收稿日期："&&! > &8 > "* ；接受日期："&&" > &. > "8 基金项目：江苏省自然科学重点基金 $ ?@’’&&. +
作者简介：袁旭音 $ !’*0 > + ，男，博士研究生、副研究员，环境地球化学专业。 AB4CDEF GHIJKJL "*(% GHI
@AA
A;;A 年
氮、有效磷、无机磷和有机磷则用 )2 G 92 表示。
"
农业发展迅速，人口稠密，因此湖泊系统受人类活 动的干扰和影响较大，水体富营养化状况严重。"& 世纪 2& 年代以来，太湖的富营养化程度不断增加， 北部的五里湖已属重富营养化水体，梅梁湾湖区虽 然多种水质污染指标低于五里湖，但也属中—富营 养化水体。 太湖水体的总 !’2! 5 !’’! 年的 !& 年间， 氮和总磷含量分别增加了将近 " 倍和 ( 倍，湖水中 的藻类生物量增加了 (2 倍 。而且在过去的几年 中， 每年夏天都有蓝藻爆发。种种现象表明， 太湖生
图&
C,2H &
太湖北部底泥的采样点分布
水乡沿岸为高。无机磷和有效磷的 分布均有相似规律。由于样品量不 够，有几个点的有机磷缺少数据， 但现有数据表明，有机磷的分布以 五里湖湾为最高， 梅梁湾和竺山湖北部相对较低， 其 含量占总磷的比例差异很大， 为 ;H I&J K ALH LJ 。 有效磷的含量与总磷、 无机磷相关性非常好， 相关系 数达到 ;H LM@ 和 ;H LM;，而与有机磷的相关性则很 差， 相关系数只有 ;H AMA N 图 @ O ， 这间接地反映有效 磷主要来自无机磷 : P < 。 样品分析结果显示， 粘土的含量与 =、 E 的含量 在五里湖、 竺山湖北部粘土含 呈正相关关系 N 表 & O 。 量处于全湖高值 : M3 P < ， 其 =、 原因是粘 E 含量也最高，
<!<
图!
$%&’ !
太湖北部底泥的 "、 # 平面分布特征
()*%+),-./ 0%1-*%23-%),1 )4 ,%-*)&5, .,0 67)167)*31 4)* 2)--)8 150%85,-1 %, ,)*-75*, 9.%73 :.;5
图<
$%&’ <
不同形式磷之间的相关性图解
=)**5/.-%), 6/)-1 )4 15>5*./ -?651 )4 67)167)*31
缺乏重点地区的解剖。本工作所涉及 相对稀疏 6 .# * 7 ，
&
引
言
的太湖北部是太湖污染最严重的地区 6 8# 2 7 ， 对其进行 重点研究是非常有意义的，而且我们从空间和时间 变化来分析底泥中 ,、 这对太湖水体 - 的环境意义， 环境现状的了解是十分必要的。
太湖是中国东部一个大型的浅水湖泊，面积约 太 " ((2 34 ，平均水深 !% ’ 4，最大水深约 (% 0 4。 湖周围有无锡、苏州、常州和湖州等城市围绕，工
图!
太湖底泥沉积柱样 "、 # 含量垂向变化
12 81++17 0)4%7)7+ %3 9-%/6 :-;)
()*+%,-. ,/-*-,+)*%0+%,0 12 3%+*1&)3 -34 5/105/1*60 21* ,1*) 磷的空间变化和环境意义
骏 !# 陶于祥 "# 季峻峰 !，许乃政 "
"!&&’() "% 国土资源部 南京地质矿产研
$ !% 南京大学 地球科学系 表生地球化学研究所 成矿作用国家重点实验室，江苏 南京
摘
要：以太湖底泥为研究对象， 通过分析不同形态 ,、 揭示太湖北部底泥 ,、 - 的含量， - 的区域和垂向变化特征，
探讨了主要营养元素的环境意义。太湖北部底泥 ,、 梅梁湾北部和竺山湖北部# 有效氮的 - 的高值区分布在五里湖、 分布与总氮的分布一致。相关分析表明， 有效磷与无机磷具有很好的正相关性， ,、 - 的含量还与粘土矿物的含量成 正比。柱状样的 ,、 数千年人类的活动并未明显影响底泥中 ,、 而在近代则明显增加。底 - 垂直变化显示， - 的含量， 泥中大量的 ,、 其次是农田肥料和围网养殖。 - 主要来自生活污水， 关键词：底泥；氮；磷；环境意义；太湖 中图分类号：-.’. ；/!0( 文献标识码：1
6!7
!
样品的采集和分析方法
采样时间为 "&&& 年 2 月，采样点均由 9-: 定 位。样品采自太湖北部重污染区， 包括五里湖、 梅梁 湾、 竺山湖及其外围， 包括 0( 个表面样和 8 个柱状 样， 样品基本均匀分布 $ 图 ! + 。 表面样用“ 抓斗式” 采 样器采集，柱状样采集则由华东师范大学参考国外 有关资料研制的沉积物柱状采样装置完成。该装置 在中日太湖联合调查中多次使用，柱状样的沉积纹 理清晰可见。柱状样先一分为二， 采集用两种方式： 一种为间隔 " ;4；另一种间隔 !& ;4。因需用样品 多，,、 - 分析用后一种获得的样品。样品采集后迅 速运到实验室分析， 其余样品则储放在冰柜中。 总氮采用凯氏法 6 ’ 7 分析， 主要原理是， 沉积物中 的含氮化合物，在经浓硫酸及少量的混合催化剂的 作用下，在强热高温处理下分解，使氮素转变成为 ,<0= ，再用酸标准溶液滴定。有效氮采用碱性扩散 法， 其原理为在扩散器中， 沉积物于碱性条件中和硫
$1.
种为 ! 形 " ##$ 孔、 ##% 孔 & 。从中可以看出磷的变化 比较复杂， 这跟不同形式磷的存在有关。实验表明， 底泥磷向水体释放主要来自铁磷 ’ () * ， 而南方湖泊酸 , 因此，对于太湖这样 的南方浅水湖，底泥磷的释放能力是较强的。与东
第 (! 卷 第 0 期 "&&" 年 8 月
地
球
化
学
MNE% (!# ,N% 0 STEJ# "&&"
9AOP<QRQP1
文章编号：&(8’ > !8"* $ "&&" + &0 > &("! > &2
太湖北部底泥中氮、 磷的空间变化和环境意义
" 袁旭音 !， # 陈
究所，江苏 南京 "!&&!* +
BA!
地
球
化
学
A@@A 年
土矿物的吸附性较好。同时， 文献表明， 细小的粘土 矿物多， 有机质含量亦高 表明了这一点。 !" ! 沉积柱样中 #、 $ 的变化 所分析的 ! 个沉积柱具有代表性，@@A 孔取自 五里湖， @@B 孔取自鼋头渚附近， @@! 孔取自梅梁湾， @@C 孔取自竺山湖。从总氮含量变 化来看 D 图 ! E ，! 个沉积柱的变化 曲线大致可以分成两类：一类是下 部含量低，到表层逐渐升高 D @@A 孔、@@C 孔 E ；另一类是从深部到表 层含量呈 F 形变化的 D @@B 孔、@@! 孔E。 有效氮的变化基本上均呈 F 形 变化。总氮的含量一般从 A@ ,7 以 上开始升高，按照西太湖平均沉积 速率 @’ != 77 G - < =H ? 计，A@ ,7 大致 代表 H@@ - 左右，那时属我国明朝， 农业比以往有很大的发展，太湖流 域是重要的农耕区，由于农肥的使 用而使总氮开始增加 I 这与范成新 等的结论 < H ? 比较吻合。值得注意的 是，太湖底泥中总氮的含量比一般 土壤偏低， 这既可能与气候有关 < =C ? ， 也与土壤中的反硝化作用有关。因 为夏天温度高，释放在湖水中的氮 多，底泥中留置的氮就少。湖泊沉 积物中 "、# 的溶出，在机理上是 不同的，氮与沉积物中含氮化合物 的氧化分解的程度有关，而磷则与 其化学沉淀形态有关 < =J ? 。而且氮也 容易转移，植物、微生物和鱼类都 可以吸收氮， 使沉积物中氮减少。! 个柱状样的有效氮在近表层时都降 低了， 这些减少的氮进入了水体。 由 于总氮包括 "K!L M"、"NBM"、"NA M" 和有机氮等形式，太湖又是典型的 浅水湖，部分 "NB M" 和 "NA M" 在反 硝化过程中，常以 "A 、"NA 和 "NB 等气态形式逸出水面 < =C ? ，事实上， 太湖水体中总氮也确实高于一般的 湖水 < =J ? 。 柱状样总磷的垂向曲线分布可 以分三种形式 D 图 ! E ： 第一种是表层
化 学
太湖北部底泥 "、 # 与粘土含量特征
’()*"+,-(. (/ 0(.1%.1- /(+ .,1+(2%.3 *4(-*4(+5总氮 NJ O ;H &&L ;H ;PQ ;H ;R& ;H ;PI ;H ;QA 有效氮 N )2 G 92 O &IIH ; &&PH & &;RH A &;RH M PRH Q 总磷 NJ O ;H &;I ;H ;LI ;H ;IP ;H ;QI ;H ;@R 有效磷 粘土平均含量 N )2 G 92 O NJ O I@H L @LH L &AH A &RH @ MH L IAH P AQH P A&H M @LH & &QH M
".6 0$"7 ),.%+"$- ,. #(11() -%6,)%.1- ,. .(+14%+. !",45 8"9% 地 段 五里湖 N I O 梅梁湾北部 N I O 梅梁湾南部 N &; O 竺山湖北部 N @ O 竺山湖南部 N L O