【摘要】通過選取滇池4個(gè)柱狀樣沉積物樣品，研究了沉積物間隙水和上覆水磷濃度的變化特征，并探討了滇池沉積物磷的滯留效應(yīng)。結(jié)果表明：滇池草海磷的滯留率僅為23.3%，遠(yuǎn)小于外海，故草海有更大的釋放風(fēng)險(xiǎn)。

滇池是云南省最大的高原淡水湖，長期接納工業(yè)廢水和生活污水，湖泊沉積物的污染負(fù)荷大大增加。沉積物是湖泊營養(yǎng)的內(nèi)源，在外源減少的情況下，營養(yǎng)豐富的沉積物內(nèi)負(fù)荷在一定時(shí)間內(nèi)控制著水體的營養(yǎng)化水平，沉積物對磷的滯留能力是決定湖泊自凈能力的重要因素。通過測定湖泊柱狀沉積物中間隙水和上覆水的磷濃度，對研究沉積物磷的行為特征及湖泊富營養(yǎng)化狀況具有重要意義。

研究區(qū)域及樣品采集

使用GPS定位在滇池設(shè)置了采樣點(diǎn)，將滇池草海、外海北部、中部、南部四個(gè)區(qū)域中各選取一個(gè)點(diǎn)。于2013年5月使用柱狀采泥器采集柱狀沉積物的樣品，現(xiàn)場切層收集表層0～20cm樣品，沉積物經(jīng)離心后得到間隙水。

Unisense微電極研究系統(tǒng)的應(yīng)用

Unisense微電極系統(tǒng)被用于測量沉積物中的氧化還原電位（Eh），Unisense微電極系統(tǒng)精確測量沉積物中的Eh剖面，微電極的移動(dòng)和定位精度為1μm，由unisense微操控器馬達(dá)控制，確保了測量的準(zhǔn)確性.氧化還原電位（Eh）是一種關(guān)鍵的環(huán)境參數(shù)，用于評估沉積物中的氧化還原條件，通過比較對照組和處理組（添加藻類水華浮渣的沉積物）的Eh剖面，能夠評估磷濃度與滯溜率對沉積物氧化還原狀態(tài)的影響，這對于理解沉積物-水界面處營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)和轉(zhuǎn)化至關(guān)重要。

結(jié)果與分析

沉積物間隙水和上覆水磷濃度變化

滇池草海上覆水的ρ（TP）和ρ（DOP）遠(yuǎn)高于外海。通常磷釋放時(shí)，首先進(jìn)入的是沉積物間隙水，進(jìn)而向上層水-土界面和上覆水混合擴(kuò)散。滇池柱狀沉積物表層間隙水中ρ（TP）均高于上覆水，這為沉積物中的磷向水體釋放提供了條件。滇池沉積物間隙水中ρ（DOP）和ρ（TP）的分布具有明顯的區(qū)域性，草海和外海北部的ρ（DOP）在0.176～0.5mg/L之間，遠(yuǎn)高于外海中部和南部。與這些區(qū)域長年接納昆明地區(qū)生活污水和工業(yè)廢水有關(guān)，沉積物中TP北高南低的分布趨勢一致。這表明對于沉積物而言，間隙水中磷濃度的分布與水體磷濃度的分布更相關(guān)。外海中部和南部間隙水變化穩(wěn)定，其他區(qū)域幅度較大，可能與人為因素和周圍河流等外源污染相關(guān)。草海沉積物間隙水中較高的ρ（DOP）也與其所處的氧化還原狀況有關(guān)。當(dāng)氧化表層出現(xiàn)時(shí)，大量的磷酸根通過鐵氧化物的吸附而滯留在沉積物中；然而當(dāng)氧化層很薄或不存在時(shí)，從有機(jī)質(zhì)或鐵氧化物還原釋放出的磷就可能釋放到上覆水體中。好氧環(huán)境會(huì)促進(jìn)沉積物對磷的吸附，而厭氧環(huán)境則有助于沉積物中磷的釋放。

沉積物磷的滯留效應(yīng)

滇池沉積物的滯留效應(yīng)，以凈埋藏通量與總沉積通量之比可得出磷的滯留率，即滯留率=埋藏通量/（埋藏通量+擴(kuò)散通量）×100，是評估湖泊磷生物地球化學(xué)循環(huán)作用及其生產(chǎn)力貢獻(xiàn)的基礎(chǔ)。

滇池的草海和外海、太湖和巢湖的沉積通量、擴(kuò)散通量及滯留率比較可知，滇池外海沉積物磷滯留率比滇池草海、巢湖和太湖高，分別為草海、太湖和巢湖的2.61、1.23和2.07倍，而滇池草海沉積物滯留率僅為23.3%，低于巢湖和太湖，這也表明滇池草海沉積物磷釋放風(fēng)險(xiǎn)高于外海。沉積物中磷的釋放對水體磷濃度貢獻(xiàn)較大，這可能是草海水體磷濃度遠(yuǎn)高于外海的原因之一。滇池外海滯留率較高的原因還可能是由于沉積物-水界面擴(kuò)散邊界層（DBL）厚度高于草海，好氧條件下沉積物-水界面擴(kuò)散邊界層會(huì)限制間隙水中磷向上覆水?dāng)U散，當(dāng)上覆水DO含量降低時(shí)，DBL變薄甚至消失，由于間隙水和上覆水之間的濃度梯度產(chǎn)生的電勢差，導(dǎo)致間隙水中的磷向上覆水中釋放。滇池草海湖區(qū)夏秋兩季水華現(xiàn)象的頻繁爆發(fā)，使得沉積物-水界面DO水平下降，這將加大間隙水中的磷向上覆水釋放的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)由于水華使藻類死亡沉積也會(huì)導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)含量的增加，進(jìn)一步促進(jìn)了滇池沉積物磷釋放。因?yàn)檠芯勘砻鳎啄嘀械挠袡C(jī)質(zhì)對磷的滯留有重要的作用，有機(jī)質(zhì)分解過程中形成的有機(jī)膠體——腐殖質(zhì)可以形成膠膜，被覆在氧化鐵以及碳酸鈣等無機(jī)物表面，減少這些無機(jī)物和磷酸鹽離子的接觸，從而防止或減輕了這些無機(jī)物對磷的固定。草海沉積物中有機(jī)質(zhì)含量遠(yuǎn)高于外海，較高的有機(jī)質(zhì)含量可能阻礙了沉積物對磷的吸附，使其滯留能力較差。

結(jié)論

滇池草海上覆水的ρ（TP）和ρ（DOP）遠(yuǎn)高于外海。滇池草海的P滯留率僅為23.3%，遠(yuǎn)小于外海，故草海有更大的釋放風(fēng)險(xiǎn)。如污染進(jìn)一步加重，或水華爆發(fā)情況下，滇池沉積物磷釋放風(fēng)險(xiǎn)可明顯增加，特別是草海比外海增加更為顯著。