普者黑岩溶湖滨湿地水体中磷的时空分布差异性研究

郑玉香

云南华联锌铟股份有限公司  云南文山  663701

摘要：本研究选择位于滇东南的典型高原湖泊为研究对象，选取水质受污染严重影响下的典型普者黑湖滨湿地为研究区域，分别分析了水质中总磷浓度、溶解性总磷浓度在湖滨湿地带-湖心这一过程中的空间分布差异性和在旱季（每年10月至翌年3月）和雨季（每年4月至9月）的季节性变化情况；结果表明：（1）总磷、溶解性总磷的空间分布规律基本一致，都是从湖岸到湖心呈逐渐递减的趋势;（2）季节性规律表明无论是哪个季节，水中的磷素从湖滨湿地湖岸到湖心均呈递减的趋势，普者黑湖滨湿地对农业面源污染中磷素的去除作用显著，4月（春）去除率为2.98%，7月（夏）去除率为30.62%，10月（秋）去除率为56.35%，1月（冬）去除率为83.94%，秋冬季节去除率明显高于春夏季节。

关键词：水质时空分布；湖滨湿地；磷

1 研究目的和意义

湖滨湿地作为水陆生态系统的交错带，独特的环境和生物因子使得湖滨湿地具有蓄洪抗旱、调节气候、调节径流、保护生物多样性、维持生态平衡以及缓解污染等方面有着十分重要的作用。同时，湖滨湿地以其独特的地形地貌、水力条件为保护生物多样性、稳定湖岸、控制土壤侵蚀、提供经济美学价值等起到了重要的作用。

普者黑湖是滇东南岩溶区最大的湖泊，已作为重点保护纳入云南省湿地保护规划。关于旅游活动对普者黑水质的影响、湿地生态系统健康评价已有报道，但是关于岩溶区湖滨湿地带水体中不同磷形态的时空分布研究的报道较少。

磷是水体生态系统中初级生产力的重要因子，是植物的生长代谢过程不可缺少的元素，也是植物生长发育必需的一种营养元素，它可以通过多种形态参与有机体的各种生命活动。但过剩的磷也会导致该水域发生富营养化，根据Liebig最小定律(LiebigLawoftheMinimum)，绝大多数淡水湖泊的营养控制性因子都是磷。经学者证实，如果磷未达标，仅氮、碳等元素是不会引起富养化的。国内外大量的研究结果证明：水体中磷的增多与农村农业面源污染中土壤、地表水的磷素流失有着密切的关系，如果能够很好的控制污染源，减少农村生活污水的不规范排放，减少农业面源污染，从而减少污染物中磷的输入，使磷成为限制因素，也可起到改善水质的作用 ；水体富营养化的研究已成为全球关注的热点环境问题之一，全球范围内有30%-40%的湖泊和水库受到富营养化的影响。

2 采样点布设及采样过程

布设的普者黑湖滨湿地研究样地，位于普者黑流域下游小矣堵村境内，湿地上游存在大面积农田，属于国家湿地公园开发区，平均水深40m，湿地植物主要为挺水植物(李氏禾)和沉水植物(黑藻)，样点布设采用典型样带法，研究布设2条平行样带（编号I、Ⅱ），相邻2条样带间隔为30m，根据前期现场的调查与评价，沿农村-农田-湖岸-湖滨湿地带-湖心方向布设取样样带，取样点设置遵循典型性和代表性原则，根据实际地形地势，在农村进水口和出水口分别布设两个采样点，在农田中布设2个采样点；在草甸布置2个采样点；在湖滨湿地两条样带分别布设4个取样点和5个采样点；所有点位均使用全球卫星定位系统(GPS)进行采集定位，采样示意图如图1所示。

 

图1普者黑湖滨湿地样区设置示意图

3 湖滨湿地水体中磷的时空分布规律

3.1湖滨湿地水体中磷的空间分布规律

3.1.1湖滨湿地水体中总磷的空间分布规律

水体中w（TP）变化规律见图2，总体来说，两条样带都有明显的变化趋势，而且总磷浓度变化趋势都是从湖岸到湖心过程呈现出逐渐降低，样带I的水质总磷（TP）含量变化在0.11858~0.03359 mg.l-1之间，且位于湖岸的E1点达到最大值为0.11858 mg.l-1，之后沿湖心方向依次降低，位于湖泊中心水域的E4点达到最低值为0.03359 mg.l-1；雨样带II水质TP含量变化在0.21392~0.03435mg.l-1之间，且位于湖岸的E1点达到最大值为,0.21392mg.l-1，之后沿湖心方向依次降低，位于湖泊中心水域的E4点达到最低值为0.03435mg.l-1变化趋势与样带I相似，沿湖岸-湖滨湿地-湖心方向逐渐降低。根据实验结果可知，染水体中的总磷（TP）经过湖滨湿地时湿地对其有很好去除效果，能达到降低水质中总磷（TP）浓度的作用。

由表1可知，普者黑湖滨湿地对污染水体中TP的平均去除率，样带I为71.67%，

样带II为83.94%，可知湖滨带对水体中总磷有很明显的去除效率，去除效率都达到了50%以上，这对以后研究湖滨湿地去除水体磷的效果有很大帮助，也为未来的水污染治理提供了帮助。

 

图2 普者黑湖滨湿地水质中总磷变化

表1 普者黑湖滨湿地对水质总磷的去除率

样带	湖岸w(TP)（mg.l-1）	湖心w(TP)（mg.l-1）	去除率（%）
样带I	0.11858	0.03359	71.67
样带II	0.21392	0.03435	83.94

3.1.2湖滨湿地水体中溶解性总磷的空间分布规律

普者黑湖滨湿地水体中w（DTP）变化规律见图3，总体来说，两条样带都有明显的变化趋势，而且总磷浓度变化趋势都是从湖岸到湖心过程呈现出逐渐降低，样带I的水质总磷（DTP）含量变化0.09004~0.02740mg.l-1之间，且位于湖岸的E1点达到最大值为0.09004 mg.l-1，之后沿湖心方向依次降低，位于湖泊中心水域的E4点达到最低值为0.02740mg.l-1；雨样带II水质TP含量变化在0.14169~0.02993mg.l-1之间，且位于湖岸的E1点达到最大值为,0.14169mg.l-1，之后沿湖心方向依次降低，位于湖泊中心水域的E4点达到最低值为0.02993mg.l-1变化趋势与样带I相似，沿湖岸-湖滨湿地-湖心方向逐渐降低。由表2了解，普者黑湖滨湿地对污染水体中溶解性总磷（DTP）的平均去除率，样带I为69.57%，样带II为78.88%，可知湖滨带对水体中总磷有很明显的去除效率，去除效率都达到了50%以上，根据实验结果可知，污染水体中的溶解性总磷（DTP）经过湖滨湿地时湿地对其有很好去除效果。

 

图3 普者黑湖滨湿地水质中溶解性总磷变化

表2 普者黑湖滨湿地对水质溶解性总磷的去除率

样带	湖岸w(DTP)（mg.l-1）	湖心w(DTP)（mg.l-1）	去除率（%）
样带I	0.09004	0.02740	69.57
样带II	0.14169	0.02993	78.88

3.2湖滨湿地水体中磷的时间分布规律

3.2.1湖滨湿地水体中总磷的时间分布规律

不同季节水质TP变化规律见图4。总体表明，不论是哪个季节，总体上来讲受污染水体中的TP从湖滨湿地到湖心均呈递减的趋势。由于季节性原因，E2-5这个采样点在7月（夏季）没有水样，1月（冬）的水质TP含量变化在0.21392~0.03359mg.l-1之间，且两条样带都呈现明显的规律性，从湖岸到湖心呈逐渐递减的趋势，位于湖岸的点达到最大值为，之后沿湖心方向依次降低，位于湖泊中心水域的点达到最低值为；4月（春）的水质TP含量变化在0.14776 -0.02479mg.l-1之间，且两条样带都是在湖岸到湖心过程先增加再减少；7月（夏）水质TP含量变化在0.11668~0.08095mg.l-1之间，实验结果表明并无明显规律；10月（秋）的水质TP含量变化在0.17567 ~ 0.03935 mg.l-1之间，样带I的变化是先减少再增加之后再减少，样带II有明显的规律性，位于湖岸的E2-1点达到最大值为0.10544mg.l-1，之后沿湖心方向依次降低，位于湖泊中心水域的E2-5点达到最低值为0.04602mg.l-1；总体表明，受污染水中的TP经过湖滨湿地时受到该湿地的去除作用。

由表3可知，普者黑湖滨湿地对水体中TP的去除率，1月（冬季）平均去除率为77.8%,4月（春季）为22.98%，7月（夏季）为30.62%，10月（秋季）平均去除率为44.86%，可知秋冬季节去除率高，春夏季节去除率低，研究区域旱季指每年的10月初至翌年的3月底，雨季是指每年的4月初至9月底。旱季的去除效果明显优于雨季，主要是因为(1)旱季进入湖滨湿地的水量小于雨季，且旱季的停留时间长于雨季。(2)雨季的平均进水磷浓度由于受到雨水稀释的影响而低于旱季时的磷浓度，但平均出水浓度相差不大。(3) 由于气候因素的影响，雨季普者黑湖滨湿地中的李氏禾、香蒲和黑藻等植物生长旺盛，植物生长对磷（P）等营养元素的需求量大，从而使植物能有效吸收 湿地水体中的磷（P）素，以达到对水质中总磷（TP）的净化作用。(4)湖滨湿地带的植物根系、沉积物等对磷（P）素通过自然沉降、拦截、过滤、吸附、吸收、化学反应沉淀的作用从而降低了水体中总磷（TP）的含量。

 

图4 普者黑湖滨湿地不同季节水质中总磷变化

表3 普者黑湖滨湿地对不同季节水质总磷的去除率

3.2.2湖滨湿地水体中溶解性总磷的空间分布规律

不同季节水质DTP变化规律见图5。总体表明，不论是哪个季节，水体中的DTP从湖滨湿地到湖心的过程是有降低的趋势。由于季节性原因，E2-5这个采样点在7月（夏季）没有水样；1月（冬）水质DTP有明显变化规律，水质DTP含量变化在0.14169~0.02740mg.l-1之间，且都是位于湖岸的点达到最大值，之后沿湖心方向依次降低，位于湖泊中心水域的点达到最低值为；但4月（春）、7月（夏）这两个月份数据结果并无明显的变化规律；10月（秋）样带II有较明显的变化规律，水质DTP含量变化在0.05133~0.04231mg.l-1之间，且位于湖岸的E2-1点达到最大值为0.05133mg.l-1，之后沿湖心方向依次降低，位于湖泊中心水域的E2-5点达到最低值为0.04231mg.l-1由表4知道湿地对DTP的去除效率最高的还是秋冬季节，和TP的结果一样。1月（冬）平均去除率为74.22%，10月（秋）平均去除率为9.0%。

 

图5 普者黑湖滨湿地不同季节水质中溶解性总磷变化

表4 普者黑湖滨湿地对不同季节水质溶解性总磷的去除率

4 结语

（1）通过对普者黑湖滨湿地水中各形态磷的研究分析可知，总体上从湖岸到湖心呈现递减趋势，说明在经过湖滨湿地时湿地对水体中的磷有一定的消减作用和去除效率。

（2）通过对湖滨湿地水体中各形态磷的季节性变化规律研究分析可知，可知秋冬季节去除率高，去除率均超过50%，春夏季节去除率低，研究区域旱季指每年的10月初至翌年的3月底，雨季是指每年的4月初至9月底。旱季的去除效果明显优于雨季，雨季时，湿地中磷浓度沿程降低，旱季时湿地内的磷浓度变化规律明显，特别是冬季。这与林静等[8]对表面流人工湿地中磷的季节性迁移转化规律研究类似，湖滨湿地对农村污染源和农业污染源中磷的含量有较好的去除效率，对以后更好的减少湖泊的富营养化有很大帮助，对湿地的研究能更好的减少湖泊的氮、磷营养元素含量。

参考文献：

[1]颜昌宙,金相灿,赵景柱等.湖滨带的功能及其管理[J].生态环境,2005,14(2):294-298

[2] 张金凤.普者黑旅游活动对水体质量的影响研究[J].邢台学院学报,2011,26(3):59-61.

[3]林静,凌云,徐亚同,表面流人工湿地中磷的季节性迁移转化规律[J] 中国环境科学 2011（8）：