环境科学  2018, Vol. 39 Issue (5): 2126-2134   PDF    
引用本文
望雪, 程豹, 杨正健, 刘德富, 徐雅倩. 澜沧江流域沉积物间隙水-上覆水营养盐特征与交换通量分析[J]. 环境科学, 2018, 39(5): 2126-2134.
WANG Xue, CHENG Bao, YANG Zheng-jian, LIU De-fu, XU Ya-qian. Differences in Diffusive Fluxes of Nutrients from Sediment Between the Natural River Areas and Reservoirs in the Lancang River Basin[J]. Environmental Science, 2018, 39(5): 2126-2134.
澜沧江流域沉积物间隙水-上覆水营养盐特征与交换通量分析
望雪, 程豹, 杨正健, 刘德富, 徐雅倩     
湖北工业大学土木建筑与环境学院, 河湖生态修复与藻类利用湖北省重点实验室, 武汉 430068
收稿日期: 2017-09-06; 修订日期: 2017-11-06
基金项目: 国家自然科学基金项目（91647207，51509086）；国家重点研发计划项目（2016YFC0402204，2016YFC0401702）
作者简介: 望雪(1994~), 女, 硕士研究生, 主要研究方向为生态水利学, E-mail:kazuwxx@126.com
通信作者: 杨正健, E-mail:Yangjian198422@163.com
摘要: 为分析澜沧江梯级水库建设对澜沧江流域沉积物-水界面交换过程的影响，于2016年2~3月对澜沧江云南段间隙水-上覆水氮、磷营养盐进行了调查与分析.结果表明，澜沧江自然河道沉积物间隙水总氮（TN）均值为15.254mg·L-1，显著高于水库均值6.577mg·L-1；但其总磷（TP）均值为0.654mg·L-1，低于水库区域的1.432mg·L-1.澜沧江流域沉积物间隙水氮、磷浓度均高于上覆水浓度，上覆水-间隙水垂向TN浓度在表层沉积物处达到最大值，且自然河道总溶解氮（DTN）扩散通量均值为2.117mg·（m2·d）-1，高于水库的均值0.785 mg·（m2·d）-1；但其总溶解磷（DTP）扩散通量为0.044mg·（m2·d）-1，低于水库的均值0.053 mg·（m2·d）-1，上覆水氮盐主要来源于沉积物间隙水.澜沧江梯级水库建设导致的沉积物组成差异与水体扰动差异是间隙水-上覆水界面交换差异的主要原因.
关键词: 澜沧江      沉积物-水体界面      扩散通量      营养盐      空间分布     
Differences in Diffusive Fluxes of Nutrients from Sediment Between the Natural River Areas and Reservoirs in the Lancang River Basin
WANG Xue , CHENG Bao , YANG Zheng-jian , LIU De-fu , XU Ya-qian     
Hubei Key Laboratory of Ecological Restoration of River-lakes and Algal Utilization, School of Civil Engineering, Architecture and Environment, Hubei University of Technology, Wuhan 430068, China
Abstract: A field survey was carried out to investigate the diffusive fluxes of nitrogen and phosphorus from sediment in the natural river areas and cascaded reservoirs in the Lancang River Basin from February through March in 2017. In the natural river areas, the mean value of total nitrogen (TN) concentrations in the sediment pore water was about 15.254 mg·L-1, and the total phosphorus (TP) was only 0.654 mg·L-1; while in the reservoirs, the mean value of TN and TP were 6.577 mg·L-1 and 1.432 mg·L-1, respectively. Both nutrients in the overlying water were less than that in the sediment pore water. The mean diffusive flux of total dissolved nitrogen (DTN) was almost 2.117 mg·(m2·d)-1 in the natural river areas, and the mean value of total dissolved phosphorus (DTP) was 0.044 mg·(m2·d)-1, while the mean value of DTN and DTP were 0.785 mg·(m2·d)-1 and 0.053 mg·(m2·d)-1 in the reservoirs, respectively. The TN content reaches the maximum in the overlying water-interstitial water vertical surface sediments. It was concluded that cascaded hydropower had greatly changed the nutrient exchange between the sediment and overlying water. Different hydrodynamics and varied chemical environments in the sediment could be additional causes.
Key words: Lancang River      sediment-water interface      diffusion flux      nutrients      space distribution     

澜沧江流域因水电资源丰富被列为国家重点水能开发基地, 并在其中下游规划开发15个梯级水电站.目前, 澜沧江干流已经建成投运7级电站, 从上到下依次为苗尾、功果桥、小湾、漫湾、大朝山、糯扎渡、景洪等[1].水库建设破坏了河流纵向连续性, 改变了其原来的水文循环, 对流域及下游生态环境产生重要影响.作为国际河流, 如何确定梯级水库建设对流域及下游生源物质迁移转化规律的影响已成为澜沧江亟待解决的问题.

沉积物作为河流冲淤的直接对象, 对水流改变响应最为敏感, 同时也是河流及水库生源物质交换与转换的重要载体, 深入认识沉积物在自然河流-水库之间的分布特征及其差异对认识梯级水库建设的累积效应具有重要作用.近年来, 部分学者针对澜沧江水库的沉积物已开展了一些研究工作, 有大量学者研究澜沧江沉积物重金属形态分布以及污染评价[2, 3], Fu等[4]定量研究了澜沧江漫湾大坝引起的沉积物淤积规律, 傅开道等[5]研究澜沧江流域环境变化的粒度响应.但是这些工作均未从流域层面来分析梯级水库与自然河道沉积物-水界面物质交换特征及差异, 本文主要研究了澜沧江流域沉积物间隙水空间分布规律, 并分析了水库和自然河道沉积物-水界面营养盐扩散通量差异及影响因素, 以期为确定澜沧江梯级水库对流域营养盐的累积影响提供支撑.

1 材料与方法 1.1 研究区域与样点设置

澜沧江-湄公河是发源于我国境内的著名国际河流, 发源地位于青藏高原唐古拉山, 北部与长江上源通天河相邻, 其分水岭为唐古拉山山脉.全长约4 900 km, 总落差约为5 000 m, 流域面积16.46×104 km2(图 1).澜沧江流经西藏进入云南, 青藏高原的唐古拉山脉北麓至昌都为源头段, 昌都至功果桥段为上游段, 功果桥至景临桥河段为中游段, 景临桥之下至流出国境均为下游段, 后于云南南部的西双版纳傣族自治州流出国境[6].出境后称湄公河, 再经缅甸、老挝、泰国、柬埔寨、越南注入南海.

图 1 澜沧江流域及沉积物采样点分布 Fig. 1 Distribution map of sediment sampling sites in the Lancang River Basin

为分析澜沧江中下游沉积物空间分布特征及其在自然河流-梯级水库之间的差异, 自上而下从与西藏接壤的维西县至与缅甸接壤的勐腊县分别设置14个监测点, 记为：里底、白济汛、黄登、大华桥、功果桥坝1~2、小湾坝1-2、漫湾坝、糯扎渡、景洪坝1~2、橄榄坝和关累; 在糯扎渡库区小黑江及其来流分别设置3个点, 记为小黑江、小黑江左支和小黑江右支.各监测点具体特征如表 1所示.

表 1 澜沧江沉积物采样点特征统计表 Table 1 Statistics for the characteristics of the sediment sampling sites in the Lancang River

1.2 采样与分析方法 1.2.1 样品采集方法

本研究采用中国水利水电科学研究院水环境研究所研发柱状采泥器(ϕ 60×1 000 mm)在样点中采集0~20 cm沉积物样品以及0~20 cm上覆水, 采泥器原理为依靠自身重力垂直采集沉积物样品, 在水深较大的库区内采用在采泥器两端平行添加配重的方式增加其自身重力.在采泥管彻底捕获沉积物后垂直提升采泥器到甲板上进行取样, 为避免上覆水和沉积物自身或相互扰动, 取样时垂直放置采泥管, 用50 mL注射器配置橡胶软管分层吸取上覆水, 用活塞缓慢地、均匀地将底泥顶出, 沉积物与上覆水按照0~2、2~5、5~10、10~15、15~20 cm进行现场分层如(图 2).沉积物用干净聚乙烯自封袋密封保存, 排尽袋中的空气, 上覆水立即装入300 mL聚乙烯采样瓶, 4℃密封保存后带回实验室.自然河道与库区内流速均使用Vector点式流速仪(挪威)现场测定, 保存数据之后回室内分析.

图 2 沉积物-水界面分层示意 Fig. 2 Sediment-water interface stratification diagram

1.2.2 分析测试方法

采集的泥样立即由中科院南京土壤研究所研发QX-6530便捷式氧化还原电位仪测得Eh值.沉积物样品分为两份, 一份经由设备号为TDZ5-WS台式多管架自动平衡离心机, 以3 500 r·min-1离心10 min分离得泥样和间隙水.因间隙水与上覆水含量较少, 为避免误差故稀释10倍, 上覆水和间隙水样品需经孔径为0.45 μm的玻璃纤维滤膜(Whatman GF/C)过滤, 稀释后营养盐总氮(TN)、溶解性总氮(DTN)、总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)含量按文献[7]中紫外分光光度法测得.另一份按照CJ/T 221-2005《城市污水处理厂污泥检验方法》测得沉积物含水率.

1.2.3 数据处理

沉积物-水界面氮磷营养盐的扩散通量可以通过Fick第一定律[8, 9]估算得到:

式中, F为沉积物与水界面的扩散通量[mg·(m2·d)-1]; Φ代表沉积物的孔隙率(%); D代表实际营养盐扩散系数(cm2·s-1); ∂C/∂Z表沉积物与水界面的浓度梯度(mg·m-4), 此处采用沉积物0~5 cm间隙水与0~5 cm上覆水营养盐与深度拟合指数曲线求导而得; 在实际工作中D通常根据稀溶液中溶质的D0(cm2·s-1)和孔隙度来推导.孔隙度采用沉积物中含水率(%)计算确定[10].

应用Stokes-Einstein方程对理想扩散系数进行温度效应校正：

式中, D1为在参考温度下T1(K)和水黏性η1时的扩散系数, 在此参考温度为25℃. D2为实地采样时的水温T2(K)和水黏性η2时的扩散系数.水黏性与水温之间的相互关系, 可由以下公式表达:

式中, η表示沉积物水黏性, t为水温(℃).修正时实地温度为近底层水温.通过参考温度和实际所测温度来计算水黏性的变化, 从而对D0进行修正[11].

数据的正态分布, 方差齐性检验, 方差分析(ANOVA)均采用SPSS 21.

2 结果与分析 2.1 间隙水营养盐沿程分布特性分析

澜沧江流域(云南)间隙水TN如图 3(a)所示, TN的沿程分布明显, 上游自然河道里底-大华桥(LD-DHQ)变化范围为12.57~33.33 mg·L-1, 均值为22.993mg·L-1, 最大值出现在黄登(HD)样点, 为33.334 mg·L-1; 中游景洪库区-功果桥水库内(GG2-JH1)变化范围为2.729~17.274mg·L-1, 均值为6.577mg·L-1, 最大值出现在景洪坝2(JH2), 为17.274 mg·L-1.下游河道橄榄坝(GLB)和关累(GL)分为2.274mg·L-1和12.577mg·L-1; 支流小黑江右支(XHY)为18.941mg·L-1、小黑江左支(XHZ)11.062mg·L-1.单因素方差分析表明：自然河道与库区间隙水TN含量存在显著性差异(P=0.037), 自然河道沉积物间隙水总氮含量显著高于库区内; 自然河道与支流之间无显著性差异(P=0.498), 库区与支流之间无显著性差异(P=0.282).

图 3 间隙水营养盐沿程示意 Fig. 3 Distribution of nutrients in surface pore water

澜沧江中下游流域间隙水TP如图 3(b)所示, 上游段自然河道内沉积物间隙水TP含量为0.39~0.75 mg·L-1, 均值为0.52 mg·L-1; 中游段库区内间隙水TP含量为0.51~1.76 mg·L-1, 均值为1.435mg·L-1.支流小黑江间隙水TP均值含量为0.527 mg·L-1.单因素方差分析表明：自然河道与库区间隙水TP含量存在显著性差异(P=0.034), 自然河道与支流之间无显著性差异(P=0.995), 库区与支流间隙水TP含量存在显著性差异(P=0.048).沉积物间隙水TP含量自然河道内低于库区, 干流自然河道与支流小黑江内无较大差别.

2.2 沉积物-水体界面氮磷营养盐的垂向分布

考虑采集样点众多, 在库区内选取景洪(表 1中景洪坝1, 下称景洪)与漫湾水库, 支流河道上选择小黑江, 自然河道内白济汛与关累等为代表性样点来阐述沉积物-水界面氮磷迁移转化规律.白济汛样点位于上游维西县白济汛乡内, 而白济汛乡是澜沧江流入云南的第一个藏族自治州迪庆州境内农业人口第一大乡, 是州内澜沧江沿岸最大乡镇, 其人口密度较大, 受到人类活动影响较大, 澜沧江虽然支流众多, 但以非离子氨和总磷为主要污染物的支流是小黑江[12, 13].漫湾水电站作为澜沧江干流在云南境内规划的梯级电站中第一个修建投产的大型水电站, 建库历史久, 库区内底泥沉积时间较长, 在一定条件下会成为污染物的释放源.同时在漫湾电站建成后下游监测断面水质变化结果显示, 澜沧江下游氮磷污染主要集中在版纳水文站和勐罕渡口断面[14], 这是因为自然景观带来了显著的经济效应的同时, 景洪城市生活污水、景洪橡胶厂有机废水等作为主要污染源[15]也对环境产生了不可忽视的影响.景洪水电站位于云南省西双版纳州州府景洪市北郊仅5 km处, 其库区内沉积物营养盐浓度作为水污染的敏感指标可反映人类活动对水环境的影响.

图 4为景洪坝、漫湾坝、小黑江、白济汛和关累TN在间隙水-上覆水垂直剖面上的质量浓度分布.从对比可以看出表层沉积物(0~5cm)间隙水的TN含量远远高于上覆水, 这与昝逢宇等[16, 17]的结论一致.各样点的TN浓度在上覆水垂向上无较大变化, 景洪坝上覆水均值ρ(TN)=0.415 mg·L-1、间隙水均值ρ(TN)=5.721 mg·L-1; 漫湾坝上覆水均值ρ(TN)=0.588 mg·L-1、间隙水均值ρ(TN)=5.001 mg·L-1; 支流样点小黑江上覆水均值ρ(TN)=0.379 mg·L-1、间隙水均值ρ(TN)=6.706 mg·L-1.自然河道中白济汛上覆水均值ρ(TN)=0.515 mg·L-1、间隙水均值ρ(TN)=10.136 mg·L-1, 关累上覆水均值ρ(TN)=0.371 mg·L-1、间隙水均值ρ(TN)=9.488 mg·L-1.单因素方差分析结果显示：上覆水总氮含量在各样点之间均无显著性差异(P＞0.05), 且自然河道与库区相较也无显著性差异(P=0.819);间隙水总氮含量因不满足方差分析要求故采用非参数检验, 渐进显著性结果为0.220, 大于0.05, 表明间隙水总氮含量在各样点之间无显著性差异, 但自然河道与库区相较存在显著性差异(P=0.021), 间隙水总氮含量自然河道内高于库区.

图 4 代表性样点间隙水-上覆水中TN、TP浓度分布 Fig. 4 Water flow gap of heavenly stems and earthly branches overlying the water TN and TP concentration distribution

由图 4可得出, 间隙水的TP浓度大于上覆水中TP浓度, 景洪坝上覆水均值ρ(TP)=0.109 mg·L-1、间隙水均值ρ(TP)=0.873 mg·L-1; 漫湾坝上覆水均值ρ(TP)=0.192 mg·L-1、间隙水均值ρ(TP)=0.931 mg·L-1; 小黑江上覆水均值ρ(TP)=0.049 mg·L-1、间隙水均值ρ(TP)=0.598 mg·L-1.白济汛上覆水均值ρ(TP)=0.077mg·L-1、间隙水均值ρ(TP)=0.404 mg·L-1; 关累均值ρ(TP)=0.119mg·L-1、间隙水均值ρ(TP)=0.532 mg·L-1, 库区内间隙水的TP含量随深度的增加有减小的趋势, 这与昝逢宇等结论相似[16, 17].上覆水各样点之间和自然河道与库区的总磷含量采用非参数检验分析, 渐进显著性为P=0.861和P=0.730, 说明均无显著性差异.但间隙水总磷含量存在显著性差异, 其中白济汛与漫湾(P=0.004), 白济汛与景洪(P=0.008), 漫湾与小黑江(P=0.047), 漫湾与关累(P=0.035)差异显著, 自然河道与库区之间分析结果表明存在显著性差异(P=0.003), 并且库区内间隙水的总磷含量高于自然河道内.

2.3 间隙水-上覆水界面营养盐释放通量

由2.2节中沉积物-水体界面氮磷营养盐的垂向分布可看出, 各个采样点上覆水与沉积物间隙水中氮磷营养盐存在明显的浓度梯度, 在其作用下沉积物中的营养盐可能会由间隙水向上覆水扩散而进一步影响上层水体水质.计算结果见表 2.

表 2 间隙水与上覆水营养盐扩散通量 Table 2 Diffusive flux of total dissolved nutrients between sediment pore water and overlying water

Fick第一定律表明, 当扩散通量为正值时代表营养盐从沉积物向上覆水扩散, 负值时表示营养盐由上覆水向沉积物扩散.由表 2可得出, DTN与DTP在各采样点的通量均为正值, 即两者均主要是由沉积物向上覆水扩散. DTN的扩散通量范围在0.72~2.23 mg·(m2·d)-1, 其中DTN的扩散通量均值在库区内为0.785 mg·(m2·d)-1, 在自然河道内为2.117 mg·(m2·d)-1. DTP的扩散通量范围在0.043~0.058 mg·(m2·d)-1, 其中DTP的扩散通量均值在库区内为0.053 mg·(m2·d)-1, 在自然河道内为0.044 mg·(m2·d)-1.从趋势来看, DTN在库区内的扩散通量小于自然河道白济汛、关累和支流小黑江, 而DTP在库区内的扩散通量大于自然河道白济汛、关累和支流小黑江.

3 讨论 3.1 澜沧江流域间隙水营养盐空间差异分析

澜沧江流域自然河道沉积物间隙水总氮TN含量显著高于水库.梯级水库内TN含量普遍较低, 由图 5得出库区内水体流速小, 水体滞流性更强, 更新速度慢, 流动性差, 氮外源污染影响较小, 储存在沉积物中的氮盐易释放出来, 作为内源污染影响沉积物间隙水中TN含量.而澜沧江上游流域的工业发展主要依靠矿产资源的开发与生产, 其中以兰坪县为主[18].澜沧江上游主要排污企业有20多家, 所有工矿企业污染源工业废水排放量为2.42×106 t·a-1, 各工矿企业技术水平较低, 废水处理率不达标, 工业废水排放不符合地表水标准, 造成自然河道内工业污染物的排放量增加, 同时澜沧江上游农业人口占据140万总人口的绝大多数, TN的排放量为449.06 t·a-1, 以澜沧江最枯流量(277.0 m3·s-1)估算, 其中氮排放量高达水环境容量的4倍[19], 工业及农业生活污染是造成自然河道沉积物间隙水总氮TN含量较高的根本原因.下游流域支流的TN含量高于干流处, 并且在出境口含量有明显增加, 其中最大值出现在关累.这主要是因为关累样点位于西双版纳州勐罕镇内, 橡胶种植是西双版纳支柱产业, 橡胶林种植面积同有林地面积的比例已经达到了27.06%, 橡胶林种植所施的化肥和农药随着雨水冲刷进入河流和天然橡胶加工废水的排放增加了河道中氮盐的负荷[20].经调查发现, 在小黑江支流存在不同情况的有机物污染, 主要的原因是小黑江流域规划了7级梯级电站[21], 施工期产生的废污水, 以及因工程形成的集中城镇的生活污水等增加了河道中的污染物排放量, 这是造成河流污染的主要原因[22], 同时梯级开发使河道区间径流量减少, 河道对于污染水体的自净能力也会降低[23].另一方面河岸沿岸分布的工矿企业所排放的工业废水[24], 农药和农膜的输入以及其有限的利用率也会对底质中氮磷累积产生一定的影响[25].而糯扎渡库区以及景洪库区作为小黑江下游的干流库区, 对于水体的氮磷元素具有明显的拦截效应, 导致糯扎渡和景洪水库间隙水TN含量较高.

图 5 澜沧江流域流速分布示意 Fig. 5 Distribution map of flow velocity in the Lancang River Basin

沉积物间隙水TP含量自然河道内低于库区, 原因是水库内水体封闭性强, 流动性差, 营养盐的累积促使浮游藻类快速繁殖, 藻类光合作用将水体中的无机生源物质同化为有机质, 从而滞留在水库生态系统中, 外源的有机质及水库自生有机质颗粒的沉降导致磷在水库沉积物中的蓄积, 水库沉积物间隙水总磷TP含量高于自然河道沉积物间隙水总磷TP含量.样点中TP含量大于均值的样点位于功果桥、小湾坝库区、橄榄坝和关累.功果桥与小湾坝由于水库蓄水影响, 库区内水体环境相对稳定, 磷发生静沉降, 沉积物为水体中磷的“汇”, 所以TP的含量相对于自然河道较高[26].自然河道中橄榄样点周围人口众多, 其相邻的景洪市人口数接近52万, 其内还包含众多景点吸引游客无数, 生活污水与农耕带来的污染致使水体中的TP含量较高, 而粗砂质沉积物孔隙度大, 因而氧含量较高, 易生成氧化锰、氧化铁以及铁的磷酸盐, 形成了磷的高值区.

3.2 间隙水与上覆水营养盐垂向分布分析

上覆水TP的浓度在干流的水库样点垂向从上至下有增大趋势, 说明磷盐在沉积物-水界面进行交换, 至使上覆水中接近沉积物-水界面处的TP浓度较上层水体大.支流小黑江样点间隙水和上覆水中TP含量均小于干流库区与自然河道内的TP浓度.造成这种现象的原因是小黑江底泥沉积时间较短, 在采样时通过观察得到, 底泥气泡较多, 溶氧较高, 且有机质含量较少.富氧时, 无机磷可被吸附在含Fe氧化物的沉积物中保存, 磷与Fe(Ⅲ)结合, 以磷酸铁形式沉积[27], 磷被吸附, 限制了磷盐向上覆水体扩散, 导致小黑江上覆水中TP含量较低[28].导致上覆水营养盐浓度远远低于间隙水浓度的原因复杂, 营养盐在沉积物与水体界面的交换受较多因素的影响, 例如浓度扩散、吸收、解吸、矿化溶解、底栖生物作用以及水动力条件等[29].

间隙水中TN含量高于上覆水体, 由表 2可得沉积物间隙水中的氮盐向上覆水体中扩散. TN含量在上覆水-间隙水垂向上表层沉积物(0~5 cm)处达到最大值, 且随着深度的增加呈现“C”型分布趋势.这是因为表层沉积物中存在大量的微生物[30], 其剧烈活动导致有机质被降解释放大量的氮盐, 随着沉积物深度的增加, 厌氧条件加剧, 沉积物有机质不断被微生物矿化降解, 释放的无机氮盐进入间隙水中, 由间隙水向上覆水体扩散.自然河道内白济汛与关累水深2 m, 显著的风浪作用会加速水体交换, 表层沉积物溶氧量更高, 显著的硝化作用使得表层沉积物间隙水的无机盐氮含量更高.

3.3 间隙水-上覆水界面营养盐释放通量

DTN在库区内的扩散通量小于自然河道白济汛、关累和支流小黑江, 而DTP在库区内的扩散通量大于自然河道白济汛、关累和支流小黑江.影响沉积物-水界面交换通量的因素十分复杂, 除了受到间隙水与上覆水营养盐浓度差决定, 还受到Eh、沉积物有机质C/N、DO含量、pH、底栖生物、水体扰动等因素的共同作用[31~33].

自然河道白济汛、关累和支流小黑江样点DTN扩散通量高于漫湾和景洪库区, 这是因为自然河道内水深较浅, 由图 5水动力条件对比可得, 自然河道内河流流速大, 说明白济汛与关累受到水体扰动的影响更大, 水体扰动会致使底泥发生起悬和掺混的运动, 而沉积物扰动致使吸附在底泥颗粒上的分子态氮在水流作用下再悬浮, 加速沉积物间隙水中氮扩散, 从而显著增加氮盐的扩散通量[34, 35].沉积物环境(Eh)在3个样点中分布有较大差异, 其中库区内沉积物测得为还原性, 自然河道内沉积物为氧化性环境, DTP在还原性环境有更大交换通量[36].许多研究表明在一定的条件下, 沉积物-水界面氮磷营养盐的扩散通量可作为判断沉积物为水体氮磷元素“源”与“汇”的评价标准, 由表 2可得出澜沧江流域内沉积物为其上覆水体营养盐的“源”.

4 结论

(1) TN含量沿程分布趋势为自然河道沉积物间隙水总氮TN含量均值为15.254 mg·L-1, 显著高于水库均值6.577 mg·L-1, 储存在沉积物中的营养盐作为内源污染影响沉积物间隙水中TN含量; 水库内磷发生静沉降、周围环境污染严重等导致TP含量较大.

(2) 沉积物间隙水的TN含量远高于上覆水, 上覆水均值ρ(TN)=0.461 mg·L-1, 间隙水均值ρ(TN)=5.806 mg·L-1; 上覆水均值ρ(TP)=0.117 mg·L-1, 间隙水均值ρ(TP)=0.801 mg·L-1. TN的浓度在上覆水垂向无显著性差异, TP的浓度在干流的水库样点垂向从上至下有增大趋势, 在支流上则有相反的减小趋势, 同时支流间隙水和上覆水中TP含量均小于干流的TP含量.

(3) 根据Fick第一定律的计算表明, DTN与DTP在漫湾坝、景洪坝、自然河道白济汛和关累以及支流小黑江均为沉积物向底层水中扩散, 说明沉积物是底层水体营养盐的重要来源.

参考文献
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