶生態(tài)修復(fù)的影響. 湖泊科學(xué), 2012, 24(3): 334-340.]

[32]Jin Xiaodan, Wu Hao, Chen Zhimingetal. Phosphorus fractions, sorption characteristics and its release in the sediments of Yangtze Estuary Reservoir, China.EnvironmentalScience, 2015, 36(2): 448-456(in Chinese with English abstract).[金曉丹, 吳昊, 陳志明等. 長(zhǎng)江河口水庫沉積物磷形態(tài)、吸附和釋放特性. 環(huán)境科學(xué), 2015, 36(2): 448-456.]

[33]Cai Longyan, Li Ying, Zheng Zihang. Temporal and spatial distribution of nitrogen and phosphorus of lake systems in China and their impact on eutrophication.Earth&Environment, 2010, 38(2): 235-241(in Chinese with English abstract).[蔡龍炎, 李穎, 鄭子航. 我國(guó)湖泊系統(tǒng)氮磷時(shí)空變化及對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化影響研究. 地球與環(huán)境, 2010, 38(2): 235-241.]

[34]Hu Xiaolei. Summing up the research on eutrophication mechanisms of lakes and reservoirs.WaterResourcesProtection, 2009, 25(4): 44-47(in Chinese with English abstract).[胡曉鐳. 湖、庫富營(yíng)養(yǎng)化機(jī)理研究綜述. 水資源保護(hù), 2009, 25(4): 44-47.]

[35]Chen C, Wang GX, Zhu ZYetal. Study on eco-remediation in urban-ponds:restoring submerged macrophytes.JLakeSci, 2006, 18(5): 523-527(in Chinese with English abstract).DOI: 10.18307/2006.0514.[陳燦, 王國(guó)祥, 朱增銀等. 城市人工湖泊水生植被生態(tài)恢復(fù)技術(shù). 湖泊科學(xué), 2006,18(5): 523-527.]

[36]Cai Jialiang, Su Yu, Wen Hangetal. Characteristics of macrozoobenthic assemblages and their relationship with aquatic environmental factors in streams of Lake Dianchi watershed in the wet season.EnvironmentalScience, 2011, 32(4): 982-989(in Chinese with English abstract).[蔡佳亮, 蘇玉, 文航等. 滇池流域入湖河流豐水期大型底棲動(dòng)物群落特征及其與水環(huán)境因子的關(guān)系. 環(huán)境科學(xué), 2011, 32(4): 982-989.]

[37]Chen Jianjun. Analysis of water quality of main into-lake rivers in Dianchi Lake.JournalofYunnanAgriculturalUniversity, 2005, 20(4): 569-572(in Chinese with English abstract).[陳建軍. 滇池主要入湖河流水質(zhì)分析. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2005, 20(4): 569-572.]

[38]Wu Fengchang, Jin Xiangcan, Zhang Ruiyuetal. Effects and significance of organic nitrogen and phosphorous in the lake aquatic environment.JLakeSci, 2010, 22(1): 1-7(in Chinese with English abstract). DOI: 10.18307/2010.0101.[吳豐昌, 金相燦, 張潤(rùn)宇等. 論有機(jī)氮磷在湖泊水環(huán)境中的作用和重要性. 湖泊科學(xué), 2010, 22(1): 1-7.]

[39]Gao Lu, Pan Min. Analysis of the water quality of the main rivers flowing into Dianchi Lake in Chenggong new city of Kunming.JournalofYunnanUniversityofNationalities, 2011, 20(3): 225-228(in Chinese with English abstract).[高路, 潘珉. 昆明呈貢新區(qū)入滇池主要河流水質(zhì)分析. 云南民族大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2011, 20(3): 225-228.]

[40]House WA, Denison FH, Armitage PD. Comparison of the uptake of inorganic phosphorus to a suspended and stream bed-sediment.WaterResearch, 1995, 29 (3): 767-779.

[41]Hu Zhengfeng. Seasonal variation of phosphorus forms and mutual transformation in Grand River watershed, Canada[Dissertation]. Chongqing: Southwestern University, 2013(in Chinese with English abstract).[胡正峰. 加拿大格蘭德河水體磷素形態(tài)轉(zhuǎn)化及水生生物對(duì)磷素吸收釋放研究[學(xué)位論文]. 重慶: 西南大學(xué), 2013.]

Temporal and spatial variations of phosphorus loading and the forms, compositions and contributions in inlet river of Lake Dianchi

LI Le1,2,3, WANG Shengrui1,2, WANG Haifang3, ZHANG Rui1,2, JIAO Lixin1,2**, DING Shuai1,2& YU Youjin1,2

(1:StateKeyLaboratoryofEnvironmentalCriteriaandRiskAssessment,ChineseResearchAcademyofEnvironmentalSciences,Beijing100012,P.R.China) (2:ResearchCenterofLakeEco-Environment,StateEnvironmentalProtectionKeyLaboratoryforLakePollutionControl,ChineseResearchAcademyofEnvironmentalSciences,Beijing100012,P.R.China) (3:SchoolofChemicalEngineeringandEnvironment,NorthUniversityofChina,Taiyuan030051,P.R.China)

The temporal and spatial changes of total phosphorus(TP) and various forms of phosphorus concentration, and the inlet load characteristics were studied in major inlet river of Lake Dianchi. At the same time, the contribution of different forms of phosphorus from the inlet load was discussed. The results showed: (1) The TP concentrations of the inlet river into Lake Dianchi were between 0.11-1.93 mg/L, and the particulate phosphorus(PP) and dissolved inorganic phosphorus(DIP) forms were the main part. (2) The TP loading of the inlet rivers of Lake Dianchi was 280.51 t/a, and DIP was the main form in most rivers into the lake with an average contribution of 43.48%. PP form into the lake load followed with an average contribution of 31.64%. DOP form into the lake load was relatively low with an average contribution of 24.88%. (3) DIP load into the lake with the higher contribution value appeared in dry season (March, April and November), which the average contribution rate reached to 55.30%. Higher values of PP forms into the lake load occurred in January and July, with the average contribution of 56.14%. Change of the DOP load into the lake was relatively low, with the highest value appeared in December and its contribution was 21.85%. (4) The river pollution load into Lake Dianchi not only needs to be considered the contribution of the dissolved inorganic phosphorus into the lake, but also to be paid an attention on the dissolved organic phosphorus and particulate phosphorus loading. During the process of comprehensive improvement of the inlet river loading into the lake, we should take corresponding measures according to different forms of phosphorus loading in different rivers and in different months in order to attempt getting a better effect.

Lake Dianchi; inlet river; phosphorus loading; spatial and temporal variations; contribution

*國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)(2012ZX07102-004)和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(U1202235)聯(lián)合資助. 2015-11-02收稿；2015-12-03收修改稿. 李樂(1990～)，女，碩士研究生；E-mail: 1195903350@qq.com.

**通信作者；E-mail: jiaolx@craes.org.cn.