湖北省保安湖沉積物污染評(píng)價(jià)及其影響因子分析

劉佳豪，李艷，申東方，馬碩楠，喬瑞婷，毛卉

(1.大連海洋大學(xué) 水產(chǎn)與生命學(xué)院，遼寧 大連 116023；2.中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所 淡水生態(tài)與生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430072；3.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；4.寧波大學(xué) 海洋學(xué)院，浙江 寧波 315211；5.保安湖國(guó)家濕地公園管理委員會(huì)，湖北 黃石 435112)

保安湖地處湖北省大冶市西北部，毗鄰鄂州市和武漢市，該湖于2011年獲批成為國(guó)家濕地公園，也是鱖種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)，其健康發(fā)展對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的提升具有重要意義。近幾十年來，由于持續(xù)的漁業(yè)活動(dòng)及農(nóng)業(yè)面源污染的影響，大量氮、磷元素進(jìn)入保安湖，導(dǎo)致其富營(yíng)養(yǎng)化問題較為嚴(yán)重，沉水植物群落也由多種植被共存退化為菹草單優(yōu)狀態(tài)，生態(tài)環(huán)境健康狀況不容樂觀。本研究中，以保安湖為研究對(duì)象，分析了其沉積物氮、磷和有機(jī)質(zhì)的時(shí)空分布特征及主要影響因子，并通過單因子污染指數(shù)、綜合污染指數(shù)和有機(jī)污染指數(shù)對(duì)沉積物污染程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，以期為保安湖的富營(yíng)養(yǎng)化控制和生態(tài)修復(fù)等管理工作提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

保安湖位于湖北省大冶市西北部，東抵三山湖，西接梁子湖，南臨保安鎮(zhèn)，北瀕長(zhǎng)江，屬于梁子湖水系，是長(zhǎng)江中游南岸的一個(gè)淺水草型湖泊。保安湖水域面積約39.3 km2，分為4個(gè)湖區(qū)，即主體湖(26.7 km2)、橋墩湖(8.0 km2)、扁擔(dān)塘(3.3 km2)和肖四海(1.3 km2)。平均水深約2 m，最大深度約3.7 m，常年水位17.5 m。保安湖湖水由東溝港經(jīng)長(zhǎng)港和樊口大閘泄入長(zhǎng)江，這也是其水體交換的主要途徑之一。

1.2 方法

1.2.1 樣品采集 保安湖共設(shè)置12個(gè)采樣點(diǎn)(圖1)，其中主體湖3個(gè)(1～3號(hào)樣點(diǎn))，橋墩湖3個(gè)(4～6號(hào)樣點(diǎn))，扁擔(dān)塘3個(gè)(7～9號(hào)樣點(diǎn))，肖四海3個(gè)(10～12號(hào)樣點(diǎn))。于2020年7月—2021年4月期間每個(gè)季度采樣1次。

圖1 保安湖沉積物采樣點(diǎn)Fig.1 Sampling sites of sediments in Bao’an Lake

水樣的采集使用有機(jī)玻璃采水器進(jìn)行，采集表層(水深0.5 m處)、中層(水深1.0 m處)和底層(沉積物以上0.1 m處)水樣后混合，裝在1 L的聚乙烯塑料瓶中。沉積物的采集使用重力式柱狀采泥器(KC-Denmark，Kajak，丹麥)，采集表層0～10 cm的底泥樣品，裝入聚乙烯自封袋中，帶回實(shí)驗(yàn)室。

1.2.2 樣品分析 參照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》(第4版)[11]檢測(cè)水樣。其中，采用鉬酸銨分光光度法(普析，TU-1810，北京)測(cè)定總磷(TP)含量；采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法(普析，TU-1810，北京)測(cè)定總氮(TN)含量；采用丙酮溶液萃取20～24 h后，用分光光度計(jì)(普析，TU-1810，北京)測(cè)定665、750 nm處的吸光度值，并計(jì)算浮游藻類葉綠素a(Chl-a)[12]含量。

沉積物經(jīng)自然風(fēng)干、研磨，過孔徑為0.15 mm的篩，參照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》[13]檢測(cè)沉積物。其中，采用凱氏定氮法(Buchi，K-355，瑞士)測(cè)定TN含量，采用高氯酸-硫酸酸溶-鉬銻抗比色法(普析，TU-1810，北京)測(cè)定TP含量，采用水合熱重鉻酸鉀氧化-比色法(普析，TU-1810，北京)測(cè)定有機(jī)質(zhì)(OM)含量。

1.2.3 評(píng)價(jià)方法

1)單因子污染指數(shù)法。先將每種環(huán)境因子的實(shí)測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，對(duì)照評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行沉積物的單因子污染評(píng)價(jià)，再取各個(gè)指標(biāo)中的最高等級(jí)作為最終評(píng)級(jí)[14]。其計(jì)算公式為

Pi=Ci/Ai。

(1)

式中：Pi為環(huán)境因子i的單因子污染指數(shù)；Ci為環(huán)境因子i的實(shí)測(cè)值；Ai為環(huán)境因子i的標(biāo)準(zhǔn)值。TN、TP和OM的標(biāo)準(zhǔn)值參考加拿大安大略省環(huán)境和能源部發(fā)布的沉積物評(píng)價(jià)指南中能引起最低級(jí)別生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)效應(yīng)的含量[15](TN為0.55 g/kg，TP為0.60 g/kg，OM為17.24 g/kg)。不同Pi值對(duì)應(yīng)的單因子污染類型及污染等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)為：Pi≤0.70，良好，Ⅰ級(jí)；0.702.00，重度污染，Ⅴ級(jí)[14]。

2)綜合污染指數(shù)法。首先通過計(jì)算多種環(huán)境因子的單因子污染指數(shù)，然后計(jì)算綜合污染指數(shù)，最后對(duì)照評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行沉積物的綜合污染評(píng)價(jià)[16]。其計(jì)算公式為

(2)

式中：FF為綜合污染指數(shù)；F為各單因子污染指數(shù)的平均值；Fmax為最大單因子污染指數(shù)，沉積物綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1[17]。

表1 沉積物綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

3)有機(jī)污染指數(shù)法。有機(jī)污染指數(shù)法通常用來評(píng)價(jià)沉積物的營(yíng)養(yǎng)狀況，該方法在綜合污染指數(shù)法的基礎(chǔ)上增加了有機(jī)質(zhì)的指標(biāo)，完善了對(duì)沉積物污染現(xiàn)狀的評(píng)價(jià)[18]。其計(jì)算公式為

IO=CO×NO，

(3)

NO=NT×0.95，

(4)

CO=MO/1.724。

(5)

式中：IO為有機(jī)污染指數(shù)；CO為有機(jī)碳含量(%)；NO為有機(jī)氮含量(%)；NT為總氮含量(%)；MO為有機(jī)質(zhì)含量(%)。不同IO值對(duì)應(yīng)的有機(jī)污染類型與等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)為：IO<0.05，清潔，Ⅰ級(jí)；0.05≤IO<0.20，較清潔，Ⅱ級(jí)；0.20≤IO<0.50，尚清潔，Ⅲ級(jí)；IO≥0.50，有機(jī)污染，Ⅳ級(jí)[19]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

調(diào)查數(shù)據(jù)均采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±S.D.)表示，采用ArcGIS 10.2和R 4.22軟件對(duì)上覆水和沉積物數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析。使用反距離權(quán)重法分析沉積物營(yíng)養(yǎng)含量空間分布特征；分析上覆水TN、TP及Chl-a在湖區(qū)間的差異時(shí)，由于數(shù)據(jù)不滿足方差齊性，先使用Kruskal-Wallis進(jìn)行總體差異檢驗(yàn)，再使用Dunn法進(jìn)行多重比較；分析季節(jié)和湖區(qū)對(duì)沉積物N、P、OM和碳氮比(C/N)的影響時(shí)，由于數(shù)據(jù)不滿足雙因素方差分析條件，先采用非參數(shù)雙因素方差分析(Scheirer-Ray-Hare Test)進(jìn)行檢驗(yàn)，再使用Dunn法進(jìn)行多重比較[20]。顯著性水平設(shè)為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 上覆水水質(zhì)指標(biāo)

從表2可見，保安湖上覆水TN含量為(1.01±0.60)mg/L，TP含量為(0.08±0.04)mg/L，Chl-a含量為(27.57±11.05)μg/L，TN和TP在肖四海最高，在扁擔(dān)塘和橋墩湖較低，而Chl-a在主體湖最高，在扁擔(dān)塘最低。

表2 保安湖各湖區(qū)上覆水化學(xué)指標(biāo)

2.2 沉積物氮、磷、有機(jī)質(zhì)含量的時(shí)空分布

保安湖沉積物TN、TP、OM含量分別為(3.56±0.79)、(0.57±0.20)、(59.66±16.27)g/kg。非參數(shù)雙因素方差分析顯示，保安湖沉積物TN、TP、OM及C/N在湖區(qū)和季節(jié)間未出現(xiàn)交互作用。事后檢驗(yàn)結(jié)果顯示：沉積物TN含量在季節(jié)間和湖區(qū)間均無顯著性差異(P>0.05)；TP含量在湖區(qū)間有顯著性差異(P<0.05)，其中，肖四海TP含量顯著高于其他湖區(qū)(P<0.05)，而在季節(jié)間無顯著性差異(P>0.05)；OM含量在季節(jié)間有顯著性差異(P<0.05)，其中，冬季OM含量顯著高于夏季和秋季(P<0.05)，而在湖區(qū)間無顯著性差異(P>0.05)；C/N在季節(jié)間有顯著性差異(P<0.05)，其中，夏季C/N顯著低于其他季節(jié)(P<0.05)，而在湖區(qū)間無顯著性差異(P>0.05)(圖2、表3、表4)。

表3 保安湖不同湖區(qū)沉積物中總氮、總磷、有機(jī)質(zhì)含量及碳氮比

表4 保安湖不同季節(jié)沉積物中總氮、總磷、有機(jī)質(zhì)含量及碳氮比

圖2 2020—2021年保安湖沉積物總氮、總磷、有機(jī)質(zhì)含量及碳氮比的時(shí)空分布Fig.2 Spatial and temporal distribution of total nitrogen，total phosphorus，and total organic matter contents，and carbon nitrogen ratio in sediments of Bao’an Lake from 2020 to 2021

2.3 沉積物污染狀況評(píng)價(jià)

2.3.1 單因子污染指數(shù) 從表5可見：保安湖各湖區(qū)沉積物TN、TP和OM的單因子污染指數(shù)分別為2.98～9.13、0.29～1.85、1.17～5.06，其中，TN單因子污染等級(jí)為Ⅴ級(jí)(重度污染)，OM為Ⅲ～Ⅴ級(jí)(輕度污染～重度污染)，TP為Ⅰ～Ⅳ級(jí)(良好～中度污染)；TN和OM單因子污染指數(shù)扁擔(dān)塘最高、主體湖最低，TP污染指數(shù)肖四海最高、扁擔(dān)塘最低。

表5 保安湖沉積物單因子、綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.5 Results of single-factor and comprehensive pollution index evaluation in sediments of Bao’an Lake

2.3.2 綜合污染指數(shù) 從表5可見，保安湖各湖區(qū)沉積物綜合污染指數(shù)為2.58～7.50，平均值為5.28，肖四海綜合污染指數(shù)最高，主體湖最低，各湖區(qū)綜合污染等級(jí)均為Ⅳ級(jí)(重度污染)。

2.3.3 有機(jī)污染指數(shù) 從表6可見，保安湖各湖區(qū)沉積物有機(jī)污染指數(shù)為0.18～2.25，平均值為1.21，扁擔(dān)塘有機(jī)污染指數(shù)最高，主體湖最低，各湖區(qū)有機(jī)污染等級(jí)均為Ⅳ級(jí)(有機(jī)污染)。

表6 保安湖沉積物有機(jī)污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果

3 討論

3.1 保安湖沉積物營(yíng)養(yǎng)含量的季節(jié)分布特征

保安湖各湖區(qū)沉積物TN、TP和OM在時(shí)間分布上均呈現(xiàn)冬季最高，TP和OM含量在夏季最低，TN含量則在秋季最低(圖2)。水溫季節(jié)性變化引起的浮游藻類、水生植物、微生物活性及溶氧含量等因素的變化可能是引起沉積物營(yíng)養(yǎng)含量季節(jié)差異的主要原因。夏季水溫較高，藻類大量繁殖，通過“泵吸作用”促進(jìn)沉積物磷釋放[21-22]。同時(shí)，大量繁殖的藻類還能夠分泌堿性磷酸酶，促進(jìn)沉積物中有機(jī)磷化合物的水解與釋放，使得沉積物中TP含量降低[23]。除此之外，隨著夏季水溫升高，沉積物中以藻類、水生生物殘?bào)w為主的有機(jī)質(zhì)分解速率也會(huì)加快。因此，相比其他季節(jié)，此時(shí)有機(jī)質(zhì)中氮、磷元素等更易釋放到上覆水中[24]。在有機(jī)質(zhì)分解過程中也會(huì)消耗大量的氧氣，導(dǎo)致沉積物-水界面溶氧下降，氧化還原電位降低，內(nèi)源釋放作用與反硝化作用加強(qiáng)[25-26]。根據(jù)以往監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，夏季保安湖各湖區(qū)底層溶氧明顯低于其他季節(jié)，在本研究調(diào)查期間，肖四海夏季底層溶氧平均值僅為0.79 mg/L(未發(fā)表數(shù)據(jù))。因此，夏季時(shí)保安湖沉積物表面的低氧條件同樣會(huì)促進(jìn)其中的營(yíng)養(yǎng)遷移至水中或大氣中，從而導(dǎo)致其氮、磷含量較低。

菹草(Potamogetoncrispus)萌發(fā)后死亡形成的有機(jī)碎屑也是冬季沉積物營(yíng)養(yǎng)較高的原因之一。保安湖作為長(zhǎng)江中游一個(gè)典型的淺水草型湖泊，在大部分區(qū)域生長(zhǎng)有菹草。在2020年夏季至秋季，由于極端降雨事件，保安湖水位較往年增加約2 m。高水位導(dǎo)致水下光照不足，大量菹草石芽(約70 粒/m2)在秋季萌發(fā)后未能成功定植而死亡，其分解形成的有機(jī)碎屑等進(jìn)入沉積物中，使得秋冬季沉積物TN、TP和OM含量上升。

外源有機(jī)質(zhì)輸入量的變化也是加劇湖泊沉積物營(yíng)養(yǎng)含量季節(jié)差異的因素之一。保安湖作為一個(gè)郊野湖泊，其濱湖區(qū)的土地利用類型以農(nóng)業(yè)用地、草地和林地為主，同時(shí)湖濱帶還分布有蘆葦?shù)韧λ参?，這些陸生植物和挺水植物的季節(jié)性死亡給保安湖沉積物輸入大量以纖維素為主的有機(jī)質(zhì)。沉積物的C/N能夠指示沉積物中的有機(jī)質(zhì)來源。湖泊中的藻類由于富含蛋白質(zhì)，其C/N一般為4～10，而陸生維管植物由于富含纖維素，其C/N通常在20以上[27]，當(dāng)C/N為10～20時(shí)，表明沉積物中有機(jī)質(zhì)來源于藻類與維管植物[28]。保安湖秋季、冬季和春季沉積物C/N均為10～20，明顯高于夏季(<10)，這表明，秋冬季陸生植物死亡后的殘?bào)w輸入也是導(dǎo)致沉積物營(yíng)養(yǎng)含量增加的重要原因之一。

本研究中，雖然沉積物TN和TP含量在時(shí)間分布上均呈現(xiàn)冬季最高、夏季和秋季較低的變化特點(diǎn)，但統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)結(jié)果顯示差異未達(dá)到顯著水平。夏季時(shí)周邊精養(yǎng)魚池養(yǎng)殖廢水的排放及夏、秋季洪水淹沒帶來的外源污染，可能造成夏、秋季沉積物營(yíng)養(yǎng)含量升高，在一定程度上減小了其與冬季的差異。在夏季連續(xù)降雨時(shí)，保安湖周邊精養(yǎng)池塘水位迅速上升，大量富含氮、磷元素的養(yǎng)殖廢水被養(yǎng)殖戶排入保安湖，從而提高了保安湖夏季沉積物中氮、磷含量。自2020年夏季極端降雨后，保安湖周邊大量的集約化養(yǎng)殖池塘被淹沒，池塘中富含氮、磷元素的池塘水匯入保安湖，也使得沉積物中氮、磷元素升高。除此之外，工業(yè)及生活污水在雨季的排放也可能是造成夏季保安湖沉積物氮、磷元素升高的重要原因之一。

3.2 保安湖沉積物營(yíng)養(yǎng)含量的空間分布特征

保安湖沉積物TN和OM在空間分布上均表現(xiàn)為肖四海和扁擔(dān)塘較高，其他區(qū)域略低。TP的空間分布則表現(xiàn)為肖四海最高，其他湖區(qū)較低。外源污染可能是造成湖泊沉積物營(yíng)養(yǎng)含量空間差異的主要原因之一，包括面源污染和點(diǎn)源污染。在橋墩湖沿岸及主體湖南部沿岸有較多的農(nóng)田，這些區(qū)域可能存在更多面源污染。但本次周年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，橋墩湖和主體湖南部的沉積物營(yíng)養(yǎng)元素含量相對(duì)于其他區(qū)域未出現(xiàn)顯著升高(圖2)，因此，面源污染不是造成保安湖沉積物營(yíng)養(yǎng)含量空間差異的主要原因。在保安湖周邊分布著許多與周邊精養(yǎng)魚塘相連的排水溝渠，這些溝渠排出的養(yǎng)殖廢水可能形成點(diǎn)源污染。這些溝渠主要分布在扁擔(dān)塘和主體湖東部。因此，漁業(yè)養(yǎng)殖廢水形成的點(diǎn)源污染可能是造成扁擔(dān)塘沉積物TN和OM含量較高的原因之一。而主體湖沉積物TN和OM含量較低可能是由于主體湖區(qū)域面積較大，營(yíng)養(yǎng)輸入后被稀釋，導(dǎo)致沉積物營(yíng)養(yǎng)含量相對(duì)較低。

漁業(yè)活動(dòng)作為導(dǎo)致湖泊營(yíng)養(yǎng)輸入增加的一個(gè)主要來源，是造成湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的重要因素。在實(shí)施《長(zhǎng)江十年禁漁計(jì)劃》之前，保安湖進(jìn)行了多年的漁業(yè)活動(dòng)。為了給魚類提供充足的食物并提高魚產(chǎn)量，養(yǎng)殖戶在養(yǎng)殖過程中投放了大量的飼料及化肥，這是造成沉積物營(yíng)養(yǎng)元素升高的主要原因之一[29]。但由于在禁漁前各湖區(qū)分別承包給了不同養(yǎng)殖戶，無法確定養(yǎng)殖期間的營(yíng)養(yǎng)輸入與輸出，因此無法評(píng)估漁業(yè)活動(dòng)對(duì)沉積物營(yíng)養(yǎng)含量的影響。隨著禁漁活動(dòng)的開展，漁業(yè)活動(dòng)引起的營(yíng)養(yǎng)輸入停止，預(yù)計(jì)未來一段時(shí)間內(nèi)漁業(yè)活動(dòng)不會(huì)對(duì)保安湖沉積物營(yíng)養(yǎng)含量造成較大影響。此外，隨著保安湖周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城鎮(zhèn)居民的生活污水也會(huì)影響湖泊水質(zhì)，如春季時(shí)位于主體湖南部的保安鎮(zhèn)和還地橋鎮(zhèn)，以及扁擔(dān)塘東部的東風(fēng)農(nóng)場(chǎng)附近的入湖河流水體總磷含量普遍高于0.10 mg/L(未發(fā)表數(shù)據(jù))，遠(yuǎn)高于保安湖的Ⅲ類(0.05 mg/L)水質(zhì)管理目標(biāo)。因此，經(jīng)由入湖河流進(jìn)入保安湖的生活污水也是湖泊水質(zhì)惡化的誘因之一。其中主體湖由于水域面積較大，進(jìn)入的生活污水更易被稀釋，對(duì)沉積物營(yíng)養(yǎng)含量的影響相對(duì)較弱。而扁擔(dān)塘湖區(qū)由于水域面積相對(duì)較小且水體交換較慢，相對(duì)于主體湖更易受到污染。因此，在未來一段時(shí)間內(nèi)保安湖污染狀況存在繼續(xù)惡化的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是北部的扁擔(dān)塘和肖四海。

3.3 保安湖沉積物污染評(píng)價(jià)

保安湖沉積物的單因子評(píng)價(jià)、綜合評(píng)價(jià)和有機(jī)污染評(píng)價(jià)結(jié)果均表明，保安湖沉積物處于重度污染狀態(tài)(表5、表6)。保安湖沉積物單因子評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，除總磷外，總氮和有機(jī)質(zhì)的單因子污染指數(shù)均大于1，可見保安湖沉積物主要受氮污染和有機(jī)質(zhì)污染。而總磷的單因子污染指數(shù)除在肖四海大于1以外，其余大部分區(qū)域均小于1，這表明，肖四海除了受氮污染和有機(jī)質(zhì)污染外，還受到磷污染。保安湖沉積物綜合污染指數(shù)在時(shí)空變化上與總氮的單因子污染指數(shù)呈現(xiàn)相同趨勢(shì)，這也證明了氮污染是保安湖沉積物最主要的污染來源。

與歷史狀況相比，保安湖沉積物污染程度隨時(shí)間變化呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)。根據(jù)筆者對(duì)保安湖的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，2003年夏季橋墩湖總磷單因子污染指數(shù)為0.57，2004年上升至0.88，此后一直維持在較高水平(1.03～1.54，未發(fā)表數(shù)據(jù))，在本研究調(diào)查期間(2020—2021年)，夏季橋墩湖的總磷單因子污染指數(shù)下降至0.80，主體湖和扁擔(dān)塘也呈現(xiàn)類似的變化規(guī)律。這可能是由于2000年前后，隨著漁業(yè)活動(dòng)的增加，外源營(yíng)養(yǎng)(人工施肥)大量輸入，導(dǎo)致此后十幾年保安湖沉積物營(yíng)養(yǎng)含量上升并持續(xù)維持在較高水平。2018年以后，隨著保安湖開始全面禁漁，漁業(yè)活動(dòng)帶來的營(yíng)養(yǎng)輸入減少，保安湖沉積物營(yíng)養(yǎng)含量明顯下降。然而，由于周邊城鎮(zhèn)的發(fā)展及精養(yǎng)魚池的存在，雖然近年來保安湖沉積物污染水平持續(xù)好轉(zhuǎn)，但其污染狀況仍不容樂觀。

相對(duì)于湖北省其他郊野湖泊，如梁子湖、龍感湖和洪湖，保安湖沉積物綜合污染指數(shù)(平均為5.28)明顯高于前兩者(梁子湖為1.51，龍感湖為3.30)，但低于洪湖(6.75)(表7)[30-32]。相對(duì)于湖北省一些城市湖泊，如東湖和南湖，保安湖沉積物綜合污染指數(shù)雖低于南湖(5.90)(未發(fā)表數(shù)據(jù))，但高于東湖(4.13)(表7)[33]。以上分析表明，相較于湖北省其他郊野湖泊，保安湖沉積物污染狀況不容樂觀，其污染程度甚至高于一些城市湖泊，因此，亟需開展一系列生態(tài)修復(fù)措施以控制保安湖的富營(yíng)養(yǎng)化。

表7 湖北省部分湖泊沉積物營(yíng)養(yǎng)含量及單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果比較

3.4 保安湖管理建議

保安湖沉積物污染評(píng)價(jià)結(jié)果表明，保安湖沉積物處于重度污染狀態(tài)，且主要為氮污染和有機(jī)質(zhì)污染。以生活污水和農(nóng)業(yè)面源污染為主的外源污染是造成沉積物營(yíng)養(yǎng)含量出現(xiàn)時(shí)空差異的主要原因，內(nèi)源污染是造成沉積物營(yíng)養(yǎng)含量出現(xiàn)季節(jié)差異的重要原因。針對(duì)保安湖污染現(xiàn)狀及成因分析，筆者提出以下修復(fù)與保護(hù)建議：

1)部分內(nèi)源污染嚴(yán)重的湖區(qū)可考慮使用鈍化、氧化和覆蓋等方法抑制湖泊內(nèi)源釋放，尤其是抑制內(nèi)源磷的釋放。

2)加強(qiáng)對(duì)保安湖周邊生活污水的監(jiān)控，及時(shí)采取措施控制外源污染。

3)優(yōu)化保安湖周邊土地利用及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，減少農(nóng)業(yè)面源污染及周邊精養(yǎng)魚塘污水排放形成的點(diǎn)源污染。

4)實(shí)施魚類群落結(jié)構(gòu)調(diào)整、恢復(fù)沉水植物群落等生物修復(fù)方法，降低沉積物再懸浮及浮游藻類數(shù)量。

4 結(jié)論

1)從時(shí)間分布來看，保安湖中TN、TP和OM含量均表現(xiàn)為冬季最高，其中TP和OM含量在夏季最低，TN則在秋季最低。季節(jié)更替引起的水溫、浮游藻類、水生植物、微生物活性、溶氧及外源有機(jī)物輸入等因素的變化，可能是導(dǎo)致保安湖沉積物營(yíng)養(yǎng)含量季節(jié)性變化的主要因素。

2)從空間分布來看，保安湖中TN和OM含量均表現(xiàn)為扁擔(dān)塘最高、主體湖最低，TP含量則是肖四海最高、扁擔(dān)塘最低。來自周邊精養(yǎng)魚池的養(yǎng)殖廢水及城鎮(zhèn)生活污水，可能是導(dǎo)致保安湖沉積物營(yíng)養(yǎng)含量空間變化的主要因素。

3)保安湖沉積物的單因子評(píng)價(jià)、綜合評(píng)價(jià)和有機(jī)污染評(píng)價(jià)結(jié)果均表明，保安湖沉積物處于重度污染狀態(tài)，主要是氮污染和有機(jī)污染。其中，肖四海除了受氮污染和有機(jī)污染外，還受磷污染。

綜上所述，目前保安湖污染狀況較重，雖然相對(duì)歷史狀況有了一定的改善，但仍然不容樂觀，尤其是氮污染和有機(jī)污染。未來應(yīng)加強(qiáng)對(duì)保安湖的污染狀況監(jiān)測(cè)，并開展適宜的生態(tài)修復(fù)措施以提升湖泊及流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。