鄱陽(yáng)湖西側(cè)周邊農(nóng)村水塘夏季表層沉積物氮、磷、有機(jī)質(zhì)分布特征及評(píng)價(jià)*

劉 偉，褚一凡，譚啟洋，陳金梅，楊玲麗，周巧紅，吳振斌，賀 鋒

(1：中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所，武漢 430072) (2：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049)

鄱陽(yáng)湖作為長(zhǎng)江流域最大的吞吐型、季節(jié)性和過(guò)水性淺水湖泊，能有效緩解長(zhǎng)江中下游汛期的防洪壓力[1]。隨著流域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及流域農(nóng)村生活污水排放量的增加，鄱陽(yáng)湖水質(zhì)逐漸惡化[2]。鄱陽(yáng)湖地區(qū)農(nóng)村眾多，而水塘是其中重要的水環(huán)境，不僅具有供給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活、提供水產(chǎn)品和受納雨污水的功能，在汛期也是湖區(qū)面源污染的重要來(lái)源，其水質(zhì)狀況嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)生活、人畜健康以及湖區(qū)的水生態(tài)環(huán)境[3]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，鄱陽(yáng)湖流域農(nóng)村污水年平均排放量已超過(guò)1.2×109m3，其主要來(lái)源為生活污水和分散養(yǎng)殖污水。由于農(nóng)村生活污水以隨意排放為主，分散且較難收集，處理率低，因此會(huì)對(duì)周邊水環(huán)境造成較大威脅。其中31.78%的農(nóng)村生活污水排放到農(nóng)村水塘中，嚴(yán)重破壞了水塘的水質(zhì)和生態(tài)系統(tǒng)[4]。

沉積物作為水生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分[5]，為沉水植物和底棲動(dòng)物提供了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和棲息地。同時(shí)沉積物作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的“源”與“匯”，一方面是水體氮、磷和有機(jī)質(zhì)等污染物質(zhì)在物理、化學(xué)和生物作用下沉積形成的產(chǎn)物，另一方面其在水體或生物擾動(dòng)下，會(huì)重新進(jìn)入水體產(chǎn)生二次污染[6-7]。因此，沉積物與水體營(yíng)養(yǎng)鹽關(guān)系密切，可以間接反映水體的污染[8]。當(dāng)前，沉積物評(píng)價(jià)已經(jīng)在大型湖泊[9-10]、河流[11-12]以及農(nóng)村溝渠和黑臭河流中[6,13]廣泛開(kāi)展，然而針對(duì)農(nóng)村水塘的沉積物污染評(píng)價(jià)和污染源解析的研究較少，因此開(kāi)展農(nóng)村水塘的沉積物污染研究對(duì)其保護(hù)和修復(fù)具有重要意義。

沉積物評(píng)價(jià)一般采用單因子指數(shù)法、有機(jī)指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法[8,14]，然而前兩種指數(shù)僅能反映部分營(yíng)養(yǎng)鹽污染，具有一定的局限性，而綜合污染指數(shù)包括某些沉積物污染指標(biāo)，但需要背景值作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，而不同流域的背景值有所差異，因此用于不同流域?qū)Ρ葧r(shí)具有一定的限制。主成分分析法一般用于水質(zhì)的評(píng)價(jià)分析[15-16]，但能將所有的環(huán)境因子進(jìn)行分析，且能篩選出污染最嚴(yán)重的點(diǎn)位。因此本研究分析了農(nóng)村水塘沉積物的營(yíng)養(yǎng)特征，并通過(guò)綜合污染指數(shù)法和主成分分析法來(lái)對(duì)沉積物的污染狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，擬為農(nóng)村水塘的生態(tài)修復(fù)和鄱陽(yáng)湖的面源污染治理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)域概況

鄱陽(yáng)湖地處長(zhǎng)江中下游，主要分布于九江、上饒、南昌三市，是長(zhǎng)江流域的一個(gè)重要的過(guò)水性、吞吐型和季節(jié)性湖泊，其流域面積為16.2萬(wàn)km2[17]，在調(diào)節(jié)長(zhǎng)江水位、涵養(yǎng)水源、改善氣候和維持生態(tài)平衡方面具有重要作用。鄱陽(yáng)湖屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)型氣候，年平均氣溫16.5～17.8℃，年平均降水量為1570 mm，而平均蒸發(fā)量為1200 mm左右[18]。

鄱陽(yáng)湖流域農(nóng)村水塘眾多，維系著灌溉、養(yǎng)殖和洗滌的功能，但由于農(nóng)村污水排放量逐漸增大，處理率低下[4]，農(nóng)村水塘的生態(tài)環(huán)境面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)。本研究以鄱陽(yáng)湖西側(cè)的南昌市和九江市為研究對(duì)象，選取分布于鄱陽(yáng)湖西側(cè)的南昌市南昌縣、新建縣、進(jìn)賢縣和九江市星子縣4個(gè)縣域，根據(jù)水塘的完整性(進(jìn)出水口)、地理位置(村內(nèi)，村旁和農(nóng)田區(qū)域)、功能和清淤情況，每個(gè)縣域至少選擇兩個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的4個(gè)水塘，最終選取23個(gè)自然村落的水塘為調(diào)查對(duì)象，各采樣水塘的地理位置分布如圖1所示。

圖1 水塘采樣點(diǎn)位置及分布Fig.1 Location and distribution of rural ponds

1.2 水塘周邊污染情況調(diào)查

水塘周邊的污染情況(水塘外源污染特征因子)主要通過(guò)對(duì)當(dāng)?shù)卮迕竦淖咴L(fǎng)調(diào)查而獲得，主要包括水塘功能和特征因子(洗滌、灌溉、受納生活污水、養(yǎng)殖廢水、活/死水、清淤、改水改廁)、土地利用因子(農(nóng)田面積，F(xiàn)A)以及人口因子(總?cè)丝跀?shù)(TV)和常住人口數(shù)(PV))。

1.3 沉積物的采集和測(cè)定

于2018年6-7月對(duì)23個(gè)水塘的沉積物營(yíng)養(yǎng)特征進(jìn)行調(diào)查，采用1/32 m2的彼得森采泥器進(jìn)行表面沉積物樣品的采集，每個(gè)水塘在其最寬處分別距岸邊1 m和中心處采集3個(gè)樣品并進(jìn)行等量混合形成混合樣，然后裝入塑封袋，做好標(biāo)記后帶入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。由于沉積物沉積速率相對(duì)較慢，處于0.66～4.75 cm/a之間[19-20]，而彼得森采泥器的采集深度一般為表層0～10 cm范圍，因而一年內(nèi)采集的沉積物性質(zhì)差異性較小。

1.4 沉積物污染評(píng)價(jià)

1.4.1 綜合污染指數(shù)法 先通過(guò)單因子評(píng)價(jià)來(lái)分析TN和TP的單項(xiàng)污染指數(shù)，然后應(yīng)用公式來(lái)計(jì)算綜合污染指數(shù)。其單項(xiàng)和綜合污染指數(shù)的計(jì)算公式如下：

Si=Ci/C0

(1)

(2)

式中，Si為單項(xiàng)指標(biāo)指數(shù)；Ci為評(píng)價(jià)因子i的實(shí)測(cè)值；C0為評(píng)價(jià)因子的i的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值，參考加拿大安略省環(huán)境和能源部發(fā)布指南中能引起沉積物最低級(jí)別生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)效應(yīng)的TN和TP含量，取TN的C0取550 mg/kg, TP的C0取600 mg/kg[25]。F為n項(xiàng)污染指數(shù)平均值；Fmax為最大單項(xiàng)污染指數(shù)。綜合污染指數(shù)分級(jí)如表1所示。

表1 沉積物綜合污染指數(shù)分級(jí)Tab.1 Classification based on sediment composite pollution index

1.4.2 主成分分析法 主成分分析是一種通過(guò)篩除無(wú)用變量，同時(shí)將有用變量線(xiàn)性組合來(lái)實(shí)現(xiàn)降維的一種方法，在損失信息較少的情況下，將多個(gè)變量整合為幾個(gè)互不相關(guān)的綜合變量，即主成分，最終通過(guò)綜合主成分得分來(lái)對(duì)沉積物進(jìn)行評(píng)價(jià)，其值越小代表越清潔[16,26]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

對(duì)沉積物指標(biāo)進(jìn)行主成分分析之前，對(duì)所有的指標(biāo)變量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，然后對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行KMO和Bartlett’s sphericity 檢驗(yàn)來(lái)判斷數(shù)據(jù)是否適合進(jìn)行主成分分析。判斷合格后即對(duì)沉積物指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，篩選出特征值大于1的主成分，然后選出與主成分最相關(guān)的沉積物變量(因子荷載>0.7)，并計(jì)算各主成分及綜合主成分[15,27]。主成分分析、Pearson相關(guān)性分析和Mann-Whitney U檢驗(yàn)均在SPSS 19.0軟件中進(jìn)行。基于沉積物指標(biāo)的層次聚類(lèi)分析(Ward Method，Euclidean)在Origin 2015軟件中完成。

2 結(jié)果分析

2.1 農(nóng)村水塘污染現(xiàn)狀分析

本研究中23個(gè)水塘周邊污染情況如表2所示，其中有15個(gè)水塘為死塘，9個(gè)水塘從未進(jìn)行過(guò)清淤。從水塘的功能上看，18個(gè)水塘承擔(dān)著受納生活污水的功能，6個(gè)水塘承擔(dān)著洗滌的功能，7個(gè)水塘承擔(dān)著灌溉的功能，3個(gè)水塘承擔(dān)著水產(chǎn)養(yǎng)殖的功能，同時(shí)11個(gè)水塘受到養(yǎng)殖(養(yǎng)豬和養(yǎng)鴨)廢水的污染。

表2 水塘周邊污染情況分析Tab.2 The surrounding pollution conditions of rural ponds

23個(gè)水塘基于沉積物指標(biāo)進(jìn)行層次聚類(lèi)后可以分為兩個(gè)組別(圖2)，其中組1包含一半的進(jìn)賢縣和星子縣水塘以及幾乎所有的南昌縣水塘，基本為死水且均具有洗滌功能。而組2則包含另一半的進(jìn)賢縣和星子縣水塘以及幾乎所有的新建縣水塘，基本不具有洗滌功能。

圖2 基于沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽和有機(jī)質(zhì) 含量的水塘聚類(lèi)分析Fig.2 The hierarchical cluster analysis of ponds based on the nutrients and organic matter content in sediment

兩個(gè)組別間的沉積物指標(biāo)分布如圖3所示，對(duì)于ORG含量(圖3A)，23個(gè)水塘的平均含量為5.81%±2.16%，其中組1的平均ORG含量(6.60%)高于組2(4.95%)，P6的ORG含量最低(2.20%)，而P18的ORG含量最高(11.04%)。TOC含量的變化與ORG類(lèi)似(圖3C)，23個(gè)水塘的平均TOC含量為2.46%±1.02%，其中組1的平均TOC含量(2.85%)高于組2(2.03%)，其最大值和最小值也分別出現(xiàn)在P18(0.65%)和P6(4.96%)。

農(nóng)村各水塘沉積物TN、TP含量如圖3B和3H所示，23個(gè)水塘的平均TN和TP含量分別為(6.48±2.35) mg/g和(1.89±0.80) mg/g，其中組1的平均TN和TP含量(7.17和1.98 mg/g)均高于組2(5.73和1.79 mg/g)，TN含量最高的為P18(11.17 mg/g)，最低的為P6(1.59 mg/g)，而TP含量最高和最低的水塘分別位于P13(3.28 mg/g)和P6(0.76 mg/g)。

而對(duì)于農(nóng)村水塘的粒徑分布(圖3I，3J和3K)，其中D10和D50最大值和最小值分別位于P18(4.85和22.98 μm)和P6(1.53和7.00 μm)，D90最大值和最小值分別位于P21(73.63 μm)和P19(22.32 μm)。且組1的D10、D50和D90(2.87、12.84 和39.07 μm)均高于組2(2.34、10.27 和37.28 μm)，然而兩組間的差異不顯著。

圖3 不同組別間沉積物指標(biāo)的差異 (***代表P<0.001)Fig.3 The difference of sediment parameters between the two groups

2.2 沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽來(lái)源解析

沉積物各指標(biāo)與水塘外源污染特征因子的相關(guān)關(guān)系如圖4所示，其中TOC和TN存在著極顯著的正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)為0.930 (P<0.01)，而TP與TN和TOC存在顯著的正相關(guān)性，其相關(guān)系數(shù)分別為0.523 (P=0.01) 和0.501 (P=0.02)。此外，底質(zhì)粒徑D50與TOC、TN和TP存在顯著的正相關(guān)，其相關(guān)性系數(shù)分別為0.783 (P<0.01)、0.711 (P<0.01)和0.427 (P=0.04)。水塘的常住人口與總?cè)丝谝泊嬖陲@著的正相關(guān)(r=0.555,P=0.006)，然而水塘外源污染特征因子與沉積物各指標(biāo)不存在顯著的相關(guān)關(guān)系。

圖4 沉積物各指標(biāo)之間的相關(guān)性Fig.4 The relationships of various indicators in sediment

不同水塘特征對(duì)沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽的影響如表3所示，其中是否具備洗滌功能、是否為活水以及是否清淤對(duì)沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽存在顯著影響，具體為死水水塘沉積物的TN(P=0.04)、TOC(P=0.03)和TP(P<0.01)顯著高于活水水塘，清淤水塘沉積物的TP(P=0.03)和TOC(P=0.02)顯著低于未清淤水塘，而有洗滌功能的水塘沉積物TP(P=0.02)顯著高于無(wú)洗滌功能的水塘。

表3 不同水塘特征下沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽的差異Tab.3 The difference among sediment nutrients at various characteristics of ponds

2.3 沉積物污染評(píng)價(jià)

2.3.1 綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià) 綜合污染指數(shù)的評(píng)價(jià)結(jié)果如圖5所示，由圖5A可知，23個(gè)水塘的總氮污染指數(shù)均較高，其中總氮污染指數(shù)最高的水塘位于P18(20.30)，最低的水塘位于P6(2.90)，平均值為11.79(重度污染)，評(píng)價(jià)結(jié)果為重度污染的水塘有22個(gè)(占95.65%)，中度污染的水塘有1個(gè)(占4.35%)；總磷污染指數(shù)最高和最低的水塘分別位于P13(5.50)和P6(1.26)(圖5B)，其平均值為3.14(重度污染)，評(píng)價(jià)結(jié)果為重度污染的水塘有11個(gè)(占47.83%)，中度污染的水塘有5個(gè)(占21.74%)，輕度污染的水塘有7個(gè)(占30.43%)；綜合污染指數(shù)最高和最低的水塘分別位于P18(16.83)和P6(2.52)(圖5C)，平均值為9.87(重度污染)，評(píng)價(jià)結(jié)果為重度污染的水塘22個(gè)(占95.65%)，中度污染的水塘有1個(gè)(占4.35%)。

圖5 農(nóng)村水塘的各指標(biāo)和綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)(A：總氮污染指數(shù)，B：總磷污染指數(shù)，C：綜合污染指數(shù))Fig.5 Evaluation of rural ponds based on individual and composite pollution index

表4 沉積物指標(biāo)的主成分分析結(jié)果Tab.4 Results of principal component analysis based on sediment parameters

將所有的沉積物指標(biāo)歸總為第1、2和綜合主成分得分，其中綜合主成分計(jì)算公式為：

S總=S1·V1+S2·V2

(3)

式中，S1、S2和S總分別為第1、2和綜合主成分得分，V1、V2為第1、2主成分解釋的總變異。

按照綜合主成分對(duì)農(nóng)村水塘進(jìn)行評(píng)價(jià)。由圖6可知，P18、P20和P23的沉積物污染狀況較重，而P6、P21、P5和P11的沉積物污染狀況較輕。

圖6 農(nóng)村水塘的主成分分析法評(píng)價(jià)Fig.6 Evaluation of rural ponds based on principal component analysis

農(nóng)村水塘沉積物評(píng)價(jià)參數(shù)的相關(guān)性分析結(jié)果如表5所示，S總與STN、STP和FF均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，且與FF的相關(guān)性系數(shù)最高(0.92)。STN、STP和FF也兩兩呈顯著相關(guān)，其中STN與FF的相關(guān)系數(shù)最高(0.99)，而STP和FF的相關(guān)系數(shù)最低(0.58)。

表5 各評(píng)價(jià)系數(shù)的相關(guān)性分析Tab.5 Correlation analysis of various evaluation indices

3 討論

3.1 農(nóng)村水塘沉積物污染狀態(tài)

水塘作為農(nóng)村重要的水生態(tài)系統(tǒng)，承擔(dān)著洗滌、灌溉、養(yǎng)殖甚至飲用水源的作用[3]，然而經(jīng)過(guò)長(zhǎng)年累月的營(yíng)養(yǎng)鹽累積，水塘生態(tài)惡化，富營(yíng)養(yǎng)化和黑臭問(wèn)題日益突出。本研究中鄱陽(yáng)湖西側(cè)周邊農(nóng)村水塘沉積物TN、TP和ORG含量分別為巢湖周邊水塘的4.11、2.02和1.07倍[28]；而與太湖農(nóng)村黑臭河道相比，其沉積物TOC含量差異較小，而其TN和TP含量分別為太湖農(nóng)村黑臭河道的2.80和1.57倍[6]；這表明鄱陽(yáng)湖西側(cè)周邊農(nóng)村水塘沉積物內(nèi)源污染嚴(yán)重。由于這些水塘在汛期與鄱陽(yáng)湖連通，是鄱陽(yáng)湖湖區(qū)面源污染的重要來(lái)源，因而這些水塘的修復(fù)和治理對(duì)于當(dāng)?shù)鼐用裆a(chǎn)生活乃至鄱陽(yáng)湖湖區(qū)的水質(zhì)健康至關(guān)重要。

ORG、TN和TOC最高值和最低值分別位于P18和P6，這主要與這兩個(gè)水塘的污染現(xiàn)狀和特征密切相關(guān)。其中位于新建縣的P6水塘為活塘，已進(jìn)行改水改廁，并于2016年完成清淤，其主要功能為受納少量生活污水，因此其沉積物碳氮濃度較低；而P18位于南昌縣，其水塘為死塘，未進(jìn)行過(guò)清理，并受到了養(yǎng)豬廢水污染，且還在受納生活污水，導(dǎo)致其沉積物碳氮濃度較高。

3.2 農(nóng)村水塘沉積物污染來(lái)源分析

沉積物指標(biāo)與水塘外源污染特征均不存在顯著的相關(guān)關(guān)系，表明外源農(nóng)業(yè)污染和人為干擾與沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽含量的關(guān)系不大。此外，受納養(yǎng)殖廢水或作為灌溉用水對(duì)沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽無(wú)顯著影響，村落改水改廁也對(duì)農(nóng)村水塘沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽無(wú)顯著影響，表明外源養(yǎng)殖廢水和農(nóng)業(yè)灌溉用水對(duì)沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽累積的影響較小。洗滌廢水對(duì)沉積物TP有顯著影響(P<0.05，表3)，這主要與農(nóng)村洗滌廢水中使用的含磷洗滌劑有關(guān)，其最終沉降到沉積物中，從而導(dǎo)致洗滌功能的水塘沉積物TP較高，表明沉積物TP受到洗滌廢水的影響較大。同時(shí)死塘沉積物TN(P=0.04)、TOC(P=0.03)和TP(P<0.01)顯著高于活塘，清淤水塘沉積物的TOC(P=0.02)和TP(P=0.03)顯著低于未清淤水塘，表明清淤和活化顯著減輕了內(nèi)源污染，提供了較好的水流條件，有利于提高水體自?xún)裟芰Γ蚨谒列迯?fù)和保護(hù)中，應(yīng)將清淤和活化兩種方式有機(jī)結(jié)合起來(lái)。農(nóng)村水塘沉積物ORG、TOC和TN含量的最大值和最小值均出現(xiàn)在P18和P6，TN與ORG和TOC的相關(guān)系數(shù)分別為0.86和0.93(P<0.01)，表明C、N營(yíng)養(yǎng)元素具有高度的關(guān)聯(lián)性。C/N比可以在一定程度上判斷出營(yíng)養(yǎng)鹽的類(lèi)型和來(lái)源，可通過(guò)其比值判斷有機(jī)質(zhì)是內(nèi)源還是外源輸入的，當(dāng)C/N<10時(shí)，以?xún)?nèi)源為主；當(dāng)C/N=10時(shí)，內(nèi)源與外源基本處于平衡狀態(tài)；而當(dāng)C/N>10時(shí)，以外源輸入為主[29]。而農(nóng)村23個(gè)水塘沉積物C/N比平均值為3.77，表明其有機(jī)質(zhì)以?xún)?nèi)源產(chǎn)生為主，沉積物淤積情況嚴(yán)重。南昌縣的C/N比高于其它縣，這主要與南昌縣調(diào)研的6個(gè)水塘均為死塘且還在受到生活污水及養(yǎng)殖廢水的污染有關(guān)，外源輸入C/N較高的污廢水而內(nèi)源積累也得不到釋放，因此提高了其沉積物C/N比水平。C/P則可反映TOC和TP變化的快慢，農(nóng)村水塘沉積物C/P比平均值為14.08，表明TOC含量控制著各點(diǎn)位C/P的變化。此外，TOC與TP的相關(guān)系數(shù)為0.50(P<0.05)，表明沉積物中P主要來(lái)源于有機(jī)質(zhì)的聚集。而沉積物N/P則與水質(zhì)N/P密切相關(guān)，可在一定程度上反映沉積物的富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，農(nóng)村水塘沉積物N/P比平均值為3.74，遠(yuǎn)小于水生生物體內(nèi)N/P水平(7～10)，然而過(guò)低的沉積物N/P比不利于高等水生植物的生長(zhǎng)[10]，因此在調(diào)查的水塘中未發(fā)現(xiàn)水生植物群落的存在。C/P和N/P最大和最小的點(diǎn)位一致，表明水塘的這兩個(gè)指標(biāo)也密切相關(guān)，而其相關(guān)系數(shù)也高達(dá)0.93(P<0.01)。

3.3 農(nóng)村水塘評(píng)價(jià)方法的比較

通過(guò)沉積物TN和TP進(jìn)行污染指數(shù)評(píng)價(jià)可知，通過(guò)TN評(píng)價(jià)的污染程度較重，這與其沉積物TN含量較高相一致。而綜合污染指數(shù)的結(jié)果與TN評(píng)價(jià)的結(jié)果較為相似，其評(píng)價(jià)為重度污染的比例均為95.65%，兩者之間也呈現(xiàn)出顯著的相關(guān)性(0.99，P<0.01)。有機(jī)指數(shù)和有機(jī)氮評(píng)價(jià)也表明鄱陽(yáng)湖農(nóng)村水塘沉積物有機(jī)氮污染嚴(yán)重[14]，高原湖泊農(nóng)村溝渠和太湖流域農(nóng)村黑臭河流表層沉積物評(píng)價(jià)也表明了其有機(jī)指數(shù)和有機(jī)氮處于重度污染的程度[6,13]，表明農(nóng)村水體沉積物有機(jī)氮污染嚴(yán)重。有機(jī)污染指數(shù)評(píng)價(jià)法廣泛用于沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽評(píng)價(jià)中[12,30-31]，然而其只涉及有機(jī)氮和有機(jī)碳兩個(gè)指標(biāo)，且評(píng)價(jià)為定性結(jié)果，不能對(duì)污染程度的大小進(jìn)行定量比較。綜合污染指數(shù)雖可以進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，然而其一般涉及的指標(biāo)也較少，且需要參照值來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)[8,30]。而主成分分析法可以通過(guò)得分對(duì)污染狀況進(jìn)行排序[15,32]，因此可用來(lái)對(duì)沉積物污染程度進(jìn)行比較。主成分分析綜合得分表明P18污染最嚴(yán)重，這與其沉積物TN、ORG含量最高相一致。綜合得分與綜合污染指數(shù)的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.92(P<0.01)，表明主成分分析與綜合污染指數(shù)分析法的結(jié)果類(lèi)似。且主成分分析不僅考慮了ORG、TN和TP等有機(jī)指標(biāo)，也考慮了WC、硝態(tài)氮和銨態(tài)氮等無(wú)機(jī)指標(biāo)，其結(jié)果更容易推廣到更大范圍沉積物指標(biāo)的評(píng)價(jià)。因此，將綜合污染指數(shù)法與主成分分析法相結(jié)合不僅能更全面地評(píng)價(jià)水塘沉積物的污染程度，同時(shí)還能進(jìn)行相互驗(yàn)證，從而為農(nóng)村水塘的生態(tài)修復(fù)提供指導(dǎo)。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)鄱陽(yáng)湖周邊23個(gè)農(nóng)村水塘沉積物樣品的營(yíng)養(yǎng)鹽進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，其主要結(jié)論為：1)農(nóng)村水塘的沉積物污染嚴(yán)重，TN以有機(jī)氮為主，且C、N污染具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。2)沉積物TP受洗滌廢水影響較大，清淤和活化能顯著減輕了沉積物TN和TOC污染，因此在水塘生態(tài)修復(fù)中，應(yīng)考慮將清淤和活化技術(shù)綜合起來(lái)使用。3)水塘的沉積物綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)表明沉積物污染嚴(yán)重，95.65%的水塘被評(píng)價(jià)為重度污染，亟需得到關(guān)注和保護(hù)。

水塘作為農(nóng)村重要的濕地系統(tǒng)，與村民生產(chǎn)生活和湖區(qū)水生態(tài)健康密切相關(guān)，未來(lái)應(yīng)著重于水塘的生態(tài)修復(fù)和湖區(qū)面源污染的綜合治理，其中清淤和活化生態(tài)措施將起著重要作用，然而清淤后的沉積物處理處置是當(dāng)前面臨的重要問(wèn)題，需要進(jìn)一步研究和解決。