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不同干扰方式下阳宗海湖滨湿地水体P分布差异性研究
发布日期:2018-01-14  来源:西南师范大学学报(自然科学版)   浏览次数:32
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阳宗海是云南省9大高原湖泊之一,被誉为“滇中高原的璀璨明珠”。长期以来,阳宗海在湖区的防洪、灌溉、工业、农业、渔业和人面生活中发挥了重大作用,成为湖区社会经济发展的重要水源地。湖滨湿地是指水陆交错区域,它在涵养水源、蓄洪防旱、维持生态平衡以及削减湖泊污染负荷等方面均有十分重要的作用[1]。目前,国内外开展了大量对于阳宗海水质变化过程、水质与来水量关系、水污染预防控制等[2-5]方面的研究,但对于阳宗海湖滨湿地水体中磷分布差异性尚无研究,本文主要针对阳宗海受到不同干扰方式下的湖滨湿地水体中磷含量的分布特征及差异性进行研究,从而为阳宗海水环境的综合治理与湖滨湿地的生态环境保护提供理论依据和技术支撑。
1 材料和方法
1.1 研究区概况
阳宗海(24°51′~24°58′N,102°5′~103°2′E),地跨云南省澄江、呈贡、宜良三县交界,属天然断陷淡水湖泊,呈南北向伸展,南北平均长约12.7km,东西平均宽约3km,湖岸线长约34km,正常运行高水位1769.9m时,水面面积31.6km2,相应蓄水量为6.17×108m3,最大水深30m,平均水深20m,多年平均水资源量7380×104m3,流域人口327万人,流域以农业和旅游业为经济主体。
本研究依据湖滨湿地上游不同干扰方式和湖滨湿地实际区域,在阳宗海周围设置7条典型湖滨湿地样带,每条样带按照湖岸-湖滨-湖心方向设置3个样点,其中受磷肥厂干扰下的湖滨湿地设置2条典型样带,分别为样带YS1、YS2;受农业干扰影响的湖滨湿地设置2条典型样带,分别为YS3、YS4;受农村干扰影响的湖滨湿地设置2条典型样带,分别为YW1、YW2;受磷肥厂和火电厂综合干扰影响的湖滨湿地设置1条典型样带,为YN1。具体样点示意图如图1所示。
1.2 样品采集与样品分析
结合水文条件和季节变化,在2015年8月1日对研究区水样进行采样,在每个水质采样点用有机玻璃采水器采集水样,带回实验室后低温冷藏并于48h内测定,采样方法根据国家相关标准进行。相关水质调查包括:现场监测水温、氧化还原电位、PH值、DO、电导率等参数;水质分析采用国家环境保护总局-水和废水监测分析方法,TP和DTP采用过硫酸钾紫外分光光度法测定,PO43--P测定采用钼酸铵分光光度法[6-7]。
1.3 数据处理
试验数据采用Excel进行初步分析并建立数据库,利用软件SPSS19.0对数据进行分析,采用origin7.5制图。

图1 阳宗海湖滨湿地样点设置示意图
Fig.1 Schematic map of sampling areas of Yangzonghai Lakeshore wetland
2 结果与讨论
2.1 阳宗海不同干扰方式下的湖滨湿地水体P分布差异性
通过SPSS统计软件分析得出不同干扰方式下的阳宗海湖滨湿地水体中TP、PO43--P和DTP含量的差异性(如表1所示),表明阳宗海湖滨湿地水体中P素含量呈现出:受磷肥厂-火电厂综合干扰>受农业干扰>受农村干扰>受磷肥厂干扰,受磷肥厂-火电厂综合干扰影响下表现出较高的浓度,TP含量达到国家地表水Ⅴ类水平,且TP、DTP和PO43--P含量与其它三种受干扰方式下的湖滨湿地表现出极强的显著性差异(P<0.01),其它三种受干扰方式下的湖滨湿地之间显著性较小(P>0.05)。阳宗海湖滨湿地不同干扰方式下的湖滨湿地水体中TP含量分别表现为0.06333±0.00461mg·L-1(受磷肥厂干扰)、0.07415±0.00437 mg·L-1(受农业干扰)、0.07379±0.00502mg·L-1(受农村干扰)和0.13357±0.01511mg·L-1(受磷肥厂-火电厂综合干扰),受磷肥厂-火电厂综合干扰的TP含量明显高于其它三个区域,且总体呈现出总磷(TP)>溶解性总磷(DTP)>正磷(PO43--P)。总体表明,阳宗海不同干扰方式下的湖滨湿地水体中TP、PO43--P 和DTP含量均表现出明显的差异性。
磷肥厂中磷通常以溶解态H2PO4-、HPO42-、PO43-和P2O74-四种形式存在,但由于磷肥厂采用一些设施进行废水的处理回收,在很大程度上减缓了阳宗海湖水的污染程度[8-9]。火电厂是利用热能转变为机械能进行发电的,必不可少地有大量的废水,排出的废水多种多样,排出的废水中含有固体污染物、有机污染物、有毒污染物、酸碱污染和热污染等,导致大量BOD、N/P、氟化物产生[10-12],加之管理不善,使之阳宗海水质污染比较严重。农业施肥、禽畜粪便、农田秸秆和生活污水等也可导致氮、磷随地表径流向湖泊水体迁移,在降低肥料利用的同时导致湖泊富营养化[13-14]。YN样带由于受到磷肥厂和火电厂综合干扰影响,导致湖滨湿地水体中磷含量呈现出最高,YS3、YS4样带和YW1、YW2样带由于受到大面积农业和农村干扰,故其干扰方式下湖滨湿地水体中磷含量也相对较高,YS1、YS2样带虽受磷肥厂干扰,但由于磷肥厂污水处理、回收设施比较完善,故其干扰方式下湖滨湿地水体中磷含量最低。

表1 阳宗海不同干扰方式下的湖滨湿地水质差异性比较
Table 1 the comparison of water quality Yangzonghai lakeshore wetland under different disturbance
样带 受干扰方式 总磷(mg/L) 溶解性总磷(mg/L) 正磷(mg/L)
YS1和YS2 磷肥厂 0.06333±0.00461a 0.05273±0.00285a 0.04490±0.00155a
YS3和YS4 农业 0.07415±0.00437a 0.06386±0.00237a 0.04814±0.00194a
YW1和YW2 农村 0.07379±0.00502a 0.05497±0.00284a 0.05914±0.00398b
YN1 磷肥厂-火电厂 0.13357±0.01511b 0.10574±0.01211b 0.07220±0.00481c

2.2 阳宗海湖滨湿地湖岸-湖滨-湖心方向水体P变化规律
阳宗海湖滨湿地湖岸-湖心方向水体中P的空间变化规律如图2所示,四种受不同干扰方式影响下的湖滨湿地水体中总磷(TP)、正磷(PO43--P)和溶解性总磷(DTP)含量总体均呈现出沿湖岸-湖滨-湖心方向递减的变化规律,且湖岸浓度高于湖心浓度。受磷肥厂干扰影响下的YS1和YS2样带水体中TP、PO43--P 和DTP含量均表现出湖岸>湖滨>湖心,且TP含量变化范围分别在0.09180~0.05145mg·L-1,0.07515~0.05081 mg·L-1,湖岸浓度分别是湖心浓度的1.78和1.48倍,基本达到国家地表水环境Ⅳ类标准;受农业干扰影响下的YS3和YS4样带水体中TP、PO43--P 和DTP含量也呈现出递减的趋势,且湖岸浓度高于湖心浓度,TP浓度湖岸分别是湖心的1.62和1.50倍;受农村干扰影响下的YW1和YW2样带水体中TP、PO43--P 和DTP含量也呈现出明显的递减变化规律,TP含量变化范围分别在0.09268~0.06810mg·L-1,0.07515~0.05636mg·L-1,且达到国家地表水Ⅳ类标准;受火电厂-磷肥厂综合干扰影响下的YN样带水体中TP、PO43--P 和DTP浓度均呈现出湖岸>湖滨>湖心,且TP浓度变化范围在0.17463~0.09201mg·L-1,湖岸浓度约为湖心浓度的1.90倍,且达到国家地表水Ⅴ类标准。总体来看,阳宗海湖滨湿地不同干扰方式下水体中TP、PO43--P 和DTP含量沿湖岸-湖滨-湖心方向均呈现出递减的变化规律,表现为湖岸浓度>湖滨浓度>湖心浓度,表明阳宗海湖滨湿地对于外源污染物中P存在很强的削减作用。
阳宗海是高原喀斯特地貌形成的断层陷落湖,具有高富砷底质、生态功能脆弱、水容量大、一旦遭受污染便很难恢复等特点[15-16]。图2结果显示不同干扰方式下阳宗海湖滨湿地水体中TP、PO43--P和DTP均呈现出沿湖岸-湖滨-湖心方向递减的变化规律,且湖岸>湖滨>湖心,表明阳宗海湖滨湿地对于不同人为干扰活动下产生的外源P均存在削减作用,湖滨湿地通过水-土壤(沉积物)-植物系统的过滤、渗透、吸收、滞留、沉积等物理、化学和生物过程及其综合作用,可以有效控制和减少来自地表径流带来的包括氮、磷等营养物质在内的外源污染物,同时通过湖滨湿地土壤及生物系统对农业面源污染产生的有机污染物发挥净化作用,是湖泊水环境与陆地环境之间的净化带[17-18],阳宗海湖滨湿地同太湖、抚仙湖、洱海等[19-23]湖滨湿地类似,都存在对于外源污染物中P素的削减作用,且对于污染物中TP的削减效果更为明显。
 
 
 
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