張曉晶，盧俊平，張圣微，馬太玲，張自豪

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院，呼和浩特010018）

沙區(qū)人地關(guān)系具有極端脆弱性和風(fēng)險(xiǎn)性。截至2014 年，北方沙區(qū)（新疆、內(nèi)蒙古、青海、甘肅、河北、陜西、寧夏）占全國沙漠化土地總面積的83.82%[1]，而其湖泊面積僅有近2×104km2，占全國湖泊面積的25%、儲(chǔ)水量的30%左右。區(qū)域氣候干旱，降水稀少，水資源極為寶貴，水資源和水環(huán)境能否得到有效保護(hù)是關(guān)系到區(qū)域生態(tài)安全和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略問題[2]。沙源區(qū)風(fēng)沙輸移量大，風(fēng)沙污染來源廣泛，且其攜帶的污染物質(zhì)成分復(fù)雜，尤其是沙源區(qū)內(nèi)廣泛分布的干涸鹽湖湖底蓄積了大量污染物質(zhì)，攜帶這些污染物的風(fēng)沙所到之處不僅空氣惡化，生物受破壞，而且對(duì)沙源區(qū)水庫水體產(chǎn)生嚴(yán)重污染。

根據(jù)不同來源的有機(jī)質(zhì)由不同的C/N 比值和穩(wěn)定同位素組成，越來越多的學(xué)者利用沉積物中穩(wěn)定同位素碳、氮以及C/N 比值來指示水生態(tài)系統(tǒng)中有機(jī)質(zhì)來源和碳、氮循環(huán)隨時(shí)間的變化。國外學(xué)者[3-6]對(duì)世界各地不同類型水體表層沉積物中有機(jī)質(zhì)含量的分布特征，碳、氮同位素組成及影響因素等展開研究；國內(nèi)學(xué)者[7-13]利用穩(wěn)定碳、氮同位素集中對(duì)海洋、河流和湖泊等環(huán)境中初級(jí)生產(chǎn)力變化、營養(yǎng)物質(zhì)示蹤和有機(jī)物質(zhì)的地球化學(xué)進(jìn)行研究。然而，對(duì)于干旱區(qū)和沙源區(qū)水體沉積物有機(jī)質(zhì)分布特征和來源的研究尚不夠深入，已有的研究主要集中在博斯騰湖，于志同等[14]研究表明博斯騰湖表層沉積物中有機(jī)碳主要來自湖泊內(nèi)部浮游生物的殘?bào)w。

作為沙源區(qū)水庫的典型代表——大河口水庫，地處渾善達(dá)克沙地京蒙沙源區(qū)腹地，也屬于北方寒旱區(qū)。近年來，受自然和人為雙重因素影響，渾善達(dá)克沙地生態(tài)環(huán)境逐年惡化，沙地植被遭到嚴(yán)重破壞，草場(chǎng)嚴(yán)重退化，流動(dòng)沙丘面積逐年增加，草原已變成植被稀疏的沙地。同時(shí)，水庫水體停留時(shí)間長、流動(dòng)性差，容易出現(xiàn)季節(jié)性熱分層現(xiàn)象[15]，使得底層水體長期處于厭氧還原狀態(tài)，造成沉積物中營養(yǎng)物質(zhì)持續(xù)向上覆水體釋放，導(dǎo)致水質(zhì)惡化。因此，沙源區(qū)水庫特殊的地理環(huán)境特征必然會(huì)導(dǎo)致其沉積物有機(jī)質(zhì)分布和來源有區(qū)別于其他地區(qū)的顯著特征。研究沙源區(qū)水庫沉積物中生源要素（碳、氮）及其同位素的變化對(duì)指示水域初級(jí)生產(chǎn)力水平，水體營養(yǎng)狀況、演化過程以及物質(zhì)來源具有舉足輕重的作用[16-17]。本研究分析了大河口水庫表層沉積物總有機(jī)碳（TOC）和總氮（TN）的分布特征及碳同位素（δ13C）、氮同位素（δ15N）的組成，定性和半定量地闡述了水庫沉積物有機(jī)質(zhì)來源，為水庫現(xiàn)代環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)與管理提供可靠背景資料，對(duì)進(jìn)一步研究水庫生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)物質(zhì)碳、氮循環(huán)和富營養(yǎng)化防治具有重要的理論意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

大河口水庫坐落于錫林郭勒盟渾善達(dá)克沙地京蒙沙源區(qū)、多倫縣境內(nèi)的灤河干流上，是一座以供水發(fā)電為主，兼顧防洪、農(nóng)業(yè)灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用的中型水庫。水庫水域面積為17.26 km2，水深2.30～14.10 m，水流流速為0.05～0.13 m·s-1。吐力根河和灤河是水庫地表水量的主要補(bǔ)給來源，其中西側(cè)補(bǔ)給河流灤河的年徑流量為3.47×106m3·s-1，多年平均水蝕模數(shù)為11.02 t·km-2，東側(cè)補(bǔ)給河流土力根河的年徑流量為1.23×106m3·s-1，多年平均水蝕模數(shù)為9.18 t·km-2。灤河流域河道懸移質(zhì)泥沙含量較小，水庫淤積的泥沙主要為推移質(zhì)泥沙，來源于大河口水庫庫尾以上黑風(fēng)河和吐力根河之間渾善達(dá)克沙漠的風(fēng)積沙。多倫縣屬于溫帶季風(fēng)性氣候，多倫縣年平均氣溫為2.1 ℃，年降水量為321.4 mm，年蒸發(fā)量為1 713.6 mm。水庫11 月上、中旬封凍，翌年4 月上、中旬解凍，封凍期5 個(gè)月，最大河心冰厚1.3 m。大河口水庫由于受入庫吐力根河和灤河水系上游生活、生產(chǎn)排污、馬鈴薯種植基地灌溉退水、地表徑流、大氣降塵等人為活動(dòng)和自然的影響，水庫水質(zhì)污染較為嚴(yán)重，總體處于中度富營養(yǎng)化的狀態(tài)[18]。

1.2 樣品采集

按照我國《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》中湖泊和水庫監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的布設(shè)原則，根據(jù)大河口水庫污染源分布及水庫面積，將大河口水庫采樣斷面分為5 個(gè)常規(guī)沉積物監(jiān)測(cè)斷面。吐力根河入庫處設(shè)置A-A 斷面、灤河與小河子匯合后入庫處設(shè)置B-B 斷面、庫邊設(shè)置C-C 斷面、庫中設(shè)置D-D、出口處布設(shè)E-E 斷面。每個(gè)斷面根據(jù)水庫水面寬度設(shè)置2 條垂線，在垂線處布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，用GPS 定位各點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)。本研究于2016 年和2017 年的豐水期，利用抓泥斗在10 個(gè)點(diǎn)位采集表層約5 cm 的沉積物樣品，裝入潔凈的密封袋內(nèi)，避光密封低溫保存，帶回實(shí)驗(yàn)室分析。沉積物樣品在室溫陰涼處自然風(fēng)干，用玻璃棒壓散，剔除雜質(zhì)，置于冷凍干燥機(jī)中，待樣品干燥至恒質(zhì)量后，研磨過100 目金屬篩子，置于聚乙烯塑料袋中密封保存，用于測(cè)定有機(jī)碳、總氮含量和碳、氮同位素組成。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

將沉積物樣品置于離心管中，做好標(biāo)記，加入25 mL 0.5 mol·L-1的鹽酸溶液，在60 ℃的水浴鍋中恒溫反應(yīng)2 h 去除無機(jī)碳，待樣品溶液反應(yīng)完全無氣泡產(chǎn)生時(shí)，用超純水洗至中性，離心，棄去溶液，將盛有樣品的離心管放入鼓風(fēng)干燥箱中烘干至恒質(zhì)量，稱量，并將烘干樣品研細(xì)，過篩，將處理過的樣品保存于干燥器中待分析[19]。

圖1 大河口水庫地理位置圖Figure 1 Location of Dahekou Reservoir

圖2 大河口水庫沉積物采樣斷面圖Figure 2 Sampling sections of sediment in Dahekou Reservoir

采用元素分析儀（FLASH EA2000，Thermo）測(cè)定有機(jī)碳和總氮含量，采用元素分析儀（FLASH EA1112）與質(zhì)譜儀（MAT253）聯(lián)用測(cè)定有機(jī)碳、氮同位素組成，有機(jī)碳、氮同位素分析的13C/12C 與15N/14N 分別對(duì)應(yīng)國際標(biāo)準(zhǔn)PDB 與大氣中的N2，以尿素（δ15N=-0.15%，TC=20%，TN=46.6%）為參考標(biāo)準(zhǔn)，儀器分析誤差小于0.01%，計(jì) 算 公 式 為 ：δ13C（δ15N）=（R樣品/R標(biāo)準(zhǔn)-1）×100%，式中：R=13C/12C或R=15N/14N。

沉積物粒度分析采用德國新帕泰克公司生產(chǎn)的HELOS/OASIS 激光粒度分析儀，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)量3次，取平均值。本文采用當(dāng)前應(yīng)用較廣的福克和沃德（Folk&.Ward）公式計(jì)算粒度參數(shù)：平均粒徑（Mz）、偏度（Sk）、分選系數(shù)（σ）和峰度（KG），計(jì)算公式為：

式中：MZ為平均粒徑；Sk為偏度；σ為分選系數(shù)；KG為峰度；Фх為粒度累計(jì)到х%所對(duì)應(yīng)的粒徑。

有機(jī)質(zhì)來源的半定量分析，采用以下三元混合模型進(jìn)行量化：

式中：δ13C是有機(jī)質(zhì)的碳同位素構(gòu)成；C/N值是有機(jī)質(zhì)中碳與氮元素的含量比；f指不同端元對(duì)應(yīng)的貢獻(xiàn)百分?jǐn)?shù)，陸生C3 植物記為C3、土壤有機(jī)質(zhì)記為soil、淡水水生植物記為P。

2 結(jié)果與分析

2.1 大河口水庫表層沉積物有機(jī)質(zhì)特征

2.1.1 表層沉積物粒度特征

粒度作為沉積物的基本屬性之一，能夠反映其物質(zhì)來源以及不同粒度組分與沉積物源區(qū)的關(guān)系[20-21]。本研究利用Folk&.Ward 公式計(jì)算Mz、Sk、σ和KG等粒度參數(shù)，同時(shí)采用國際制粒級(jí)分類、分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，分析大河口水庫表層沉積物的粒度參數(shù)特征。如表1所示。

由表1 可知：水庫各采樣斷面表層沉積物中黏粒占比0.43%～4.85%，中值為2.11%；粉粒占比8.28%～49.86%，中值為23.42%；細(xì)砂占比45.27%～90.98%，中值為72.93%；粗砂占比0.03%～3.22%，中值為1.53%。水庫表層沉積物主要以細(xì)砂和粉粒為主，含有少量的黏粒與粗砂，不含石礫。除E-E 斷面表層沉積物粒度組成呈現(xiàn)粉粒含量＞細(xì)砂含量＞黏粒含量與粗砂含量的特征外，其余4 個(gè)斷面表層沉積物粒度組成均表現(xiàn)為細(xì)砂含量＞粉粒含量＞黏粒含量與粗砂含量。

通過對(duì)粒度參數(shù)進(jìn)行分析，結(jié)果表明：大河口水庫表層沉積物平均粒徑范圍在35.11～85.01 φ，中值為64.12 φ，變化幅度較大，最小的是E-E 斷面，最大的是C-C 斷面。偏度范圍在0.02～0.71，偏度中值為0.31，其中B-B 和D-D 斷面處于正偏區(qū)間，A-A 和EE 斷面處于極正偏區(qū)間，C-C 斷面處于近對(duì)稱區(qū)間，研究區(qū)整體偏度跨度較小。分選系數(shù)范圍在0.13～0.49，分選系數(shù)中值為0.28，其中A-A、B-B、C-C、E-E斷面分選性極好，D-D 斷面分選性好，研究區(qū)分選性整體偏好，說明研究區(qū)沉積物顆粒大小較為均勻。峰態(tài)范圍在0.82～1.11，峰態(tài)中值為0.92，其中A-A、BB、C-C、E-E 斷面峰態(tài)平整，D-D 斷面峰態(tài)中等。由水庫沉積物的粒度組成和特征，綜合考慮水庫所在流域的水文地質(zhì)、氣候、地表徑流和風(fēng)力等條件，可以初步判斷大河口水庫沉積物大部分來自遠(yuǎn)源搬運(yùn)的風(fēng)成沉積，受人類活動(dòng)影響較小。

2.1.2 表層沉積物碳氮含量的變化特征

大河口水庫表層沉積物總有機(jī)碳（TOC）分布范圍（圖3）為1.38%～3.52%，平均值為2.34%；總氮（TN）分布范圍在0.06%～0.21%，平均值為0.11%。B-B 斷面表層沉積物碳、氮含量均最小，E-E斷面均最大，說明E-E 斷面具有較高的初級(jí)生產(chǎn)力，營養(yǎng)鹽輸入較多，存在富營養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)。總體而言，大河口水庫有機(jī)質(zhì)降解較徹底，水庫整體的初級(jí)生產(chǎn)力不高。

大河口水庫表層沉積物的C/N 比值范圍在13.96～31.45，平均值為22.43，最大值在D-D斷面，C/N為25.73；最小值在E-E 斷面，C/N 為17.22。根據(jù)C/N值初步判斷大河口水庫沉積物有機(jī)質(zhì)的潛在來源為陸源和水生植物來源。

2.1.3 表層沉積物碳氮同位素的變化特征

大河口水庫表層沉積物有機(jī)碳同位素（δ13C）分布范圍（圖4）在-2.69%～-2.41%，平均值為-2.54%，最大值與最小值相差2.82%，說明有機(jī)質(zhì)來源組成差異較小，表層沉積物富集最輕的是A-A 斷面，最重的是D-D 斷面。表層沉積物氮同位素（δ15N）范圍在0.19%～0.54%，平均值為0.39%，最小值在A-A 斷面，最大值在E-E斷面，不同采樣點(diǎn)間差異較小。研究結(jié)果可初步判定大河口水庫表層沉積物有機(jī)質(zhì)來源中內(nèi)源對(duì)A-A斷面的影響可能較大，陸源有機(jī)質(zhì)對(duì)D-D斷面的影響較大，庫區(qū)有機(jī)質(zhì)的來源為多元混合，且表層沉積物中δ13C 與δ15N 之間具有較顯著的線性關(guān)系（r=0.62）。

表1 大河口水庫表層沉積物粒級(jí)組成及粒度特征Table 1 Size composition and characteristics of grain size in the surface sediment of Dahekou Reservoir

2.2 大河口水庫表層沉積物有機(jī)質(zhì)來源分析

2.2.1 表層沉積物碳氮同位素與含量間的相關(guān)性分析

為了更好地分析δ13C 在沉積過程中是否受成巖作用的影響，對(duì)測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理并繪制了δ13C與C/N 和TOC 的關(guān)系，如圖5、圖6 所示。由圖可見，大河口水庫表層沉積物中有機(jī)碳同位素（δ13C）與碳氮比（C/N）之間存在顯著的相關(guān)性（r=0.82），有機(jī)碳同位素（δ13C）與總有機(jī)碳（TOC）之間存在較明顯的相關(guān)性（r=0.66），充分說明了大河口水庫表層沉積物有機(jī)質(zhì)受到初期成巖作用影響較大。氮同位素（δ15N）與總氮（TN）和C/N值之間也具有明顯的相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.69和0.81，表明大河口水庫表層沉積物有機(jī)質(zhì)的來源為陸源和內(nèi)源的共同作用。

圖3 大河口水庫表層沉積物TOC、TN含量空間分布圖Figure 3 The content of TOC and TN in surface sediment of Dahekou Reservoir

圖4 大河口水庫表層沉積物δ13C與δ15N的關(guān)系圖Figure 4 The relationship between δ13C and δ15N in the surface sediment of Dahekou Reservoir

圖5 大河口水庫表層沉積物δ13C與C/N和TOC的線性關(guān)系Figure 5 The linear relationship among δ13C with C/N and TOC in the surface sediment of Dahekou Reservoir

2.2.2 有機(jī)質(zhì)來源定性分析

本文采用δ13C 與C/N 值相結(jié)合的方式對(duì)大河口水庫表層沉積物有機(jī)質(zhì)的來源進(jìn)行定性分析。一般水體中沉積物有機(jī)質(zhì)來源分為兩種：（1）內(nèi)源有機(jī)質(zhì)：包含浮游生物、藻類及淡水水生植物，（2）外源有機(jī)質(zhì)：包含土壤有機(jī)質(zhì)及陸生植物（C3 和C4 植物）[22]。前人已對(duì)沉積物有機(jī)質(zhì)來源的δ13C 和C/N 比值范圍進(jìn)行了歸納，本研究對(duì)庫區(qū)周圍土壤端元進(jìn)行了測(cè)定。經(jīng)過上述分析比較，初步將端元物質(zhì)設(shè)定為浮游生物、淡水水生植物、土壤有機(jī)質(zhì)、陸生C3 植物和陸生C4 植物5 種。所選定端元的δ13C 和C/N 分布范圍如表2所示。

將典型沉積物有機(jī)質(zhì)來源δ13C 和C/N 值的分布范圍繪制成五端元關(guān)系圖（圖7a）。由圖可知，沉積物有機(jī)質(zhì)來源集中在陸生C3 植物、淡水水生植物和土壤有機(jī)質(zhì)三端元中，為此進(jìn)一步繪制三端元關(guān)系圖（圖7b），定性分析各端元的來源貢獻(xiàn)。結(jié)果表明：大河口水庫表層沉積物有機(jī)質(zhì)來源中陸生C3植物貢獻(xiàn)相對(duì)較大，為主要來源；淡水水生植物和土壤有機(jī)質(zhì)貢獻(xiàn)次之。

2.2.3 有機(jī)質(zhì)來源半定量分析

為深入分析大河口水庫沉積物有機(jī)質(zhì)的來源，量化每個(gè)端元物質(zhì)的貢獻(xiàn)率，本研究采用三元混合模型進(jìn)行定量分析。這個(gè)模型的原理是不同端元δ13C 和C/N 值在沉積物形成過程中的保守性和質(zhì)量守恒定律[29]。根據(jù)上述對(duì)大河口水庫有機(jī)質(zhì)來源的定性判斷，認(rèn)為陸生C4 植物和浮游生物對(duì)沉積物有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)相對(duì)較小，故忽略這2 個(gè)端元，將端元物質(zhì)簡化確定為：陸生C3植物、土壤有機(jī)質(zhì)和淡水水生植物。

根據(jù)表2 分別將各端元分布范圍的中間值作為特征值進(jìn)行模型計(jì)算，得到的各端元值為：（1）土壤有機(jī)質(zhì)：δ13C=-2.30%，C/N=10.30；（2）陸生C3植物：δ13C=-2.65%，C/N=29；（3）淡水水生植物：δ13C=-2.86%，C/N=15.1。根據(jù)以上端元值對(duì)大河口水庫表層沉積物各監(jiān)測(cè)斷面有機(jī)質(zhì)來源進(jìn)行定量計(jì)算，利用數(shù)值計(jì)算方法編制三元混合模型，求出方程近似解，即為端元貢獻(xiàn)率，計(jì)算結(jié)果見表3所示。

圖6 大河口水庫表層沉積物δ15N與C/N和TN的線性關(guān)系Figure 6 The linear relationship among δ15N with C/N and TN in the surface sediment of Dahekou Reservoir

圖7 大河口水庫表層沉積物δ13C和C/N值的端元關(guān)系圖Figure 7 The relationship of end-members between δ13C and C/N values in the surface sediment of the Dahekou Reservoir

表2 典型沉積物有機(jī)質(zhì)來源的δ13C和C/N值的分布Table 2 Distribution of δ13C and C/N values of typical sources of sedimentary organic matter

由表3 可知，大河口水庫表層沉積物中，A-A 斷面有機(jī)質(zhì)的主要來源為淡水水生植物（66.73%），土壤有機(jī)質(zhì)貢獻(xiàn)次之（30.27%），陸生C3 植物貢獻(xiàn)率最?。?%左右）。根據(jù)實(shí)際采樣調(diào)查A-A 斷面為河流入庫斷面，水深淺、水流速度慢，整個(gè)水庫只在這個(gè)斷面的淺灘處生長有蘆葦?shù)人参?。B-B、C-C和DD 斷面有機(jī)質(zhì)主要來源為陸生C3 植物（68.36%、60.88%、88.51%），土壤有機(jī)質(zhì)貢獻(xiàn)次之（40.77%、29.11%、34.86%），淡水水生植物貢獻(xiàn)最小或基本不存在。這些斷面水深較深，最深處可達(dá)10 多米，且受多風(fēng)沙天氣影響水流速度很急，基本沒有水生植物生長。E-E 斷面有機(jī)質(zhì)主要來源為土壤有機(jī)質(zhì)（53.57%），陸生C3植物貢獻(xiàn)次之（33.75%），淡水水生植物貢獻(xiàn)最小（12.69%）。該斷面為水庫出水?dāng)嗝妫瑤靺^(qū)周圍沙化土壤會(huì)隨著大風(fēng)和水土流失進(jìn)入水庫影響到沉積物有機(jī)質(zhì)的來源。總體來看，大河口水庫表層沉積物有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)主要以陸生C3植物和土壤有機(jī)質(zhì)為主，除A-A 斷面外，水生植物貢獻(xiàn)較小，說明大河口水庫初級(jí)生產(chǎn)力相對(duì)較好。

3 討論

研究從有機(jī)碳、氮同位素和C/N 比值角度證實(shí)大河口水庫表層沉積物有機(jī)質(zhì)來源主要受自然陸源（植被和土壤有機(jī)質(zhì)）和內(nèi)源（水生植物）的混合影響，且不同采樣斷面各來源的貢獻(xiàn)率存在一定程度的差異?？傮w而言，大河口水庫生產(chǎn)力較低，沉積物有機(jī)質(zhì)主要來源于陸生C3植物和土壤。大河口水庫的入庫河流——灤河和吐力根河攜帶的有機(jī)物也會(huì)對(duì)水庫沉積物有機(jī)質(zhì)的陸源輸入產(chǎn)生一定貢獻(xiàn)，這方面的定量化研究有待于日后進(jìn)一步加強(qiáng)。通過對(duì)大河口水庫周圍典型地塊土壤類型和粒度特征調(diào)查發(fā)現(xiàn)，退化的草原、活化的沙地和裸露坡耕地在水庫周圍大面積分布，為沙塵暴的形成提供了有利條件。固定沙地一旦被破壞，沙塵物質(zhì)極其豐富，已有研究表明渾善達(dá)克固定沙地有機(jī)質(zhì)的含量為3.09%，受風(fēng)沙流遠(yuǎn)源搬運(yùn)和輸移的影響，大氣降塵中攜帶的有機(jī)質(zhì)勢(shì)必會(huì)對(duì)水庫水體產(chǎn)生一定影響。所以，對(duì)于沙源區(qū)大河口水庫來說，大氣降塵可能也是沉積物有機(jī)質(zhì)的一個(gè)特有來源，我們后續(xù)正在開展降塵和入庫河流中有機(jī)質(zhì)的碳、氮同位素監(jiān)測(cè)，以期更全面地揭示沉積物中有機(jī)質(zhì)的來源。

同時(shí)，對(duì)比了國內(nèi)一些水體如渤海、潮白河流域、巢湖、太湖等對(duì)表層沉積物有機(jī)質(zhì)碳、氮同位素分布特征和來源解析的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)：大河口水庫δ13C值的變化不大，與渤海的δ13C 值相接近，鄱陽湖的δ13C值變化較大；渤海表層沉積物δ15N 的變化最小，大河口水庫δ15N 的變化比渤海稍大些，與鄱陽湖類似，太湖表層沉積物δ15N 的變化最大。利用δ13C 和C/N 比值來指示沉積物中有機(jī)質(zhì)的來源分布，結(jié)果顯示：渤海及河口表層沉積物受陸源有機(jī)質(zhì)的影響；潮白河流域和鄱陽湖沉積物有機(jī)質(zhì)為混合來源，既有外源土壤有機(jī)質(zhì)，又有自身水生植物來源；太湖沉積物有機(jī)質(zhì)來源以湖泊自生為主，包括水生植物和藻類；北京市公園湖泊沉積物有機(jī)質(zhì)主要來源為外源污水有機(jī)質(zhì)。本研究大河口水庫沉積物有機(jī)質(zhì)來源既有內(nèi)源——水生植物，又有外源——土壤和陸生植物，其中以土壤有機(jī)質(zhì)為主要來源。

此外，在對(duì)有機(jī)質(zhì)來源進(jìn)行定量分析時(shí)，能否選擇合適的端元，準(zhǔn)確劃分和定義沙源區(qū)水庫沉積物有機(jī)質(zhì)的各潛在來源，將直接影響到分析的精度和可靠性。由于目前國內(nèi)利用穩(wěn)定同位素研究有機(jī)質(zhì)來源時(shí)，各端元的劃分和端元值的選取主要是從國外的研究中獲取，但自然地理?xiàng)l件、植被類型的不一樣均有可能使得各潛在來源的穩(wěn)定同位素值發(fā)生改變，這樣會(huì)給有機(jī)質(zhì)來源的準(zhǔn)確分析帶來困難。

表3 不同來源對(duì)大河口水庫表層沉積物有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)百分?jǐn)?shù)（%）Table 3 The contribution of different end-members substances in the surface sediment of Dahekou Reservoir（%）

4 結(jié)論

（1）大河口水庫表層沉積物粒度以細(xì)砂和粉粒為主，其次為黏粒和粗砂，由入庫到出庫平均粒徑明顯變細(xì)，分選性較好。大河口水庫沉積物以遠(yuǎn)源搬運(yùn)的風(fēng)成沉積物為主。

（2）大河口水庫表層沉積物碳同位素（δ13C）分布范圍在-2.69%～-2.41%，氮同位素（δ15N）范圍在0.19%～0.54%，δ13C與δ15N之間具有較顯著的線性關(guān)系。

（3）通過端元混合模型對(duì)沉積物有機(jī)質(zhì)來源進(jìn)行定性和半定量分析表明：大河口水庫表層沉積物有機(jī)質(zhì)來源可能為淡水水生植物、土壤有機(jī)質(zhì)和陸生C3植物在一定比例下的混合。

表4 不同研究區(qū)沉積物中碳、氮同位素和C/N值變化范圍Table 4 Variation ranges of carbon and nitrogen isotopes and C/N values in sediments of different study areas