论文总字数：21577字
目 录
摘要 1
1绪论 3
1.1研究背景 3
1.2国内外研究现状 3
2研究区域概括 4
2.1太湖的自然概况 4
2.2太湖水体营养化问题 4
3材料与方法 5
3.1采样点布设与样品采集 5
3.1.1采样点布设 5
3.1.2样品采集 5
3.2五种不同形态磷的提取与含量测定 6
3.2.1不同形态磷的提取和测定方法 6
3.2.2测量所用仪器 6
4太湖沉积物五种磷的空间分布特征 7
4.1太湖不同区域沉积物总磷含量空间分布特征 7
4.2太湖不同区域沉积物有机磷含量空间分布特征 8
4.3太湖不同区域沉积物无机磷含量空间分布特征 9
4.4太湖不同区域沉积物钙磷含量空间分布特征 10
4.5太湖不同区域沉积物铁/铝磷含量空间分布特征 12
5太湖沉积物中不同形态磷空间分布的影响因子 13
5.1总磷空间分布的影响因子 13
5.2有机磷空间分布影响因子 14
5.3无机磷空间分布影响因子 14
5.4钙磷空间分布影响因子 15
5.5铁/铝磷空间分布影响因子 15
6讨论 16
7结论 18
参考文献： 18
致谢 21
太湖沉积物不同形态磷的分布特征及影响因子
刘洋
，China
Abstract: phosphorus is the limiting factor for eutrophica lake . The release of phosphorus from sediments is
directly affecting eutrophication under the control of exogenous phosphorus. Therefore, TP, UP, IP, Ca-P, Fe / Al-P in the sediment of Taihu Lake (a typical of eutrophic lake ) were analysed in this paper through the high density sampling by SMT classification method. And the distribution map of different forms phosphorus were used by Sufer13.0 to drawing, with statistics software SPSS for statistical analysis. The results showed that TP, UP, IP and Fe / Al-P had a similar distribution trend, mainly concentrated in the densely populated Zhushan Bay, gradually declined from the northwest to the southeast in the Taihu Lake. And the four forms of phosphorus with EC and SD were significant positive correlation. But the distribution of Ca-P in the sediments of the Taihu Lake was different from other four kinds of forms of phosphorus. The content of Ca-P gradually decreased from the southwest region to the northeast in the Taihu Lake , and NTU was significantly correlated.
Key words: Taihu; phosphorus’s form; spatial distribution; contour line; influencing factor
1绪论
1.1研究背景
湖泊富营养化(Eutrophication)是指N、P等的各形态营养元素大量进入湖泊之中，为浮游生物提供了足够的营养元素，从而使其大量繁殖，大量呼吸消耗了溶解氧，这样会使其他需氧性水生生物因窒息而大量死亡腐败，无氧细菌的氧化分解死亡的水生生物，导致湖泊中溶解氧的含量进一步下降，并使N、P等营养元素再次释放到水体之中，恶性循环，最终导致水质恶化的现象[1-2]。
关于引起使水体富营养化的原因有诸多不同的解释。湖泊富营养化是由许多因素共同作用的结果，如化学因素(N, P、Ca, Fe、DO和CO2等)、物理因素(浊度和深度)和生物因素等，众多学者认为导致藻类过多繁殖是由于水体中及沉积物中含有大量的N、P等不同形态营养盐，并且不同形态的P常常被认为是致使湖泊富营养化问题的关键因素。从一些学者总结的用来概括各种藻类的“经验公式”----C106H263O110N16P中可以看出，要想生成1g藻类，就需要水体中提供9mg的P元素和6.3mg的N元素 [3]。同时，依据利比希定律可以得知，P是湖泊富营养化的首要限制因素[4-7]。因此，如果可以控制水体中磷的来源，便可以有效的控制水中营养盐的含量，进而解决水质状况差的问题。
水体中的P含量的增加是主要通过两种方式：外源磷和内源磷。地表径流、大气沉降和人为排放等方式都会使过量的磷进入水体之中，这都属于外源磷的方式。根据磷的生物地球化学循环可以得知，水体中的大部分磷是利用干沉降的方式积累于湖泊之中[8]。近些年来，因过度使用化肥而导致残余的磷随着雨水河水等地表径流流入湖泊之中[9]，也会使湖泊中磷元素含量越来越多。此外，湖泊水体中磷元素的另一个重要外源磷方式是未经过净化处理的生活污水和工业废水的大量排放[10-11]，导致湖泊中磷的累积，这时沉积物相当于一个营养盐库，不断吸收和沉淀磷形态。内源磷主要是由水体底部的沉积物在外部环境因素扰动下释放的，从而使可溶性磷进入水体之中，导致湖泊二次污染。此时，湖泊底部沉积物是水体释放P的源头，释放的P增加了水体营养盐的含量，进一步加重了水体富营养化程度。王庭健等[12-13]认为沉积物中的磷是可以通过沉积物表层的间隙水与上覆水体进行不停地交换的方式，释放到水体之中的。湖泊沉积物中内源磷的释放方式有两种，静态、动态释放 [14]。由于水-沉积物界面处的理化环境的不同，内源磷的释放情况也各有差异。李振宁和王进[15]等学者认为，沉积物磷的释放与沉积物间隙水和上覆水的理化特性有着密切的关系，从而导致湖泊中的磷增加。根据波浪水槽实验的结果，可以得知一年之中水体沉积物中总磷的输入量是一年内输入的外源磷的2-6倍[16]。吴根福等学者[17]通过对西湖一年内全湖内源磷的计算研究，得知其输入量是外源磷的2倍。因此，如果可以采取一定的措施控制外源磷的输入量，那么内源磷就会直接影响到水质情况，所以，内源磷的释放及其相关的研究应该引起足够的重视。
1.2国内外研究现状
近年来，大量的文献研究了磷含量引起的水体富营养化问题。就太湖而言，从研究内容来看，研究内容多集中于水体中磷的分布及磷对富营养化问题的影响。申秋实[18]等对太湖主要湖区底泥的总氮、总磷的含量进行了分析，研究了底泥释放对上覆水的影响并进行了比较分析;孙金华[19]等学者研究了太湖生物作用和有机磷之间的相互关系；沈吉[20]等对通过太湖布点采样的方式分析其总磷的含量，绘制等值线图并研究其空间分布特征；金相灿[21]等学者研究了不同形态磷之间的关系，磷含量越高，铁/铝磷在总磷中所占比例也越大。但是对沉积物中的磷与富营养化之间关系的研究相对较少，对环境因子和磷的分布相关性则研究更少。
在外源磷输入受到限制时，沉积物磷的释放作用会更加显著，因此，沉积物中不同形态磷的分布特征研究，以及水-沉积界面处物理化特征对磷分布的影响研究，对揭示湖泊水体富营养化机理，控制湖泊水体继续恶化具有重要的意义。
2研究区域概括
2.1太湖的自然概况
太湖是我国第三大淡水湖泊[22]，太湖是一个浅水湖泊，东太湖为主要出水区，西南部为主要来水区，所以此处太湖水和沉积物中的营养盐交换较快 [23-27]。
2.2太湖水体营养化问题
根据《地表水环境质量标准》[28] ( GB3838-2002 )，选择TN, TP, NH4 -N作为评价指标。分析了从1992-2011年16年间太湖的水质质量及富营养化水平，见表2-1。
表2-1 太湖各湖区的水质情况和富营养化水平
Table 2-1 Water quality and eutrophication level of the Taihu lakes
年份 | 五里湖 | 梅梁湾 | 竺山湾 | 贡湖湾 | 东太湖 | 湖心区 |
1992 | Ⅳ～Ⅴ（富） | Ⅳ（中富～富） | — | — | — | — |
1993 | Ⅳ～Ⅴ（富） | Ⅳ（富） | — | — | — | — |
1994 | Ⅳ～Ⅴ（富） | Ⅳ（富） | — | — | — | — |
1997 | — | Ⅲ（中富） | — | Ⅴ（轻富） | Ⅲ（轻富） | Ⅱ（轻富） |
1998 | 劣Ⅴ（中富） | Ⅳ（中富） | Ⅴ（中富） | Ⅲ（轻富） | Ⅱ（轻富） | Ⅱ（轻富） |
1999 | 劣Ⅴ（中富） | Ⅴ（中富） | Ⅳ（中富） | Ⅱ（轻富） | Ⅲ（轻富） | Ⅲ（轻富） |
2000 | 劣Ⅴ（中富） | Ⅴ（中富） | Ⅴ（中富） | Ⅲ（中富） | Ⅱ（轻富） | Ⅲ（轻富） |
2001 | Ⅴ（中富） | Ⅴ（中富） | Ⅴ（中富） | Ⅱ（轻富） | Ⅱ（轻富） | Ⅲ（轻富） |
2002 | 劣Ⅴ（中富） | 劣Ⅴ（中富） | 劣Ⅴ（中富） | Ⅲ（中富） | Ⅲ（轻富） | Ⅲ（轻富） |
2003 | 劣Ⅴ（中富） | 劣Ⅴ（中富） | 劣Ⅴ（中富） | Ⅲ（轻富） | Ⅲ（轻富） | Ⅲ（轻富） |
2004 | 劣Ⅴ（中富） | 劣Ⅴ（中富） | 劣Ⅴ（中富） | Ⅲ（中富） | Ⅲ（轻富） | Ⅲ（轻富） |
2005 | 劣Ⅴ（中富） | 劣Ⅴ（中富） | 劣Ⅴ（中富） | Ⅲ（中富） | Ⅲ（轻富） | Ⅲ（轻富） |
2006 | 劣Ⅴ（中富） | Ⅴ（中富） | 劣Ⅴ（中富） | Ⅲ（中富） | Ⅲ（轻富） | Ⅲ（轻富） |
2007 | 劣Ⅴ（中富） | 劣Ⅴ（中富） | 劣Ⅴ（重富） | 劣Ⅴ（重富） | Ⅴ（轻富） | 劣Ⅴ（中富） |
2010 | Ⅲ（轻富） | 劣Ⅴ（轻富） | 劣Ⅴ（中富） | 劣Ⅴ（中富） | Ⅳ（中富） | Ⅴ（中富） |
2011 | Ⅲ（轻富） | Ⅴ（轻富） | 劣Ⅴ（中富） | 劣Ⅴ（中富） | Ⅲ（轻富） | 劣Ⅴ（中富） |
注:表中括号内“富”表示富营养化水平，重富表示重度富营养化水平，中富指中度富营养化水平，轻富表示轻度富营养化水平。—表示没有相关记录，其中1992-1994年的水质数据源于文献[30]；1997-2006年的水质数据源于文献[31]；2007的水质数据源于文献[31]；2010-2011的相关数据见文献[32]。
随着时间的发展，太湖流域周边人口密度越来越大，湖水水质日益恶化。如表2-1[19]所示：太湖各湖区1992年至2007年的水质状况，水质状况越来越差，且水体富营养化状况也越来越严重，1999年时，太湖水质状况就已经开始恶化[29]；2005年时，有一半的湖区水质状况是劣V类，富营养化状况已达到中度，水体富营养化程度也均达到了中度富营养化水平。2010年时，政府开始采取一定措施治理水体污染情况，水质得到部分改善。但是由于只是小区域的治理，所以总体水质平均状况依然是V类，因此仍需要我们做大量的调查研究工作，为更好的治理湖泊提供数据支持和理论研究。
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