刘 斌，陈茂盛，喻光平，姜 辣，刘 骏

（1.遵义师范学院资源与环境学院，贵州 遵义 563006；2.遵义市播州区生态环境监测站，贵州 遵义 563199；3.贵州海美斯环保科技有限公司，贵州 遵义 563099）

河流和湖泊富营养化已成为我国水环境面临的重要问题之一[1]。湖泊富营养化不仅会导致湖泊生态功能丧失，更严重影响着人类的生产和生活。因此，有必要做好湖泊富营养化防治工作。富营养化的防治是水污染处理中最复杂和困难的问题，主要原因为：①污染源的复杂性导致水质富营养化的氮、磷营养物质，既有天然源又有人为源；既有外源性，又有内源性。控制污染源难度较大；②去除营养物质难度较高，目前还没有任何单一的生物学、化学和物理措施能够彻底去除废水中的氮、磷营养物质。

湖泊沉积物是一种重要的环境信息载体，含有大量的生物、物理、化学信息，沉积物兼具营养物质“源”与“汇”的双重作用。一般情况下，上覆水体中营养物质会通过絮凝、沉降等作用进入沉积物中，而沉积物可通过间隙水与上层水的交换作用，将营养物质重新释放到水体中。因此，在湖泊水污染防治过程中，当外源污染得到有效控制之后，尤其应注意沉积物的内源负荷重新释放引起的持续湖泊富营养化问题[2]。研究沉积物中营养盐的含量和分布特点，可作为调节内源污染和生态环境的重要依据[3]。本研究以遵义市共青湖沉积岩芯为研究对象，分析不同深度沉积物总氮含量变化特征，分析其影响因素。

1 材料与方法

共青湖位于贵州省遵义市播州区，是建于唐朝的水利工程[4]。共青湖湖底有多处泉眼，水源充足，湖泊面积624亩，蓄水达180万立方米。20世纪初共青湖周围修建起许多山庄别墅，常有人在湖边烧烤娱乐休闲，导致湖泊污染严重，近年来被政府封闭治理。

课题组在共青湖中合适点位采集了83 cm长的岩芯，按1 cm分样，样品冷冻干燥后研磨至100目以下。称取0.5 g磨细的沉积物样品置于消煮管中，加入0.5～1.0 mL蒸馏水将土样进行湿润，再加入2 g加速剂和5 mL浓硫酸混合均匀。将消煮管放在消煮仪上，然后在消煮管顶部加弯颈漏斗，打开消煮仪，将温度设置到430 ℃消煮两小时。等消煮完的样品冷却后，用凯氏定氮仪测总氮含量。消煮时做两个空白样，两个标样。

2 结果与讨论

由于本岩芯表层沉积物含水量高、导致冻干后量很少，表层13 cm的样品全部寄出进行铅铯年代测试，因此缺失表层13 cm的总氮数据。14～83 cm段沉积物实验样品中，总氮含量在0.89%～1.28%范围之间，平均值为1.10%，见图1。

图1 共青湖沉积物总氮含量随深度变化情况

2.1 不同深度沉积物中总氮含量分析

70个沉积物实验样品中，总氮含量在0.89%～1.28%之间，可以根据沉积物中总氮含量的变化趋势分为四部分，14～28 cm段总氮含量变化幅度很小，其中总氮含量最大值为0.97%，最小值为0.89%；29～34 cm总氮含量增加趋势较大，最大值在34 cm处为1.17%，最小值在29 cm处为1.02%；35～54 cm总氮含量比较稳定，总体变化波动较小，最大值为1.17%，最小值为1.15%；55～83 cm总氮含量有呈现明显减少的趋势，在55 cm处为最大值1.25%，在80 cm处的值最小为1.00%，其中在68～71 cm处呈现小幅度的增加，差值为0.09%。

根据铅铯定年初步结果推算共青湖沉积物29 cm处大致对应于1958年前后，此时正好对应总氮含量由高向低转换。据文献记载在1958年对共青湖进行过扩建，而在上世纪60年代，共青湖由于气候干燥，曾出现过面临干涸的情况。将扩建前与扩建后沉积物中的总氮含量进行对比分析，可知扩建后湖泊沉积物中总氮含量呈现降低的趋势，表明共青湖的扩建对沉积物总氮的影响较大，其中可能的影响因素有：扩建后共青湖水面增大、水容量增大，湖泊净化水体的能力增强和水体对氮浓度进行部分稀释使湖水中的氮含量减少，水-沉积物界面的平衡被破坏，导致沉积物中的氮加速向水体释放，从而降低了沉积物中氮含量；同时上世纪六十年代出现连续的干旱，导致当时农业生产活动减少，进入湖泊中的氮含量也相应减少。而在1958年之前，共青湖周边人口相对密集，陆军145战时医院也在湖边，人为活动向湖中释放的外源氮较多，湖中的氮含量整体处于高值。而29～83 cm段总氮含量整体处于较高水平，大致对应于清朝康熙年间至1958年前后。其中55～83 cm阶段，此时期湖边聚居人口稳步增长，农业活动范围逐渐加大，人为活动加大了湖区氮输入，此阶段湖泊沉积物中总氮含量逐步增高。29～54 cm段大致对应于近现代暖期，此时期气候温暖干旱，蒸发作用较强，湖水中氮相对浓缩，沉积物中总氮保持高值。

2.2 共青湖与全国部分湖泊沉积物总氮含量比较

由表1可以看出，共青湖沉积物中总氮含量相比贵州草海等三个湖泊中沉积物中的总氮含量要高出0.319%～0.755%，相对全国滇池、太湖等几个主要湖泊也高出0.295%～1.089%。无论是与贵州境内几个主要湖泊对比，还是与全国几个主要湖泊沉积物中的总氮相比，共青湖相对总氮含量都是最高的。共青湖作为一个封闭型湖泊，湖泊中的氮来源，主要为周边人为活动以及农业灌溉，随降雨后形成的地表径流进入湖泊中。当外部氮源进入共青湖后，由于其自身封闭的环境，进入湖泊中的氮不能通过与外界环境进行交换，因此向湖泊沉积物中积累，说明湖泊周边的人为因素对湖泊中氮的含量的影响较大。

表1 共青湖沉积物总氮与其它湖泊对比情况

2.3 影响湖泊总氮含量变化的因素

共青湖沉积物中总氮含量呈现出底层高、表层低的垂直分布差异，其影响因素为（1）与人类活动有关。在共青湖边上的战时医院搬离前，当时人类活动频繁，产生含氮污染物进入湖泊的量增加，导致共青深度30～80 cm段沉积物中的总氮含量整体较高。由于当时湖泊周边人为活动因素的影响，含氮污染物输入增多，破坏了水生生态系统的稳定性，湖泊中藻类和微生物大量繁殖，藻类和微生物衰亡后沉降到沉积物中的量增多，导致沉积物中含氮量增加。（2）与气候条件有关。共青湖水域位于播州区，属亚热带季风气候区，年平均气温14.7 ℃，常年温暖湿润，冬季无严寒，夏季无酷暑，年均降水量1 200 mm，年均日照1 146.9 h，无霜期270 d。但在上世纪50年代末出现的自然灾害干旱期，当时降雨量较少，周边农田含氮污染物随降雨和地表径流进入湖泊水体中的量相较于雨水充足时少，因此28 cm深度处沉积物中含氮量出现迅速降低的情况。70年代至90年代期间（14～25 cm段），气候相对适宜，沉积物中含氮量又稳步回升。

3 结语

共青湖岩芯沉积物氮含量与全国其它湖泊相比处于较高水平。岩芯沉积物14～28 cm段总氮含量处于较低值，29 cm段对应1958年湖泊改扩建工程期，30～83 cm段总氮含量整体处于较高水平。通过分析共青湖岩芯总氮含量垂直分布变化特征可知，周边环境人类活动剧烈时，外源输入磷较多会导致沉积物中总氮含量增多；湖区扩建使得湖泊水量增大，水体的自净能力加强使水体中的氮含量减少，从而加速沉积物中氮的释放；当气候干燥降雨量少时，湖区蒸发强烈，沉积物中总氮保持在较高水平。