藻类生长对滇池不同区域沉积物磷释放的影响

崔红伟，汤 利

（1.云南省环境科学研究院，云南昆明650034；2.云南农业大学资源与环境学院，云南昆明650201）

藻类生长对滇池不同区域沉积物磷释放的影响

崔红伟1，汤 利2

（1.云南省环境科学研究院，云南昆明650034；2.云南农业大学资源与环境学院，云南昆明650201）

选择滇池5个代表性研究位点，分别采集沉积物和水样，在藻类发生的重灾区采集藻类，通过野外取样和实验室模拟试验，研究分析了藻类生长对滇池不同区域沉积物磷释放的影响。结果表明，加入藻类明显提高了沉积物速效磷和总磷的释放量；去离子水处理的沉积物速效磷和总磷释放量明显高于滇池水处理；各区域沉积物中以海埂的速效磷释放量最高，昆阳的总磷释放量最高。

不同区域；藻类生长；沉积物；磷释放；影响；滇池

近年来，富营养化已经成为一个全球性的环境问题［1～3］。随着我国工农业的迅速发展和人口的剧增，大量的工农业废水和生活污水过度排放，导致我国水体富营养化的程度日益加剧，这已经成为我国水体污染的重要原因之一［4］。滇池是中国最为重要的高原淡水湖之一，素有 “高原明珠”之称，其水体富营养化程度日趋严重，湖内藻类不断繁殖，水质严重下降。

已有研究表明，氮、磷在水体富营养化中起着关键的作用，而二者之中磷是主要限制性因子。磷作为一种营养盐，是水生生物必须的大量营养元素［6］，是影响藻类生长的一个重要因素［9］。所以控制水体富营养化的有效途径是限制磷的排入以限制藻类的暴发。但也有研究发现，更多的磷输入并不一定引起相应的藻类增殖，过高的磷浓度不仅不利于藻类的生长，反而对其生长产生一定的抑制作用［4］。同时也有研究表明，藻类的大规模培养对改善水质、去除污水以及富营养化水体中的营养物质有一定的作用［3］。藻类在氮、磷的利用上存在一定的相关性［9～10］。藻类对于湖泊的磷营养状态具有重要作用，但是目前尚未清楚其作用机理［4～6］。

富营养化水体中磷的来源主要包括外部进入水体中的磷以及水体内部沉积物进入水体中的磷［13］，在湖泊环境中，沉积物是营养物质的重要蓄积库，在湖泊养分循环和水体富营养化过程中起着重要的作用，沉积物中的营养盐有可能成为上覆水体富营养化主导因子，加速水土富营养化。

国内外有关滇池沉积物磷的释放与环境影响因子的关系、滇池沉积物磷的形态、沉积物、水体氮磷营养物的不同区域分布特征及季节性变化和时空分布特征等已有较多研究，但滇池藻类生长与沉积物磷释放的相互关系还少见报道，因此本文通过藻类生长与沉积物的模拟试验，探讨藻类生长对滇池沉积物磷释放的影响，以期为揭示滇池沉积物磷与蓝藻生长、暴发的相互作用，从而进一步揭示内源污染对滇池富营养化的作用，为有效控制滇池水华暴发和富营养化，建立安全高效的控制技术提供科学依据和指导。

1 材料与方法

1.1 研究位点及样品采集

采用GPS定位，在滇池选择5个代表性的研究位点进行沉积物、水和藻类的采样，研究位点分别是新街 （N24°46′15″，El02°41′86″），斗南（N24°52′662″，El02°45′237″），罗家村 （N24°48′799″，El02°41′789″），海埂 （N24°54′85″，El02° 39′83″），昆阳 （N24°43′59″，El02°37′36″），其中海埂是藻类发生的重灾区、城市污水排放区，斗南是花卉蔬菜主产区，罗家村位于滇池中部，新街是水稻主产区，昆阳为磷矿生产区。

沉积物用重力采样器采取，水样用有机玻璃采水器采取，并在海埂处捞取新鲜藻以备培养试验用。

1.2 试验设计

选取新街、斗南、罗家村、海埂、昆阳5个研究位点的沉积物、水样及海埂的藻液，进行如下培养试验：

（1）200g沉积物 ＋3000ml过滤滇池水 ＋100ml藻液，记为处理A；

（2）200g沉积物＋3000ml去离子水 ＋100ml藻液，记为处理B；

（3）200g沉积物＋3000ml滇池水，记为处理C；

（4）200g沉积物 ＋3000ml去离子水，记为处理D。

上述试验在5L的聚乙烯塑料桶进行模拟培养，滇池水经 0.45μm的无磷微孔滤膜过滤后使用。试验在室温下进行，光照时间为：12h／d，培养12d，每天用去离子水补充蒸发所消耗的水分。

1.3 分析方法

沉积物总磷：采用高氯酸－硫酸消煮钼蓝比色法测 定［13］；

沉积物速效磷：采用碳酸氢钠浸提钼蓝比色法测定［13］。

2 结果与分析

2.1 藻类生长对滇池不同区域沉积物速效磷释放的影响

图1为滇池5个研究位点表层沉积物经过四种方法处理后测定的速效磷释放量的分布图，从图中可以看出5个位点四种处理都是 A、B两种处理的速效磷释放量明显高于 C、D两种处理，表明加入藻类的样品沉积物速效磷释放量高于没有加入藻类的样品。5个位点四种处理中速效磷释放量都是B高于A，D高于C，可见，去离子水处理的样品速效磷释放量高于滇池水处理的样品。从不同区域速效磷释放可以看出，海埂速效磷释放量高于其他位点，滇池不同区域沉积物速效磷释放从高到低依次是海埂 ＞罗家村＞斗南＞昆阳＞新街。沉积物磷释放与温度、pH、Eh、细菌、溶解氧、周边环境等诸多因素有关。各区域中海埂沉积物速效磷释放量最高，海埂沉积物中的磷主要来源于城市污水排放所沉积的磷，随着城市的发展，污水排放量大增导致沉积物中速效磷含量增多，再加上水体中速效磷含量低，这样沉积物中就要释放相对较多的磷以供应藻类正常生长。各区域中新街沉积物速效磷释放量最低，这可能与其本身沉积物中速效磷含量低，并且受水体中速效磷含量、温度、溶解氧等因素的影响有关。

2.2 藻类生长对滇池不同区域沉积物总磷释放的影响

图2为滇池5个研究位点表层沉积物经过四种方法处理后测定的总磷释放量的分布图，从图中可以看出5个位点四种处理都是 A、B两种处理的总磷释放量明显高于C、D，表明加入藻类的样品沉积物总磷释放量高于没有加入藻类的样品。5个位点四种处理中总磷释放量都是 B高于A，D高于C，可见，去离子水处理的样品总磷释放量高于滇池水处理的样品。滇池不同区域沉积物总磷释放从高到低依次是昆阳 ＞罗家村 ＞海埂＞斗南 ＞新街。各区域中昆阳沉积物总磷释放量相对最高，昆阳是磷矿生产区，其沉积物总磷含量很高，再加上受到温度、pH、Eh、细菌、溶解氧、周边环境等诸多因素的影响，其总磷释放量相对最高。

3 结论与讨论

本研究表明：藻类生长可促进沉积物中速效磷和总磷的释放；去离子水处理的沉积物速效磷和总磷释放量明显高于滇池水处理；滇池不同区域沉积物速效磷释放以藻类发生重灾区—海埂最高，总磷释放以磷矿主产区—昆阳最高，新街最低。

本研究对沉积物的处理中，没加藻类处理的样品，沉积物中速效磷和总磷含量最高，这也许是由于磷没有被藻类吸收，水体对沉积物中磷的需要量小，所以沉积物磷的释放量相对较小。相反加入藻类处理的样品，沉积物中磷含量最低，这也许是因为藻类生长吸收了水体中的磷，且水体中的磷不能满足藻类正常生长需要，这样沉积物中的磷就释放出来以满足藻类生长需要。

5个研究位点中海埂速效磷释放量最高，此地是藻类发生的重灾区。在藻类非生长时期，随着城市的发展，大量污水的排入使沉积物中的磷得到大量积累，速效磷含量相对高，因此能在藻类生长时期释放大量的磷供应藻类生长。昆阳的总磷释放量最高，因为昆阳是磷矿生产区，常年的磷输入会导致沉积物中蓄积的磷含量相对高，但其沉积物中总磷的释放还受到周边环境、水体中总磷含量、藻类数量、季节不同等因素的影响，因此，此地总磷释放量最高的原因尚不清楚。新街无论速效磷还是总磷释放量都最低，此地是水稻主产区，其沉积物中的磷大多数来自过量施用的磷肥，这个区域沉积物深度较浅，属于迎风区，其水体扰动较大，磷很难被沉积，因而这里的沉积物和水体中磷含量相对都很低，且此地藻类暴发相对不严重，没有更多的磷需求量，所以磷释放量最低。罗家村和斗南释放情况无规律。

综上所述，藻类生长促进了沉积物磷的释放，且对于不同区域的沉积物磷释放的影响不同。但是藻类生长促进沉积物磷释放的机理到底是什么、沉积物磷释放对各区域水环境有何影响等问题还需进一步研究。

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Effects of Algal Growth on Phosphorus Release from Sediment in Different Sites of Dianchi Lake

CUI Hong－wei，TANG Li
（1.Yunnan Institute of Environmental Science，Kunming Yunnan 650034 China）

Five representative sites in Dianchi Lake were selected.Sediment and water were sampled separately in these five sites.Algae were sampled in Haigeng area.A simulating experiment was done to examine the impacts of alga growth on sediment phosphorus release at different sites in Dianchi Lake.The results showed that the release of total phosphorus and available phosphorus in sediment samples with alga is apparently higher than that of the samples without alga.Further more，the release of total phosphorus and available phosphorus in sediment samples treated with deionized water is much higher than that of the samples treated with Dianchi lake water.Among all five sites，the sediment in Haigeng released the highest amount of available phosphorus.Meanwhile，the highest release of total phosphorus from sediments was found in Kunyang.

algae growth；sediment；phosphorus release；different sites；Dianchi Lake

X52

A

1673－9655（2014）04－0001－04

2014－04－02

国家高技术研究发展计划 （863）项目 （2005AA 601010－02－5－03）；教育部 “春晖计划”；中国科学院南京土壤所土壤与农业可持续发展国家重点实验室开放基金。