范中亞, 王文才, 蔣錦剛, 馬金玉, 王 鐘, 曾凡棠*

1.生態(tài)環(huán)境部華南環(huán)境科學研究所, 國家環(huán)境保護水環(huán)境模擬與污染控制重點實驗室, 廣東 廣州 510655

2.中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院技術(shù)生物與農(nóng)業(yè)工程研究所, 安徽 合肥 230031

淺水湖泊受風浪擾動下易發(fā)生沉積物再懸浮及內(nèi)源磷釋放現(xiàn)象；而在動力擾動較弱時，依然存在濃度梯度作用下的靜態(tài)釋放風險. 沉積物再懸浮引起的水下光場改變與內(nèi)源磷釋放引起的水體磷濃度改變，會對湖泊初級生產(chǎn)力(水生植被、浮游藻類)的生長產(chǎn)生重要影響[1]. 因此，揭示內(nèi)源磷釋放規(guī)律、準確估算內(nèi)源磷釋放規(guī)模及對其上覆水的影響，對于制定科學、有效的湖泊管理策略具有重要意義，也是湖泊富營養(yǎng)化相關(guān)研究的熱點.

沉積物內(nèi)源釋放主要有靜態(tài)釋放和動態(tài)釋放兩種模式. 靜態(tài)釋放依靠沉積物間隙水與上覆水營養(yǎng)鹽濃度差的分子擴散作用，作為風浪擾動較小條件下營養(yǎng)鹽釋放的主要方式，釋放通量會受到氧化還原環(huán)境、pH、溫度以及鐵、錳含量等影響[2]；動態(tài)釋放指受動力擾動時在沉積物-水界面切應(yīng)力作用下發(fā)生的沉積物再懸浮及營養(yǎng)鹽釋放，釋放規(guī)模會受到風浪強度、水深、底質(zhì)特性影響. 研究表明，太湖沉積物內(nèi)源磷動態(tài)釋放量達2×104t/a，遠高于外源輸入和靜態(tài)釋放量[1]；沉積物再懸浮及營養(yǎng)鹽釋放顯著影響了太湖富營養(yǎng)化湖泊水環(huán)境特征及水華生消過程[3]. 在湖泊沉積物再懸浮狀態(tài)下的內(nèi)源磷動態(tài)釋放以顆粒態(tài)為主，溶解態(tài)磷占比較小[4-6]. 已有研究多以室內(nèi)或短期高頻野外原位試驗為基礎(chǔ)，難以解耦風速風向不穩(wěn)定下的長期內(nèi)源磷動態(tài)釋放規(guī)律和規(guī)模. 大量在線水質(zhì)觀測站的建設(shè)為研究人員利用長期水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析內(nèi)源磷動態(tài)釋放對水體總磷的貢獻奠定了基礎(chǔ).

長江中下游地區(qū)的湖泊約占我國淡水湖泊總面積的60%，且絕大多數(shù)為淺水湖泊[7]，基本沒有明顯的熱力學分層現(xiàn)象，湖水會經(jīng)常在垂向上發(fā)生交換作用[8]. 近年來，環(huán)?；A(chǔ)設(shè)施的滯后以及湖泊資源過度開發(fā)造成大量營養(yǎng)鹽進入湖泊水體和蓄積在湖底沉積物之中，導致湖泊富營養(yǎng)化成為長江中下游湖泊面臨的主要問題，且眾多湖泊表現(xiàn)出總磷濃度偏高的現(xiàn)象. 因此，研究這些淺水湖泊的內(nèi)源磷釋放規(guī)律、規(guī)模和影響具有十分重要的意義. 華陽河湖群是長江蓄滯洪區(qū)之一，季節(jié)性水位波動大，湖泊總磷本底含量高[9]. 近年來，華陽河湖群富營養(yǎng)呈增長趨勢，且湖泊總磷季節(jié)性波動幅度較大[10-11]，總磷濃度是控制湖泊富營養(yǎng)化趨勢的主要因子之一. 開展華陽河湖群沉積物內(nèi)源磷釋放風險研究，探討內(nèi)源釋放對湖泊水體磷的影響，以期為華陽河湖群水環(huán)境管理提供決策依據(jù).

1 材料與方法

1.1 流域概況

華陽河湖群流域面積為 5 511.4 km2，屬于北亞熱帶濕潤氣候，年均溫度為16.6 ℃，年降水量為 1 410 mm. 華陽河湖群包括龍感湖、黃大湖、泊湖，其中，龍感湖、黃大湖、泊湖面積分別為420、299、180 km2，湖底高程為9.5～10.5 m，龍感湖、黃大湖、泊湖湖底高程呈逐漸下降趨勢，湖泊多年平均水位為12.93 m. 湖泊北部分布著三條主要入湖河流，其中兩條(新縣河、二郎河)匯入龍感湖，一條(涼亭河)匯入泊湖. 隨著湖區(qū)農(nóng)業(yè)及水產(chǎn)業(yè)等發(fā)展，湖泊濕地面積減少了37%，水生植被覆蓋度下降明顯. 湖區(qū)大面積的圍欄養(yǎng)殖造成沉積物內(nèi)源負荷不斷增加. 2016年龍感湖、黃大湖總磷年均值分別為0.06、0.04 mg/L，季節(jié)性波動幅度較大. 2018年龍感湖已接近中度富營養(yǎng)化[12]. 2018年華陽河湖群的網(wǎng)箱全部被拆除，養(yǎng)殖投餌產(chǎn)生的污染負荷不再增加，但蓄積在湖泊沉積物中的營養(yǎng)鹽還沒有消除，一旦發(fā)生沉積物再懸浮，水體中的營養(yǎng)負荷將大幅增加.

1.2 數(shù)據(jù)來源

該研究所用數(shù)據(jù)分為四部分： ①2014年9月實測的華陽河湖群空間27個點位沉積物間隙水與上覆水營養(yǎng)鹽濃度，用于計算磷的靜態(tài)釋放通量；②2018年8月(夏季)、2018年10月(秋季)、2019年1月(冬季)、2019年4月(春季)現(xiàn)場監(jiān)測點如圖1所示，其監(jiān)測的湖泊水質(zhì)數(shù)據(jù)用于分析水質(zhì)指標的季節(jié)性和空間變化特征，監(jiān)測指標包括懸浮物(SS)、總磷(TP)等；③2019年水質(zhì)在線監(jiān)測站(L4監(jiān)測點)水質(zhì)數(shù)據(jù)，水質(zhì)數(shù)據(jù)來源于龍感湖水質(zhì)監(jiān)測自動站，包括濁度、總磷等指標；④氣象數(shù)據(jù)主要包括逐日的風速和風向，來源于國家氣象數(shù)據(jù)共享平臺(http://data.cma.cn/site/index.html).

注： L1～L7為龍感湖監(jiān)測點，H1～H11為黃大湖監(jiān)測點，P1～P4為泊湖監(jiān)測點.

圖1 華陽河湖群流域監(jiān)測點位置
Fig.1 Location map of monitoring points in Huayang Lakes

1.3 樣品采集與處理

沉積物柱狀樣采用柱狀采樣器采集，采集過程中盡量不擾動沉積物. 柱狀沉積物現(xiàn)場按5 cm進行分層并分裝于聚乙烯瓶中，同步采集上覆水儲存于用5%的HNO3處理過的聚乙烯瓶中. 樣品運回實驗室做進一步處理，取部分沉積物鮮樣用烘干法測定容重和孔隙度，剩余沉積物用離心法獲取間隙水. 上覆水和間隙水樣品經(jīng)孔徑為0.45 μm的玻璃纖維濾膜過濾，并在24 h之內(nèi)利用鉬酸銨分光光度法完成溶解性正磷酸鹽(PO43--P)、可溶性總磷酸鹽(DTP)和可溶性無機磷(DIP)的測定.

華陽河湖群水質(zhì)現(xiàn)場調(diào)查于2018年8月、2018年10月、2019年1月、2019年4月在華陽河湖群22個點位(見圖1)采集表層水樣，并在現(xiàn)場利用多參數(shù)水質(zhì)分析儀監(jiān)測水溫、pH、濁度和氧化還原電位.

1.4 分析方法

1.4.1靜態(tài)釋放

采用修正的Fick′s第一擴散定律[13]對華陽河湖群沉積物-水界面磷擴散通量進行計算，計算公式：

F=-φ×DS(δC/δS)

(1)

式中：F為沉積物-水界面營養(yǎng)鹽擴散速率，F(xiàn)為正值代表營養(yǎng)鹽通量是從沉積物向上覆水擴散，其為負值代表營養(yǎng)鹽通量是從上覆水向沉積物擴散，mg(d·m2)；φ為表層沉積物的孔隙度，%；δCδS為濃度梯度，mg(L·cm)；DS為沉積物中溶質(zhì)的分子擴散系數(shù)，cm2s,由于DS是考慮了沉積物的彎曲效應(yīng)，通常通過其與孔隙度之間的關(guān)系來進行推導[14]：

DS=φ×D0(φ<0.7)

(2)

DS=φ2×D0(φ≥0.7)

(3)

華陽河湖群表層沉積物φ在0.37～0.53之間，取DS=φ×D0，D0為理想溶液的擴散系數(shù)，該研究取值為5×10-6cm2s.

1.4.2風浪引起的動態(tài)釋放過程分析

1.4.2.1沉積物再懸浮過程內(nèi)源占比分析

研究[1-2]表明，風浪擾動下沉積物再懸浮會引起內(nèi)源營養(yǎng)鹽的動態(tài)釋放，顯著增加水體中的顆粒態(tài)磷濃度. 一次完整的沉積物再懸浮及內(nèi)源釋放過程會隨著風浪擾動的增強而增強，呈現(xiàn)懸浮顆粒物濃度先升后降的情況. 因此，可以將風浪擾動前相對平靜狀態(tài)下的總磷濃度作為背景濃度，懸浮顆粒物和總磷濃度明顯升高的時刻作為沉積物再懸浮及動態(tài)釋放的起始時刻；風浪擾動后相對平靜，懸浮顆粒物、總磷濃度相對平穩(wěn)或恢復到擾動前水平的時刻作為沉積物再懸浮及動態(tài)釋放的結(jié)束時刻. 據(jù)此計算在一個完整的沉積物再懸浮過程中總磷動態(tài)釋放對水體中總磷濃度的貢獻(內(nèi)源占比).

(4)

(5)

式中：ω(t)為t時刻內(nèi)源動態(tài)磷釋放量占當前時刻水體中磷濃度的權(quán)重百分比，%；cTP′為風浪擾動引起沉積物再懸浮前的總磷背景平均濃度，mgL；cTP(t)為t時刻水體中總磷濃度，mgL；ci為風浪擾動前用于計算平均背景濃度時刻的總磷濃度，mgL;i為風浪擾動前被選取用于計算平均背景濃度的數(shù)據(jù)序號.

1.4.2.2年再懸浮動態(tài)釋放量計算

該研究將總磷濃度、濁度值在小時尺度同步增高，且總磷濃度增高值大于某一閾值的時刻判定為再懸浮釋放狀態(tài)，即同時滿足式(6)～(9).

ΔcTP(Δt)=cTP(t)-cTP(t-Δt)>0

(6)

ΔcTP(2Δt)=cTP(t)-cTP(t-2Δt)>cthr

(7)

ΔTurb(Δt)=Turb(t)-Turb(t-Δt)>0

(8)

ΔTurb(2Δt)=Turb(t)-Turb(t-2Δt)>0

(9)

式中：ΔcTP(Δt)為總磷濃度增高值，mgL；cTP(t-Δt)為前一時刻的總磷濃度，mgL；ΔcTP(2Δt)為間隔兩個時刻的總磷濃度增高值，mgL；cTP(t-2Δt)為前兩個時刻的總磷濃度，mgL;Turb(t)為t時刻的濁度，NTU；ΔTurb(Δt)為間隔一個時刻的水體濁度增高值，NTU；Turb(t-Δt)為前一時刻的水體濁度值；ΔTurb(2Δt)為間隔兩個時刻的水體濁度增高值，NTU；Turb(t-2Δt)為前兩個時刻的水體濁度值,NTU;cthr為總磷變化閾值，mgL，將其設(shè)定為0～0.05區(qū)間，按照0.001間隔分別計算.

在線監(jiān)測點年再懸浮量計算可根據(jù)再懸浮狀態(tài)下總磷濃度相比前一采測時刻的增量與單位面積上水體體積的乘積累加，計算公式：

(10)

式中：PRRA為每m2沉積物每年總磷釋放量，g(m2·a)；m為一年中所有處于再懸浮釋放狀態(tài)的事件數(shù)量；ΔcTP(Δtj)為第j個再懸浮狀態(tài)下相比前一時刻的總磷濃度增量，mgL；d(tj)為第j個再懸浮狀態(tài)對應(yīng)時刻的水深，m.

2 結(jié)果與分析

2.1 湖泊水體磷分布

由圖2可見：華陽河湖群總磷濃度季節(jié)性變化較大，表現(xiàn)為秋季<夏季<春季<冬季，變化范圍為0.014～0.297 mg/L，龍感湖與黃大湖總磷濃度空間變幅大于泊湖. 夏季與秋季總磷濃度較低，夏季總磷濃度在0.023～0.110 mg/L之間，平均值為0.058 mg/L，龍感湖、黃大湖和泊湖秋季總磷濃度平均值分別為0.048、0.022和0.022 mg/L；冬季與春季總磷濃度較高，龍感湖、黃大湖和泊湖冬季總磷濃度平均值分別為0.183、0.164和0.087 mg/L,春季龍感湖、黃大湖和泊湖平均值分別為0.081、0.089和0.078 mg/L.

2.2 靜態(tài)釋放量估算

圖2 華陽河湖群總磷濃度季節(jié)性分布特征Fig.2 Seasonal distribution of total phosphorus in Huayang Lakes

基于4次現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)：華陽河湖群沉積物間隙水中可溶性總磷(DTP)濃度在0.04～0.19 mg/L之間，平均值為0.10 mg/L；間隙水無機磷(DIP)濃度在0.008～0.059 mg/L之間，平均值為0.02 mg/L. 華陽河湖群沉積物中的可溶性磷濃度高于上覆水的1～3倍，這也為沉積物中的磷釋放到上覆水提供了必要條件.

華陽河湖群表層沉積物磷擴散速率在 0.025 3～0.064 8 mg/(d·m2)之間，日釋放通量為(0.035 4±0.025 9)t(見表1). 總體上，表層沉積物中的磷有從沉積物向上覆水釋放的可能性，即表層沉積物表現(xiàn)為磷的“源”. 各湖區(qū)磷擴散通量平均值大小順序為黃大湖>泊湖>龍感湖，其中黃大湖的日釋放通量約為龍感湖和泊湖的2.4倍. 磷擴散速率的最大值和最小值分別出現(xiàn)在黃大湖和龍感湖，磷擴散速率相對較高的地區(qū)主要集中在黃大湖西北部. 經(jīng)估算，華陽河湖群磷的年靜態(tài)釋放通量約為12.92 t.

2.3 動態(tài)釋放量計算

表1 黃大湖、龍感湖、泊湖沉積物-水界面磷擴散速率及日釋放通量

2.3.1風速、風向、濁度與總磷的關(guān)系

圖3為2019年9月15日—12月30日風速、風向、濁度和總磷濃度變化的時間序列圖. 由圖3可見：濁度與總磷濃度存在明顯的同步性，總磷濃度隨濁度同步變化；觀測期濁度有幾個明顯的先升后降的過程，風速同樣呈先升后降的特征，且風向相對穩(wěn)定為(東北風). 在一個相對穩(wěn)定的風向下，濁度和總磷濃度隨風速的增加而略有滯后的上升；風速減小后，濁度與總磷濃度會隨之下降，表現(xiàn)出明顯的再懸浮及磷的釋放過程.

注： Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示4個典型再懸浮過程.

圖3 華陽河湖群風速、風向、濁度與總磷濃度隨時間變化
Fig.3 Temporal variety of wind speed, wind direction, turbidity and total phosphorus in Huayang Lakes

圖4為華陽河湖群4個典型再懸浮過程中風速、風向頻率及風速與總磷濃度的關(guān)系. 由圖4可見：4個再懸浮過程中，風向主要集中在45°方向，風速與總磷濃度變化存在時間滯后性，相關(guān)系數(shù)峰值滯后時間為10～40 h，滯后時長主要受風向、湖泊水位等影響；另外，4個典型再懸浮過程時段內(nèi)濁度與總磷濃度的相關(guān)系數(shù)為0.939(P<0.01).

圖4 華陽河湖群風速、風向及風速與總磷濃度的關(guān)系Fig.4 Wind speed, wind direction and correlation between wind speed and total phophorus in Huayang Lakes

圖5 典型再懸浮過程總磷濃度及再懸浮磷對總磷貢獻隨時間變化Fig.5 Temporal variety of total phosphorus and contribution of internal phosphorous release during typical resuspension process

2.3.2再懸浮過程中磷的釋放動態(tài)過程

圖5為4個典型再懸浮過程中水體總磷濃度及內(nèi)源釋放貢獻率的變化過程. 由圖5可見：再懸浮期間內(nèi)源釋放的總磷濃度最高可占水體總磷濃度的75%左右，后期逐漸沉降后出現(xiàn)貢獻率為負的現(xiàn)象. 典型再懸浮過程Ⅰ和Ⅱ是兩個相對獨立的再懸浮及磷釋放過程，呈總磷濃度先升后降的單峰特征，在兩個相對獨立的再懸浮過程后期，總磷貢獻率為負的情況不明顯；典型再懸浮過程Ⅲ和Ⅳ是兩個相對連續(xù)的再懸浮及磷釋放過程，總磷濃度變化規(guī)律復雜，在第2個再懸浮過程后期，總磷濃度均出現(xiàn)下降趨勢，且總磷貢獻率為負的情況較明顯.

2.3.3全年再懸浮磷釋放量計算

由圖6(a)可見，單位面積沉積物全年內(nèi)源磷動態(tài)釋放量隨總磷濃度變化閾值的增大而減小，當總磷濃度變化閾值介于0～0.05 mgL時，內(nèi)源磷動態(tài)釋放量在 12.558 4～18.735 5 g(m2·a)之間. 研究[15]發(fā)現(xiàn)，華陽河湖群各湖區(qū)沉積物均以細顆粒泥沙為主，各湖區(qū)表層沉積物全磷含量總體差別較小，采用龍感湖在線站再懸浮結(jié)果對全湖進行估算有一定的參考，按899 km2的湖泊面積估算，華陽河湖群磷的年再懸浮動態(tài)釋放量約為1.129×104～1.684×104t. 由圖6(b)可見，總磷濃度變化閾值為0.02 mgL時，春季和冬季(枯水期)內(nèi)源磷動態(tài)釋放量占比明顯高于夏季和秋季(豐水期)，春季與冬季內(nèi)源磷動態(tài)釋放占全年內(nèi)源磷動態(tài)釋放量的84.3%，與全湖現(xiàn)場監(jiān)測的總磷濃度季節(jié)性變化基本一致.

注： 圖(b)中為總磷濃度變化閾值為0.2 mgL時的情況.

圖6 單位面積沉積物內(nèi)源磷動態(tài)釋放量及占比
Fig.6 Annual internal phosphorus release per unit area from sediment

3 討論

3.1 沉積物內(nèi)源釋放對湖泊水質(zhì)的影響

華陽河湖群表層沉積物磷擴散速率在 0.025 3～0.064 8 mg/(d·m2)之間，日釋放通量為(0.035 4±0.025 9)t，年釋放通量約為12.92 t，與長江流域其他淺水湖泊單位面積磷靜態(tài)釋放通量相比[2,16]，磷靜態(tài)釋放量呈太湖>華陽河湖群>巢湖的特征，太湖和巢湖都是富營養(yǎng)化淺水湖泊，而華陽河湖群也面臨富營養(yǎng)化趨勢. 由此可見，華陽河湖群內(nèi)源靜態(tài)釋放量不容忽視，是淺水湖泊富營養(yǎng)化控制要考慮的因素之一.

圖3中顯示在東北風條件下，華陽河湖群懸浮物濃度、總磷濃度的變化滯后于風速的變化，懸浮物與總磷濃度存在明顯的正相關(guān). 風強迫作用下的波切應(yīng)力是淺水湖泊沉積物再懸浮的主要驅(qū)動力[17-18]；野外觀測研究[4,6,19]發(fā)現(xiàn)，水體中懸浮物及總磷濃度受風浪引起的沉積物再懸浮影響波動明顯，再懸浮過程中主要是顆粒態(tài)磷濃度的變化；室內(nèi)波浪水槽模擬結(jié)果[20-21]顯示，沉積物再懸浮過程水體中溶解態(tài)磷變化不顯著. 濁度與懸浮顆粒物濃度通常具有較好的線性回歸關(guān)系[22]，龍感湖風速、風向與濁度和總磷濃度的關(guān)系也反映了風浪對沉積物再懸浮及磷釋放的影響. 4個典型再懸浮過程中內(nèi)源磷釋放量對水體總磷濃度貢獻率較高，最高達75%；而再懸浮后期會出現(xiàn)貢獻率為負的現(xiàn)象，水體中總磷濃度比背景磷濃度低，并逐漸下降. 該研究計算的華陽河湖群總磷釋放量為1.129×104～1.684×104t，與秦伯強等[2]對太湖全年總磷釋放量估算結(jié)果(2.1×104t)在一個數(shù)量級，也表明華陽河湖群沉積物再懸浮引起的總磷釋放是引起湖泊水體總磷濃度變化的主導因素. 由于未考慮各湖區(qū)動力條件不同引起的沉積物再懸浮及總磷動態(tài)釋放時空變異性，全湖總磷釋放量的計算結(jié)果存在一定的偏差，但基本能反映沉積物再懸浮下總磷動態(tài)釋放量的量級，且遠高于其靜態(tài)釋放量.

季節(jié)性沉積物內(nèi)源磷動態(tài)釋放對比顯示，春、冬兩季(枯水期)沉積物內(nèi)源磷釋放量遠高于夏、秋兩季(豐水期)，枯水期較低的水深會加重內(nèi)源磷釋放對水體總磷的影響，全湖不同季節(jié)現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果也證實了春、冬兩季水體總磷濃度明顯高于夏、秋兩季. 4個典型沉積物再懸浮及內(nèi)源磷釋放過程分析結(jié)果顯示，沉積物內(nèi)源磷動態(tài)釋放對上覆水體風浪期的短期總磷濃度具有決定性的影響，因此風浪剛結(jié)束的冬季全湖采樣監(jiān)測的總磷濃度明顯高于其他季節(jié). 研究[6,20,23]表明，風速、風向(風區(qū)長度)、水深、沉積物特性都會對沉積物再懸浮強度造成影響；另外，由于不同點位受到的擾動強度不同，也造成空間湖泊總磷濃度在冬季和春季的空間差異性更明顯，在風浪擾動較小的夏季和秋季，湖泊總磷濃度空間差異相對較小，這時總磷濃度變化主要受控于入湖河流及浮游植物等初級生產(chǎn)力的影響.

3.2 華陽河湖群水質(zhì)保護策略分析

華陽河湖群主要的水質(zhì)問題是季節(jié)性總磷濃度偏高. 由于華陽河湖群屬于長江古河道，湖泊沉積物本底含量高[9]；另外，冬季與春季湖泊水體總磷濃度普遍高于夏季，與吳奇麗等[10-11]研究結(jié)論一致. 因此，華陽河湖群水質(zhì)保護核心之一是控制湖泊水體總磷濃度波動，特別是解決春季與冬季水體總磷濃度偏高的問題.

湖泊總磷濃度控制分外源與內(nèi)源污染源控制. 外源主要來自入湖河流及沿岸面源，雨季的外源輸入磷通量高于旱季，然而湖泊水體卻表現(xiàn)為旱季總磷濃度高于雨季，這表明華陽河湖群低水位季節(jié)總磷濃度波動主要受內(nèi)源釋放影響. 湖泊內(nèi)源污染控制要結(jié)合湖泊面積、水文、水體營養(yǎng)鹽水平、沉積物內(nèi)源釋放特征等，科學制定綜合治理措施. 華陽河湖群內(nèi)源控制措施又分兩種，分別為拆除湖泊圍欄網(wǎng)和控制湖泊生態(tài)水位. 自2018年以來，宿松縣拆除湖泊圍欄網(wǎng)并禁止投餌，切斷了每年大量外源性餌料的投放以及魚類排泄物和殘留物；同時，調(diào)整實施華陽河湖群生態(tài)水位管理辦法，將10月—翌年2月水位普遍提升0.5 m，旨在抑制沉積物再懸浮，減少內(nèi)源引起的磷濃度波動. 經(jīng)兩項措施的實施，短期內(nèi)緩解了枯水期華陽河湖群總磷濃度偏高的問題. 然而，并不能夸大水位控制在內(nèi)源污染控制中的作用. 研究[24-25]表明，打破通江湖泊原有的水文規(guī)律維持高水位將破壞水生植物的生境，特別是春季大部分水生植被萌芽期需要低水位條件. 受1998年洪水影響，長江中下游大部分淺水湖泊水生植物消亡，造成了湖泊營養(yǎng)鹽含量升高[26-27].

對于華陽河湖群這樣的淺水湖泊，實施湖泊生態(tài)恢復工程，恢復20年前的草型湖泊生態(tài)系統(tǒng)非常重要. 事實證明，在沉水植物為主的草型湖泊生態(tài)系統(tǒng)，水體營養(yǎng)鹽普遍較低，也不易發(fā)生水華，東太湖、梁子湖等以沉水植物為優(yōu)勢的草型生態(tài)系統(tǒng)富營養(yǎng)化指數(shù)明顯較低[28-29]. 在淺水湖泊，水生植物在吸收水體與沉積物中營養(yǎng)鹽的同時，還有削減風浪、固結(jié)沉積物、抑制沉積物再懸浮過程及釋放營養(yǎng)鹽的重要作用. 大面積湖區(qū)水生植物種植的成功與否受水文規(guī)律、營養(yǎng)鹽、風浪擾動、透明度、沉積物底質(zhì)等影響. 近年來，在太湖、梁子湖等湖泊實施了水生植被恢復工程，但效果不一，究其原因是水生植被生長、發(fā)育過程與相關(guān)限制性因素的關(guān)系不夠明確[30]. 華陽河湖群有顯明的通江湖泊水位變化規(guī)律，其水生植被恢復模式、試驗區(qū)域等需要進一步評估.

外源污染控制始終是華陽河湖群區(qū)域生態(tài)環(huán)境管理的主要策略. 第二次全國污染源普查數(shù)據(jù)顯示，研究區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)源磷貢獻率最大. 在嚴格控制流域內(nèi)農(nóng)藥、化肥等施用量同時，也需掌握流域尺度營養(yǎng)鹽輸移和生物地球化學循環(huán)過程，以及研究實施入湖河流及面源污染控制措施，特別是磷的顆粒態(tài)的特性. 無論是自然湖濱緩沖帶，還是人工濕地等，都可有效攔截顆粒態(tài)磷進入湖泊. 華陽河湖群有廣袤的湖濱帶，充分利用湖濱帶攔截雨季懸浮物入湖將會有較好的效果.

4 結(jié)論

a) 華陽河湖群沉積物內(nèi)源磷靜態(tài)年釋放量為12.92 t，動態(tài)磷年釋放量為1.129×104～1.684×104t，靜態(tài)釋放量約占動態(tài)釋放量的0.1%；再懸浮期間內(nèi)源磷釋放占水體總磷比例可達75%；沉積物內(nèi)源磷靜態(tài)釋放對短期水體總磷影響相對較小.

b) 春季和冬季(枯水期)沉積物內(nèi)源磷動態(tài)釋放量占全年釋放量的比例在80%左右，是造成湖泊總磷濃度季節(jié)性差異的主要原因，總磷濃度的空間差異性可能與入湖河流分布及湖底地形變化有關(guān).

c) 嚴格控制入湖營養(yǎng)鹽通量的同時，恢復草型湖泊生態(tài)系統(tǒng)以控制內(nèi)源磷釋放是華陽河湖群水環(huán)境質(zhì)量改善的重要措施之一.

d) 該研究主要是對實測數(shù)據(jù)的解耦分析，但是未對區(qū)域風速、風向、地形、波流作用、沉積物再懸浮與磷釋放機制做出定量分析，因此還有待開展進一步的深入研究.