姜曉霞，孫 玥，儲(chǔ) 茵，胡晨雨，王 汛，方喆禹

巢湖典型流域河道沉積物磷賦存形態(tài)研究

姜曉霞，孫 玥，儲(chǔ) 茵*，胡晨雨，王 汛，方喆禹

(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，合肥 230036)

河道沉積物磷的含量和形態(tài)可為流域磷的來源解析及評估其對下游受納水體的影響提供重要信息。選取巢湖典型支流豐樂河和柘皋河，在平水期對兩個(gè)流域共計(jì)27個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行了沉積物和河水采樣，沉積物采用SMT(standards measurements testing)法進(jìn)行分級(jí)測定磷的不同形態(tài)，包括總磷(TP)、無機(jī)磷(IP)、有機(jī)磷(OP)、鐵鋁磷(Fe/Al-P)以及鈣磷(Ca-P)，水樣測定總磷(TP)和可溶性磷(DP)。結(jié)果表明，豐樂河沉積物中TP、IP和OP的平均含量分別為522.12、323.78和140.42 mg·kg-1，而柘皋河分別為1 060.70、755.74和125.31 mg·kg-1，均表現(xiàn)為TP＞IP＞OP。豐樂河IP中的Fe/Al-P平均含量高于Ca-P，而柘皋河則相反。柘皋河沉積物TP、IP、Fe/Al-P和Ca-P總體均高于豐樂河，但豐樂河OP含量略高于柘皋河。兩河不同采樣點(diǎn)沉積物不同形態(tài)磷含量均存在較大的空間差異。豐樂河和柘皋河河水TP平均值分別為0.10和0.18 mg·L-1，均以溶解態(tài)為主，易導(dǎo)致富營養(yǎng)化。兩個(gè)流域都是農(nóng)業(yè)流域，河流中磷主要來源是農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源和城鎮(zhèn)生活污水的輸入。柘皋河農(nóng)田和村鎮(zhèn)都相對比較集中分布在河邊，不同來源的磷更容易輸送到達(dá)河道。柘皋河流域距入湖口近，沉積物和河水磷含量均高于豐樂河，因此柘皋河對加劇巢湖水體富營養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)更大，但豐樂河沉積物Fe/Al-P和河水磷含量也比較高，依然存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。

沉積物；磷形態(tài)；河流；巢湖流域

巢湖位于長江中下游，是我國第五大淡水湖。巢湖水體富營養(yǎng)化嚴(yán)重，經(jīng)過控制工廠及城鎮(zhèn)點(diǎn)源污染廢水的排放，水體中總氮總磷有下降趨勢，但仍保持較高水平。氮磷富集是導(dǎo)致水質(zhì)惡化、藍(lán)藻爆發(fā)的重要原因，其中磷是水體富營養(yǎng)化的主要限制性營養(yǎng)元素[1]。水體中的磷主要來自外源輸入，工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)業(yè)面源污染等通過徑流進(jìn)入河流，最終匯入巢湖。另一方面，在平水期及洪水退水時(shí)期河道水體流速緩慢，從而部分沉降在河道沉積物中[2]，而沉積物隨下一次洪水?dāng)y帶也將匯入巢湖。

沉積物中磷形態(tài)主要有無機(jī)磷和有機(jī)磷，無機(jī)磷中又包括金屬氧化物結(jié)合態(tài)磷、鈣結(jié)合態(tài)磷、還原態(tài)磷、弱吸附態(tài)磷等[3]。沉積物中不同形態(tài)磷組成過程復(fù)雜，受溶解氧、pH、溫度、水力條件、沉積物組分等主要環(huán)境因素影響大[4]。沉積物中的磷不僅是水體內(nèi)源磷污染的重要來源，不同形態(tài)磷具有不同的生物有效性，也會(huì)對水體富營養(yǎng)化有潛在的風(fēng)險(xiǎn)[5-6]。

目前在對沉積物中不同形態(tài)磷的研究中，有Golterman等利用鰲合物EDTA提取沉積物中的鐵結(jié)合態(tài)磷、鈣結(jié)合態(tài)磷、酸可提取有機(jī)磷和堿可提取有機(jī)磷來區(qū)分不同磷灰石的形態(tài)，但是DTA與EDTA對磷的提取有干擾，預(yù)處理復(fù)雜，提取過程有重復(fù)[7]；李悅等提出七步連續(xù)提取法，將沉積物中的磷以吸附態(tài)磷、鋁結(jié)合磷、鐵結(jié)合磷、閉蓄態(tài)磷、自生鈣結(jié)合磷、原生碎屑磷和有機(jī)磷，區(qū)分了原生碎屑磷和自生鈣結(jié)合磷，但其主要針對海洋沉積物磷的分級(jí)測定，且步驟過于繁瑣[8]；在1999年歐洲標(biāo)準(zhǔn)體系下，Ruban等研究了沉積物中磷形態(tài)的分級(jí)測定方法（SMT, standards measurements testing），提取沉積物中總磷、無機(jī)磷、有機(jī)磷、鐵鋁結(jié)合態(tài)磷和鈣結(jié)合態(tài)磷，方法簡單實(shí)用，可提供生物可利用磷的信息，且對土壤和底泥均適用[9-10]。SMT法在我國應(yīng)用廣泛，常用于水庫及湖泊沉積物磷的分級(jí)測定，如：三峽庫區(qū)[11]、福建山美水庫[12]、湖北天福廟水庫[13]、東洞庭湖[14]等；以及河道沉積物中磷的測定，如合肥市板橋河蔡田鋪污水廠尾水受納河段[15]。

在中小流域的尺度上，采用簡單實(shí)用的磷分級(jí)測定方法來研究河道沉積物磷的不同形態(tài)和空間分布，進(jìn)而探究磷的來源解析以及對下游受納水體的影響，對下游受納水體富營養(yǎng)化的治理與管理有重要意義，但這方面的研究尚比較缺乏。因此，作者選取巢湖典型支流豐樂河及柘皋河為研究對象，通過對流域分布式布點(diǎn)，采集河流沉積物及水樣品，再選用SMT法進(jìn)行測定，分析巢湖支流水體及沉積物中不同形態(tài)磷的含量及分布特征，以期為開展小流域面源污染防治及湖泊支流統(tǒng)籌管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

豐樂河發(fā)源于六安市金安區(qū)張店鎮(zhèn)境內(nèi)，流經(jīng)舒城縣張母橋、桃溪和豐樂三鎮(zhèn)[16]，于三河鎮(zhèn)與杭埠河自西匯合后注入巢湖全長112 km。豐樂河以桃溪水文站為流域出口，劃分集水區(qū)域，流域面積為1 579 km2，耕地、林地、居民區(qū)面積分別占總面積的63%、19%和7%。河水匯入杭埠河流入巢湖，從流域出口至巢湖入口有47 km。

柘皋河流經(jīng)柘皋鎮(zhèn)、夏閣鎮(zhèn)和中垾鎮(zhèn)，全長 35 km。以柘皋大橋?yàn)榱饔虺隹趧澐旨畢^(qū)域，流域面積為497 km2，其中耕地、林地、居民區(qū)面積分別占總面積的75%、7%和8%。河水直接注入巢湖，從流域出口至巢湖入口僅有1.6 km。豐樂河、柘皋河與巢湖的位置分布如圖1所示。

兩河流域降水年際、年內(nèi)分布較不均勻。主要降雨過程發(fā)生在夏季，易發(fā)生暴雨及大暴雨，洪水量大，持續(xù)時(shí)間長，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，溫和濕潤[17]。流域以丘陵為主，坡度較小，主要用地為農(nóng)業(yè)和林地用地，流域內(nèi)沒有大的工廠及城鎮(zhèn)。主要糧食作物為水稻、小麥，主要土壤類型為水稻土、黃棕壤。

1.2 樣品的采集和處理

通過對兩流域?qū)嵉乜疾欤诹饔驍?shù)字高程DEM數(shù)據(jù)利用ArcGIS對流域劃分河網(wǎng)，在主要支流入河口處布設(shè)采樣點(diǎn)；在支流上游根據(jù)面積大小增加布設(shè)采樣點(diǎn)；綜合考慮流域支流長度、土地利用、人類活動(dòng)及取樣條件等因素，在干流中下游增設(shè)1～2個(gè)采樣點(diǎn)。柘皋河中垾鎮(zhèn)至柘皋鎮(zhèn)河段周邊均是圩區(qū)，無支流，故未布設(shè)采樣點(diǎn)。將每個(gè)采樣點(diǎn)作為子流域出口斷面，劃分子流域。每個(gè)采樣點(diǎn)水質(zhì)和沉積物均能反映所在區(qū)域河流污染的來源和輸送特征。如圖2所示，在豐樂河布設(shè)了14個(gè)采樣點(diǎn)，流域出口布設(shè)采樣點(diǎn)F1在桃溪水文站附近；柘皋河布設(shè)了13個(gè)采樣點(diǎn)，流域出口布設(shè)采樣點(diǎn)Z1在柘皋大橋。

圖1 巢湖流域、豐樂河及柘皋河位置

Figure 1 Chao Lake basin and location of Fengle River and Zhegao River

本次取樣時(shí)間為2020年5月21日和22日，屬于春季取樣。根據(jù)安徽省水文局公布的2020年5月桃溪水文站實(shí)測水位數(shù)據(jù)可知，當(dāng)月16日11: 00出現(xiàn)月最高水位為9.07 m，當(dāng)月8日18:00出現(xiàn)月最低水位為8.61 m，可知當(dāng)月降雨不充沛，水位不高，屬于平水期。按照已經(jīng)布設(shè)的取樣斷面在豐樂河、柘皋河上、中、下游分別進(jìn)行取樣。根據(jù)取樣斷面河道寬度和取樣難易程度，采用多點(diǎn)法用水質(zhì)采樣器采集河流水面下0.3 ～ 0.5 m處的表層水樣，混合水樣裝入500 mL 的聚乙烯塑料瓶中，放置低溫冷藏保溫箱中帶回；用抓斗式采泥器多點(diǎn)采集采樣點(diǎn)河道底泥，樣品封裝于聚乙烯塑料袋中帶回實(shí)驗(yàn)室。水樣及時(shí)測定，底泥自然風(fēng)干，過1 mm孔徑篩后裝塑封袋標(biāo)號(hào)待測。

1.3 樣品的分析方法

沉積物中磷分級(jí)測定采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)測試委員會(huì)框架下的SMT法定義的總磷(TP)、無機(jī)磷(IP)、有機(jī)磷(OP)、鐵鋁磷(Fe/Al-P)以及鈣磷(Ca-P)[9-10,18-20]。該方法分3次提取測定，相比一次稱樣連續(xù)分級(jí)測定損耗更少，方法簡單實(shí)用，適合對流域尺度環(huán)境影響分析使用[9-10,21]?？偭诇y定將0.2 g待測底泥樣品置于銀坩堝中高溫煅燒，使底泥中含磷礦物及有機(jī)磷化合物全部轉(zhuǎn)化為可溶性的正磷酸鹽；再取0.2 g底泥樣品用鹽酸提取，使底泥中含磷礦物全部轉(zhuǎn)化為可溶性的正磷酸鹽，用于測定無機(jī)磷含量；有機(jī)磷化合物位于無機(jī)磷提取后的殘?jiān)?，?jīng)高溫煅燒，將有機(jī)磷化合物全部轉(zhuǎn)化為可溶性的正磷酸鹽，再用鹽酸提取；再取0.2 g待測底泥樣品用氫氧化鈉溶液提取鐵鋁磷，剩余殘?jiān)逑春笥名}酸提取鈣磷。所有提取液均用鉬藍(lán)比色后測定吸光度。具體實(shí)驗(yàn)步驟如圖3所示[22]。

圖2 豐樂河（a）、柘皋河（b）采樣點(diǎn)及子流域圖

Figure 2 Sampling sites and sub-watersheds in Fengle River (a) and Zhegao River (b)

水體中總磷(TP)采用過硫酸鉀消解鉬酸銨分光光度法（GB/T 11 893-1 989）測定,可溶性總磷（DP）是將水樣過濾0.45 μm濾膜后，用鉬酸銨分光光度法（GB/T 11 893-1 989）測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

使用Excel 2016、SPSS 20進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，利用Origin 2018、ArcGIS 10.2進(jìn)行繪圖，對兩河流不同采樣點(diǎn)的各形態(tài)磷進(jìn)行差異分析。

圖3 SMT磷分級(jí)測定

Figure 3 The SMT protocol

2 結(jié)果與分析

2.1 河道沉積物中TP含量及其空間分布特征

由圖4可知，豐樂河14個(gè)采樣點(diǎn)沉積物中TP含量介于145 ～ 1 015 mg·kg-1之間，各采樣點(diǎn)平均含量達(dá)到522 mg·kg-1，較巢湖春季表層沉積物TP含量平均值980 mg·kg-1相比[23]，豐樂河沉積物TP含量處于中下水平，是巢湖沉積物TP含量的53%。如圖5（a）所示，不同采樣點(diǎn)的TP含量水平不同，Duncan分析顯示組內(nèi)水平有顯著差異。其中，F(xiàn)2采樣斷面底泥較難抓取，多處為石塊和板結(jié)巖石，經(jīng)實(shí)地調(diào)查，該處河道有過清淤，底泥沉積并不多，受來水沖擊影響大；F7采樣點(diǎn)出現(xiàn)高值與附近農(nóng)村居民區(qū)和大面積農(nóng)業(yè)種植有關(guān)；F13采樣點(diǎn)TP含量最高達(dá)1 015 mg·kg-1，該采樣點(diǎn)附近沿河有農(nóng)戶的雞舍鴨棚，雞鴨代謝產(chǎn)生的糞便會(huì)直接排入河岸邊，降雨后會(huì)隨徑流進(jìn)入水體，積累到沉積物中?？梢?，附近特定來源對沉積物TP含量的也有較大影響。

柘皋河13個(gè)采樣點(diǎn)沉積物中TP含量介于534 ～1 611 mg·kg-1之間，各采樣點(diǎn)平均含量達(dá)到1 060 mg·kg-1，約是豐樂河表層沉積物TP含量的2倍，已達(dá)巢湖表層沉積物TP含量的108%[23]，略低于杭州西湖表層沉積物TP含量[24]平均值1 209 mg·kg-1，高于太湖西北部竺山灣沉積物TP含量[25]平均值930 mg·kg-1（圖4）。柘皋河TP不同采樣點(diǎn)兩兩之間差異也很顯著。如圖5（b）所示，Z12采樣點(diǎn)的沉積物TP含量最高，達(dá)1 611.05 mg·kg-1，該處水葫蘆覆蓋水面，水體藻類懸浮物多，濁度高，透明度低，其污染源主要是河道一側(cè)前李村的生活污水和另一側(cè)農(nóng)業(yè)蔬菜大面積種植的非點(diǎn)源污染輸入所致；Z8、Z10和Z3均分布在城鎮(zhèn)居民區(qū)，人口密度較高，受人類活動(dòng)影響大；Z1采樣點(diǎn)的沉積物TP含量最低，為 533.88 mg·kg-1，該處為柘皋河流域的出口斷面，水位較深，河道較寬，可行船，下游是柘皋河匯入巢湖的入湖口，水面水生植物較少，河底有清淤及橋底水泥硬化，河道中央沉積物較難抓取，所以只取了岸邊底泥，代表性略低。柘皋河整體水域的沉積物磷污染較豐樂河乃至巢湖更為嚴(yán)重。

圖 4 豐樂河、柘皋河沉積物中不同形態(tài)磷含量箱線圖

Figure 4 Box plot of concentrations of phosphorus fractions in sediments of Fengle River and Zegao River

2.2 河道沉積物中IP與OP含量及其空間分布特征

根據(jù)SMT法，首先將沉積物中磷的形態(tài)分為無機(jī)和有機(jī)兩種。如圖6（a）所示，豐樂河14個(gè)采樣點(diǎn)沉積物中IP含量在56.94 ～ 792.34 mg·kg-1之間，各采樣點(diǎn)平均含量達(dá)到323.78 mg·kg-1，占TP 的比例為62%；OP含量在65.67 ～ 264.63 mg·kg-1之間，各采樣點(diǎn)平均含量達(dá)到140.42 mg·kg-1，占TP 的比例為27%。如圖6（b）所示，柘皋河13個(gè)采樣點(diǎn)沉積物中IP含量在333.7 ～ 1 349.15 mg·kg-1之間，各采樣點(diǎn)平均含量達(dá)到775.74 mg·kg-1，占TP 的比例為73%；OP含量在59.80 ～ 183.67 mg·kg-1之間，各采樣點(diǎn)平均含量為125.31 mg·kg-1，占TP 的比例為12%。說明河流表層沉積物中磷的主要成分為IP。如圖6 所示，豐樂河IP含量明顯低于柘皋河，而OP含量水平兩河差距不明顯。不同采樣點(diǎn)IP、OP 含量水平不同，經(jīng)組內(nèi)分析，兩兩之間隨子流域變化，IP和OP均有顯著差異，說明采樣點(diǎn)位置不同對磷含量有顯著影響。

圖5 豐樂河（a）、柘皋河(b)不同采樣點(diǎn)TP含量

Figure 5 Concentrations of TP in sediments at different sampling sites of Fengle River (a) and Zhegao River (b)

圖6 豐樂河（a）、柘皋河(b)不同采樣點(diǎn)沉積物IP與OP含量

Figure 6 Concentrations of IP and OP in sediments at different sampling sites in Fengle River (a) and Zhegao River (b)

圖7 豐樂河（a）、柘皋河(b)不同采樣點(diǎn)Fe/Al-P與Ca-P含量

Figure 7 Concentrations of Fe/Al-P and Ca-P in sediment at different sampling sites of Fengle River (a) and Zegao River (b)

2.3 河道沉積物中Fe/Al-P與Ca-P含量及其空間分布特征

IP 的主要形態(tài)為Fe/Al-P和Ca-P。如圖7（a）所示，豐樂河各采樣點(diǎn)間沉積物中Fe/Al-P含量為37.77 ～ 387.70 mg·kg-1，流域平均含量達(dá)到161.22 mg·kg-1，Ca-P含量為15.96 ～ 382.40 mg·kg-1，流域平均含量達(dá)到142.97 mg·kg-1，各采樣點(diǎn)均值Fe/Al-P占IP的比例為49.8 %，Ca-P占IP的比例為44.2%。在豐樂河多數(shù)斷面，F(xiàn)e/Al-P在IP中所占比例最高，F(xiàn)e/Al-P是指被鐵鋁氧化物及水化合物包裹的磷，不穩(wěn)定，易轉(zhuǎn)化，在還原環(huán)境下幾乎可以全部釋放，即可在一定條件下能夠被生物所利用的活性磷或潛在活性磷，沉積物中這部分磷的含量能真正反映沉積物內(nèi)源釋放能力的大小[26-27]。它的來源受人類活動(dòng)影響大，主要來自生活污水、工業(yè)廢水的點(diǎn)源排放以及農(nóng)業(yè)面源污染隨降雨徑流的進(jìn)入，F(xiàn)e/Al-P的含量可反映水體受外源污染的程度及沉積物中磷向水體內(nèi)源釋放的風(fēng)險(xiǎn)。

圖7（b）顯示，柘皋河各采樣點(diǎn)間沉積物中Fe/Al-P含量為85.60 ～ 609.67 mg·kg-1，流域平均含量達(dá)到250.36 mg·kg-1，Ca-P含量為160.25 ～ 687.07 mg·kg-1，流域平均含量達(dá)到307.89 mg·kg-1，各采樣點(diǎn)均值 Fe/Al-P占IP的比例為32.3%，Ca-P占IP的比例為38.7%。在柘皋河多數(shù)斷面，Ca-P在IP中所占比例最高，可能與流域內(nèi)有磷礦以及土壤類型有棕色石灰土有關(guān)。Ca-P主要是來自碳酸鈣、磷灰石以及含磷礦物相關(guān)的沉積磷，形態(tài)穩(wěn)定，不易直接釋放到水體中，一般難以被生物利用，因此可認(rèn)為多數(shù)斷面水體中磷污染來自Ca-P內(nèi)源釋放的可能性并不大[28]。

圖 8 豐樂（a）、柘皋（b）不同采樣點(diǎn)河水TP與DP含量

Figure 8 Concentrations of TP and DP in water at different sites of Fengle River (a) and Zhegao River (b)

表1 豐樂河沉積物各形態(tài)磷及水樣總磷間的相關(guān)性分析（n=14）

注：*<0.05，**<0.01，W-TP為水樣總磷。下同。

表2 柘皋河沉積物各形態(tài)磷及水樣總磷間的相關(guān)性分析(n=13)

如圖7所示，不同采用點(diǎn)Fe/Al-P與Ca-P含量差異大，組內(nèi)分析兩兩采樣點(diǎn)間Fe/Al-P或Ca-P大多數(shù)都具有顯著性差異，子流域不同對均值有顯著影響。

2.4 水中總磷、可溶性磷含量及其空間分布特征

如圖8（a）所示，豐樂河河水TP含量介于0.03～0.15mg·L-1之間，均值約為0.10 mg·L-1，河水DP含量在0.02～0.11 mg·L-1之間，均值為0.06 mg·L-1，DP占TP的比例67.1%， F11采樣點(diǎn)河水總磷及可溶性磷含量均較高；由圖8（b）所示，柘皋河河水TP含量為0.07～0.59 mg·L-1之間，均值為0.18 mg·L-1，河水DP含量為0.05～0.45 mg·L-1之間，均值為0.12 mg·L-1，DP占TP的比例65.9%。湖泊水質(zhì)富營養(yǎng)化的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中TP＜0.10 mg·L-1為富營養(yǎng)化、0.10 mg·L-1＜TP為重度富營養(yǎng)化[29]。顯然，兩河水體磷含量均已達(dá)到富營養(yǎng)化限制水平，有向下游水體輸送超標(biāo)富營養(yǎng)化元素的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-—2002）中TP含量標(biāo)準(zhǔn)限值，豐樂河一半采樣點(diǎn)水質(zhì)均達(dá)Ⅱ類水，另一半采樣點(diǎn)水質(zhì)達(dá)Ⅲ類水；柘皋河大部分采樣點(diǎn)水質(zhì)達(dá)Ⅲ類水，Z12采樣點(diǎn)水體TP含量超Ⅴ類水0.4 mg·L-1的限值，該點(diǎn)沉積物中TP含量也高達(dá)1 611 mg·kg-1。柘皋河水體TP均值是豐樂河的1.8倍，DP均值是豐樂河的2倍，柘皋河河水TP、DP含量總體均高于豐樂河河水。豐樂河、柘皋河DP占TP的比例基本一致，說明平水期河流水體中磷的主要成分為可溶解性磷。

3 討論與結(jié)論

進(jìn)一步比較兩個(gè)河流沉積物中不同形態(tài)磷之間的特征，對兩個(gè)河流沉積物中不同形態(tài)磷賦存含量及水體中總磷含量之間分別進(jìn)行皮爾遜相關(guān)性分析，結(jié)果分別見表1和表2。在豐樂河中，沉積物中TP含量與IP含量、OP含量、Fe/Al-P含量和Ca-P含量均顯著正相關(guān)（表1），而沉積物中各形態(tài)磷與水體總磷均無相關(guān)性，說明了豐樂河水體TP與沉積物中各形態(tài)磷影響不大。這可能與平水期田塊沖刷較少、河水多來自地下水補(bǔ)給、豐樂河水體流速快與底泥交換時(shí)間相對較短等原因有關(guān)。

由柘皋河沉積物各形態(tài)磷及水樣總磷間的皮爾遜相關(guān)性分析（表2）可得，柘皋河沉積物中TP含量與IP含量、OP含量和Fe/Al-P含量均顯著正相關(guān)，Ca-P含量與TP、IP、OP和Fe/Al-P含量相關(guān)性均不明顯，柘皋河流域內(nèi)有磷礦可能影響Ca-P含量。這一結(jié)果與江立文等[26]在探究中度營養(yǎng)型湖泊與輕度營養(yǎng)型湖泊沉積物中磷形態(tài)特征及主成分分析結(jié)果是一致的。柘皋河水體總磷與沉積物中TP、IP、OP和Fe/Al-P均正相關(guān)，說明了柘皋河水體TP與沉積物中各形態(tài)磷關(guān)系密切。這可能與柘皋河水體流速小、水體相對靜止、有充足的時(shí)間供底泥與水體交換且柘皋河沿河生活污水輸入較多等原因有關(guān)。

從河流沉積物磷賦存形態(tài)的平均含量來看，豐樂河沉積物中TP、IP、OP、Fe/Al-P和Ca-P的平均含量分別為522.12、323.78、140.42、161.22和142.97 mg·kg-1，TP＞IP＞Fe/Al-P＞Ca-P＞OP，這與江立文等[26]對江西湖泊的研究結(jié)果是一致的。柘皋河沉積物中TP、IP、OP、Fe/Al-P和Ca-P的平均含量分別為1 060.70、755.74、125.31、250.36和307.89 mg·kg-1，TP＞IP＞Ca-P＞Fe/Al-P＞OP。柘皋河沉積物各形態(tài)磷含量不同于豐樂河的是Ca-P含量高于Fe/Al-P，且除OP略低于豐樂河含量外，其他含量均高于豐樂河。

豐樂河流域內(nèi)村鎮(zhèn)分散，河道水體水深較淺，大面積農(nóng)業(yè)種植水稻。柘皋河流域面積相對較小，村鎮(zhèn)集中，河道寬而深，多圩區(qū)，農(nóng)業(yè)種植多水稻、小麥和蔬菜。兩個(gè)河流磷主要來源都是農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染以及城鎮(zhèn)生活污水的點(diǎn)源排放。含量差異可能與柘皋河農(nóng)田和城鎮(zhèn)都相對比較集中分布在河邊，相對強(qiáng)度更大，也更容易輸送至河道有關(guān)。此外，柘皋河流域有礦區(qū)，部分稻田發(fā)展稻蝦結(jié)合新型農(nóng)業(yè)模式，致使礦物質(zhì)及大量餌料殘?jiān)拔r的代謝產(chǎn)物容易隨徑流進(jìn)入水體。

柘皋河沉積物TP、Fe/Al-P和Ca-P和河水磷含量均高于豐樂河，且距巢湖入湖口更近，對加劇巢湖水體富營養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)更大，但豐樂河沉積物Fe/Al-P和河水中磷含量也比較高，依然存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。因此，治理巢湖水體富營養(yǎng)化問題要同步將支流作為治理對象，加強(qiáng)群眾控磷意識(shí)，減少化肥用量，生活污水要處理后排放，沿河養(yǎng)殖場的畜禽糞便要妥善處理，距離入湖口近的河段要及時(shí)清淤等。

通過在平水期對巢湖兩個(gè)典型子流域豐樂河和柘皋河沉積物的分布式采樣，并采用SMT方法對沉積物磷的不同賦存形態(tài)進(jìn)行了測定，結(jié)果表明兩個(gè)河流不同采樣點(diǎn)沉積物不同形態(tài)磷含量差異較大。柘皋河沉積物TP含量總體高于豐樂河。從磷的不同形態(tài)來看，沉積物中IP和OP平均含量分別是：豐樂河為323.78和140.42 mg·kg-1，而柘皋為755.74和125.31 mg·kg-1，表明兩個(gè)流域都是以IP為主。而IP中Fe/Al-P、Ca-P的平均含量分別是：豐樂河為161.22和142.97 mg·kg-1，而柘皋為250.36和307.89 mg·kg-1，豐樂河Fe/Al-P平均含量高于Ca-P，而柘皋河則相反。柘皋河沉積物IP、Fe/Al-P和Ca-P平均含量均高于豐樂河，但豐樂河OP含量略高于柘皋河。豐樂河、柘皋河河水總磷平均值分別為0.10和0.18 mg·L-1，均以溶解態(tài)為主。

除了OP，河道沉積物其他形態(tài)磷的含量均是柘皋河高于豐樂河，柘皋河水TP和DP濃度也總體高于豐樂河。兩個(gè)流域都主要是農(nóng)業(yè)流域，這種明顯的差異可能與柘皋河農(nóng)田和城鎮(zhèn)都相對比較集中分布在河邊有關(guān)，農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源來源的磷，特別是城鎮(zhèn)生活污水的點(diǎn)源排放相對強(qiáng)度更大，且更容易輸送到達(dá)河道。

柘皋河相比豐樂河距巢湖入湖口近，且沉積物TP、Fe/Al-P和Ca-P含量和河水磷含量均高于豐樂河，因此柘皋河對加劇巢湖水體富營養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)更大，但豐樂河沉積物Fe/Al-P和河水磷含量也比較高，依然存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。

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Study on phosphorus fractions in river sediments of typical watersheds of Chao Lake basin

JIANG Xiaoxia, SUN Yue, CHU Yin, HU Chenyu, WANG Xun, FANG Zheyu

(School of Resources and Environment, Anhui Agricultural University, Hefei 230036)

The contents and fractions of phosphorus in river sediment can provide important information for source analysis and the evaluation of its influence on downstream receiving water bodies. In this study, spatially distributed sampling was applied during normal-low flow period on Fengle and Zhegao, which are the two inflow rivers of Chao Lake basin. Sediment and river water samples were taken at 14 sites on Fengle river and 13 on Zhegao. The SMT(standards measurements testing) protocol was applied for the analysis of five fractions of phosphorus, including total phosphorus (TP), inorganic phosphorus (IP), organic phosphorus (OP), iron-aluminum phosphorus (Fe/Al-P) and calcium phosphorus (Ca-P); river water samples were analyzed for TP and dissolved phosphorus (DP). The results showed that the average contents of TP, IP and OP in Fengle river sediments were 522.12, 323.78 and 140.42 mg·kg-1, respectively; and which in Zhegao river sediments were 1 060.70, 755.74 and 125.31 mg·kg-1, respectively; both demonstrating an order as TP＞IP＞OP. For IP, the average content of Fe/Al-P in Fengle river sediment was higher than that of Ca-P, while it was the opposite for Zhegao. The average contents of TP, IP, Fe/ Al-P and Ca-P in sediments of Zhegao river were higher than those in Fengle river, but the content of OP in Fengle was slightly higher than that in Zhegao. The concentrations of phosphorus fractions in sediments demonstrated large spatial variations for both rivers. The average TP concentrations in the water of Fengle and Zhegao were 0.10 and 0.18 mg·L-1, respectively, which were mainly composed of DP, thus at a risk of eutrophication. Both Fengle and Zhegao were of typical agricultural watersheds. Agricultural nonpoint sources inflow and the input of town sewage were the main contributions of phosphorus in river sediments and water. The crop and vegetable fields, towns or villages of Zhegao watershed were mostly located along or near the riverbanks, where phosphorus could be more easily transported to river

sediment; phosphorus fractions; river; Chao Lake basin

X522

A

1672-352X (2021)06-0960-08

channels. As Zhegao watershed was closer to Chao Lake and the phosphorus content in both sediment and river water was higher than that in Fengle, it had a greater risk of worsening the eutrophication status in Chaohu Lake. However, since Fe/Al-P in sediments and TP in river water of Fengle river were relatively high as well, there was still a risk of contributing to the eutrophication in the downstream reaches and finally the Chao Lake.

10.13610/j.cnki.1672-352x.20220106.005

2022-1-10 8:58:11

[URL] https://kns.cnki.net/kcms/detail/34.1162.S.20220107.1339.003.html

2021-02-04

安徽省自然科學(xué)基金(1908085MD102 )和安徽省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（ds195209）共同資助。

姜曉霞，碩士研究生。E-mail：jiang__xiaoxia@126.com

通信作者:儲(chǔ) 茵，教授。E-mail：chuyin@ahau.edu.cn