漳河上游流域沉積物中磷的空間分布特征及其影響因素

李 煜，陶 濤，武金坤，程 瑤，王 金，蔣小滿

1.河北工程大學(xué)水利水電學(xué)院，河北省智慧水利重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 邯鄲 056038 2.海河水利委員會(huì)漳河上游管理局，河北 邯鄲 056038 3.北京湜沅科技有限公司，北京 100070 4.西北農(nóng)林科技大學(xué)，陜西 楊凌 712100

磷是河流生態(tài)系統(tǒng)中的重要營(yíng)養(yǎng)元素[1]。在河流生態(tài)系統(tǒng)中，一部分磷會(huì)發(fā)生遷移轉(zhuǎn)化或者直接被生物利用；另一部分磷會(huì)不斷沉降，進(jìn)入到沉積物中。磷進(jìn)入沉積物后不只是簡(jiǎn)單地累積，還可能隨著pH和氧化還原等環(huán)境條件的改變而向上覆水體中釋放，因此，沉積物事實(shí)上同時(shí)充當(dāng)著磷的“匯”和“源”的重要角色[2-3]。沉積物中的磷具有多種不同的形態(tài)，例如與氧化鋁結(jié)合的磷、與鐵的氧化物結(jié)合的磷、與鈣結(jié)合的磷，其中一些不可被生物利用，而另一些則易于被生物利用[4]。通常根據(jù)磷與不同礦物的結(jié)合狀態(tài)，將沉積物中的磷分為不同的形態(tài)：可交換態(tài)磷(Ex-P)、鐵錳螯合態(tài)磷(BD-P)、鐵鋁氧化態(tài)磷(NaOH-P)和鈣結(jié)合態(tài)磷(HCl-P)。磷形態(tài)分級(jí)是研究沉積物中不同磷形態(tài)的一種重要手段。PSENNER等[5]采用連續(xù)化學(xué)萃取法對(duì)沉積物中的磷進(jìn)行了分級(jí)提取，HUPFER等[6]則對(duì)該方法進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)后的方法被廣泛用于識(shí)別沉積物中的磷對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化的貢獻(xiàn)[7-8]。此外，對(duì)沉積物中總磷(TP)的測(cè)定有助于評(píng)價(jià)沉積物中磷的富集程度和水環(huán)境的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[9-10]。

漳河是海河流域南系的一條重要河流[11]，流域內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展嚴(yán)重依賴漳河的水資源供給。受工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城鎮(zhèn)化建設(shè)等多種因素的影響，漳河上游流域已成為我國(guó)北方水資源短缺和水環(huán)境污染最嚴(yán)重的地區(qū)之一。近年來(lái)，漳河上游工礦業(yè)(煤化工、焦化、化肥生產(chǎn)等)日益發(fā)達(dá)，使得地表沉積物中蓄積了大量的營(yíng)養(yǎng)元素。這些元素會(huì)在土壤侵蝕和地表徑流的作用下進(jìn)入河道，造成河流水質(zhì)惡化[12]。此外，由農(nóng)業(yè)活動(dòng)引起的面源污染也是漳河上游不可忽視的環(huán)境問(wèn)題。漳河上游是我國(guó)北方主要的糧食和棉花生產(chǎn)地區(qū)[13]。農(nóng)藥、化肥施用量的不合理不僅會(huì)造成浪費(fèi)，還會(huì)對(duì)地表水構(gòu)成潛在污染。因此，研究漳河上游流域沉積物中磷的富集狀況對(duì)流域水質(zhì)污染風(fēng)險(xiǎn)防控具有重要意義。

目前，漳河上游流域有關(guān)河、后灣和漳澤3座大型水庫(kù)，10余座中型水庫(kù)，500余處引提水工程[14]。一系列水利工程使得其流域水循環(huán)方式受到了強(qiáng)烈的人為干擾，也使得與水循環(huán)耦合的泥沙循環(huán)和生源物質(zhì)循環(huán)發(fā)生了極大改變。在此背景下，已有學(xué)者從不同角度進(jìn)行了研究。王金鳳等[15]利用水文模型評(píng)估了漳河上游的徑流變化，發(fā)現(xiàn)氣候變化和人類活動(dòng)導(dǎo)致漳河上游流域的徑流年際變化顯著減小；趙海萍等[12]采用多元統(tǒng)計(jì)法對(duì)漳河上游水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)漳河上游水質(zhì)在源頭區(qū)及水庫(kù)調(diào)節(jié)區(qū)表現(xiàn)較好，而在濁漳南源中下游及濁漳干流，受工業(yè)排污量大影響，其水體污染較為嚴(yán)重?，F(xiàn)有研究結(jié)果表明，漳河上游流域水資源減少、水體污染嚴(yán)重主要是受人類活動(dòng)的影響，但相關(guān)研究缺乏對(duì)漳河上游地區(qū)水環(huán)境演化空間分布特征的深入認(rèn)識(shí)。

漳河上游流域地處山區(qū)，區(qū)域內(nèi)水文和水環(huán)境觀測(cè)站點(diǎn)布設(shè)較少，并且缺乏長(zhǎng)時(shí)間序列的水質(zhì)觀測(cè)數(shù)據(jù)，因而無(wú)法全面、客觀評(píng)價(jià)水利工程建設(shè)對(duì)漳河上游流域水環(huán)境和水生態(tài)的影響。沉積物是生源要素的主要儲(chǔ)存庫(kù)，其空間分布能夠在一定程度上體現(xiàn)河流水質(zhì)和水生態(tài)的空間變化情況，因此，研究漳河上游沉積物中生源要素的分布，有助于揭示水利工程建設(shè)對(duì)漳河上游流域水環(huán)境和水生態(tài)的影響。磷是河流生態(tài)系統(tǒng)中重要的生源物質(zhì)。以往的研究表明，沉積物中的磷形態(tài)狀況可用來(lái)評(píng)估河流的生境變化。因此，本文研究了漳河上游流域沉積物中磷的賦存形態(tài)和生物有效性，研究結(jié)果可以用來(lái)反映水利工程建設(shè)對(duì)漳河上游水質(zhì)的影響，從而為漳河上游水環(huán)境治理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

漳河位于海河流域的西南部，是漳衛(wèi)河水系的一級(jí)支流[16]。漳河發(fā)源于山西省，流經(jīng)河北省和河南省，經(jīng)由岳城水庫(kù)進(jìn)入衛(wèi)運(yùn)河。其流域面積為18 284 km2，支流眾多且呈扇形分布[17]。漳河上游分清漳河和濁漳河兩大支流。清漳河與濁漳河在涉縣合漳村匯合后，流入漳河干流。清漳河分為清漳東源、清漳西源及清漳干流，河道全長(zhǎng)268.02 km，流域面積5 339 km2。濁漳河分西、南、北三源。濁漳西源和濁漳東源在襄垣縣匯合后流向東北，與從西北方向流來(lái)的濁漳北源共同匯入濁漳干流。濁漳河流域面積11 206 km2。

1.2 樣品采集和制備

本次采樣點(diǎn)的布置原則：一是覆蓋漳河上游流域的清漳河與濁漳河兩大支流；二是覆蓋漳河上游流域的上、中、下游，即源頭區(qū)、中游及干流。因此，共設(shè)置了32個(gè)采樣點(diǎn)，如圖1所示。于2019年9月使用抓斗式采樣器對(duì)河流表層沉積物進(jìn)行了采集，每個(gè)采樣點(diǎn)采集3個(gè)平行樣品，剔除碎石和植物殘?bào)w后，混合裝入塑料自封袋中并避光保存。將樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后，用冷凍干燥機(jī)進(jìn)行干燥。干燥后的樣品采用石英研缽進(jìn)行研磨，然后過(guò)篩(孔徑為0.15 mm)，以備分析使用。

圖1 采樣點(diǎn)分布示意圖Fig.1 Distribution of sample points

1.3 樣品分析

將沉積物置于馬弗爐中，于450 ℃煅燒3 h，然后用3.5 mol/L的鹽酸(HCl)溶液提取TP[18]。磷形態(tài)采用改進(jìn)后的連續(xù)化學(xué)萃取法[6]進(jìn)行分級(jí)，分別用氯化銨(NH4Cl)溶液、保險(xiǎn)粉-碳酸氫鈉(BD)混合溶液、氫氧化鈉(NaOH)溶液、HCl溶液選擇性提取Ex-P、BD-P、NaOH-P、HCl-P，并采用鉬藍(lán)/抗壞血酸法[19]測(cè)定磷形態(tài)的含量。殘?jiān)鼞B(tài)磷(Res-P)的含量為TP含量與上述提取到的各種磷形態(tài)的含量的差值。具體方法見(jiàn)表1。使用硝酸-高氯酸對(duì)漳河上游沉積物樣品進(jìn)行消解，并采用電感耦合等離子體原子吸收光譜法(ICP-OES)(美國(guó)Agilent，5100)分析沉積物中金屬元素的含量，包括鐵(Fe)、錳(Mn)和鋁(Al)[20]。沉積物的粒徑使用馬爾文激光粒徑儀(英國(guó)Mastersizer，2000型)進(jìn)行測(cè)量。本文將沉積物按粒徑分為黏土(<4 μm)、粉土(4～63 μm)、砂土(>63 μm)3類[21-22]。

表1 沉積物磷形態(tài)提取方法Table 1 Extraction methods of phosphorus (P) forms from sediments

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 沉積物的物理性質(zhì)

根據(jù)已有研究，對(duì)漳河上游表層沉積物按粒徑進(jìn)行了分類，結(jié)果如圖2所示。分類結(jié)果表明，漳河上游沉積物主要由砂質(zhì)壤土和粉壤土組成。其中：粉土和黏土的占比為16.7%～97.3%，平均值為(70.4±21.5)%；而砂土的占比為2.8%～83.3%，平均值為(29.5±21.4)%[23]。河流中的沉積物通常呈現(xiàn)從上游到下游逐漸變細(xì)的變化趨勢(shì)[24]。然而，這種變細(xì)趨勢(shì)可能會(huì)因?yàn)橹Я髂嗌车膮R入和大壩的建設(shè)而發(fā)生改變[25]。清漳源頭與濁漳源頭的沉積物粒徑明顯小于清漳干流和濁漳干流，源頭以粉土為主，與干流均以砂土為主形成了鮮明對(duì)比。

圖2 漳河上游沉積物粒徑分布Fig.2 Proportion of sediments grain size inthe upstream of Zhanghe River

2.2 沉積物中TP的分布特征

漳河上游表層沉積物中，TP含量的最大值、最小值和平均值如圖3所示。漳河上游沉積物中的TP含量為405.94～899.98 mg/kg，平均含量為693.83 mg/kg。從空間分布特征來(lái)看，清漳河、濁漳河、漳河干流的平均TP含量分別為736.84、692.75、579.11 mg/kg。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，清漳河與濁漳河的TP含量沒(méi)有顯著差異(α=0.05)，但是兩個(gè)支流與漳河干流的TP含量具有顯著差異。這表明同處于山區(qū)的清漳河與濁漳河的沉積物中的TP含量具有空間一致性。然而，當(dāng)清漳河與濁漳河匯入漳河干流，進(jìn)入平原地區(qū)后，沉積物中的TP含量顯著降低。此外，整個(gè)漳河上游5個(gè)源頭區(qū)的TP含量與2個(gè)支流區(qū)的TP含量也無(wú)顯著差異，而漳河干流的TP含量顯著低于2個(gè)支流區(qū)。這說(shuō)明漳河上游流域引提水工程的建設(shè)未使源頭地區(qū)和支流地區(qū)沉積物中的TP含量發(fā)生顯著變化，以河道取用水為代表的人類活動(dòng)并未對(duì)漳河上游沉積物中的TP含量造成明顯影響。由于流域的土地利用形式不同，漳河上游沉積物的TP含量與我國(guó)其他流域的河流和湖泊相比有很大不同，漳河上游及不同河流、湖泊沉積物中的TP含量對(duì)比如表2所示。漳河上游表層沉積物中的TP含量低于其他富營(yíng)養(yǎng)化河流和湖泊，表明漳河上游受污染程度低于其他主要河流，接近東部平原湖泊水平。

圖3 漳河上游沉積物TP含量變化Fig.3 Variation of TP content in sediments ofZhanghe River upstream

表2 漳河上游及我國(guó)不同河流、湖泊沉積物中的TP含量Table 2 TP content in sediments in the upstream of Zhanghe River and different rivers and lakes in China mg/kg

2.3 沉積物中其他化學(xué)元素的分布特征

漳河上游表層沉積物中的金屬元素含量見(jiàn)圖4。漳河上游沉積物中，F(xiàn)e、Al、Mn的含量范圍分別為12.13～83.45、10.32～60.07、0.37～1.24 g/kg，平均含量為29.67、36.80、0.58 g/kg。漳河上游沉積物中，F(xiàn)e、Al和Mn含量的空間變化相似，濁漳河沉積物中的金屬元素含量大于清漳河。已有研究顯示，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)沉積物中Fe含量的影響較大，Al元素主要受人類活動(dòng)的影響，Mn元素與早期的成巖作用有關(guān)[34-35]。此外，流域特征和污染源的不同也會(huì)影響沉積物中金屬元素的含量[36]。工農(nóng)業(yè)污染是影響漳河上游表層沉積物中金屬元素含量分布的主要因子。濁漳河段位于長(zhǎng)治市郊區(qū)，受工業(yè)生產(chǎn)與人類生活的影響較大，因此，濁漳河的污染輸入高于清漳河。

圖4 漳河上游沉積物金屬元素含量分布Fig.4 Distribution of metal elements in sediments in the upstream of Zhanghe River

3 討論分析

3.1 沉積物中TP的富集評(píng)價(jià)

沉積物中的TP可用于評(píng)價(jià)磷的富集狀況和水環(huán)境中人為磷污染的程度[37]。本研究采用單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)來(lái)評(píng)估漳河上游磷的富集狀況[38-39]。TP的富集指數(shù)(PEI)按公式(1)進(jìn)行計(jì)算：

PEI =Ci/Cs

(1)

式中：Ci為樣品中的磷濃度，mg/kg；Cs為具有潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的磷的標(biāo)準(zhǔn)濃度，mg/kg。根據(jù)加拿大環(huán)境與能源部(DOEE)質(zhì)量評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)[40]，如果磷濃度超過(guò)600 mg/kg，就會(huì)造成最低程度的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[41]，因此，將Cs值設(shè)為600 mg/kg。

漳河上游PEI值如圖5所示。漳河上游表層沉積物的PEI范圍為0.68～1.50，平均值為1.15，只有合流后的漳河干流的PEI平均值小于1。研究結(jié)果表明，漳河上游沉積物的磷負(fù)荷較大，且漳河上游的富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)較高。清漳河的磷污染程度大于濁漳河，清漳干流的磷污染程度最為嚴(yán)重，其次是濁漳源頭。這主要是因?yàn)榍逭母闪髋c濁漳源頭區(qū)域的工業(yè)企業(yè)較密集，人口較集中，人類活動(dòng)和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都會(huì)導(dǎo)致磷在沉積物中的富集。

圖5 漳河上游沉積物的磷富集指數(shù)Fig.5 P enrichment index status in sediments in the upstream of Zhanghe River

3.2 沉積物磷形態(tài)空間分布特征

不同磷形態(tài)的含量及分布特征能夠反映區(qū)域環(huán)境的變化程度[42]。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，漳河上游地區(qū)的磷形態(tài)含量沒(méi)有顯著差異，磷形態(tài)的空間分布特征與TP一致，說(shuō)明以水利工程建設(shè)為代表的強(qiáng)烈人類活動(dòng)對(duì)漳河上游沉積物中磷形態(tài)的影響不顯著。漳河上游沉積物中磷形態(tài)的含量及空間分布如圖6所示。

圖6 漳河上游沉積物磷形態(tài)含量變化及磷形態(tài)含量占TP含量的比例Fig.6 Content variation of P forms and proportion of P forms to TPin sediments in the upstream of Zhanghe River

沉積物中的Ex-P、BD-P、NaOH-P為不穩(wěn)定磷，其含量范圍分別為6.37～9.30、217.79～247.67、65.92～102.80 mg/kg，平均值分別為7.72、234.35、91.32 mg/kg。HCl-P、Res-P的活性較低，兩者的含量范圍分別為229.98～277.60、46.40～195.67 mg/kg，平均值分別為246.90、122.29 mg/kg。漳河上游沉積物中，BD-P和HCl-P是最主要的磷形態(tài)，其含量分別占TP含量的28.94%～44.58%和32.72%～39.94%。Ex-P的含量占TP含量的0.83%～1.42%，在漳河上游流域所有磷形態(tài)中最低。NaOH-P和Res-P的含量波動(dòng)較大，分別占TP含量的8.59%～19.62%和8.01%～25.49%。

Ex-P是松散吸附在沉積物上的磷，其含量較小，且具有活性高、不穩(wěn)定及易釋放的特點(diǎn)[43]。漳河上游支流眾多，干支流交匯導(dǎo)致河流擾動(dòng)頻繁，會(huì)引起Ex-P的釋放[44]。BD-P是對(duì)氧化還原較敏感的磷形態(tài)，主要是易被鐵的氫氧化物和錳的化合物約束的磷，在厭氧條件下會(huì)被釋放到上覆水中[45]。NaOH-P主要為鐵鋁結(jié)合態(tài)磷，是可與OH-進(jìn)行交換的被鐵鋁金屬氧化物約束的磷[46]。BD-P和NaOH-P的含量受人為活動(dòng)和陸源輸入影響較大，可反映出區(qū)域的磷污染情況[47]。濁漳河與清漳河的BD-P和NaOH-P含量差別不大，清漳源頭處的BD-P含量最高，濁漳源頭處的NaOH-P含量最高，而清漳干流的BD-P和NaOH-P含量均最低。BD-P與NaOH-P兩種形態(tài)的分布有較大的相似性，并且兩種磷形態(tài)的含量與沉積物的粒徑組成密切相關(guān)[48]。清漳源頭與濁漳源頭沉積物以黏土和粉土為主。黏土和粉土有著更大的表面積，從而具有更強(qiáng)的吸附能力，導(dǎo)致了BD-P與NaOH-P含量的增加。而在沉積物以砂土為主的清漳干流，BD-P和NaOH-P的含量均最低。HCl-P具有化學(xué)惰性，主要來(lái)源于陸地輸入的碎屑磷和沉積物中的自生磷灰石[10]。Res-P是最穩(wěn)定和最具惰性的磷形態(tài)，其對(duì)沉積物-水界面的磷循環(huán)沒(méi)有貢獻(xiàn)[49]。HCl-P的含量在整個(gè)漳河上游流域沒(méi)有明顯的空間變化。清漳河Res-P含量大于濁漳河，Res-P含量最低值出現(xiàn)在漳河干流。即使在不斷變化的環(huán)境條件下，HCl-P與Res-P也不容易從沉積物中釋放出來(lái)，水生生物也無(wú)法對(duì)其進(jìn)行利用[50]。因此，HCl-P和Res-P對(duì)漳河上游富營(yíng)養(yǎng)化的影響較小。

生物可利用磷(BAP)是沉積物中不穩(wěn)定磷的總和，包括可以直接被生物利用的磷和潛在的能夠被生物利用的磷，通常將Ex-P、BD-P和NaOH-P含量的總和作為BAP的含量[51-53]。BAP被認(rèn)為是評(píng)價(jià)河流生態(tài)系統(tǒng)水質(zhì)的一個(gè)重要因子，對(duì)其進(jìn)行計(jì)算有助于預(yù)測(cè)漳河上游沉積物中內(nèi)部磷的負(fù)荷。圖7顯示了BAP與其他磷形態(tài)在TP中的占比。漳河上游沉積物中，BAP的含量在TP中的占比較高，為38.36%～52.04%。研究表明，BAP含量越高，沉積物內(nèi)源磷負(fù)荷越大[54]。濁漳河沉積物BAP含量略大于清漳河，清漳干流處的BAP含量最低，其他河段的BAP含量并沒(méi)有明顯的空間變化規(guī)律。在濁漳河流域，濁漳源頭與濁漳干流受到工業(yè)生產(chǎn)和人類生活的雙重影響，導(dǎo)致水污染嚴(yán)重，BAP含量較高。漳河上游地處太行山區(qū)腹地，山高谷深。該地區(qū)耕作歷史悠久，可利用的耕地主要分布在漳河干流和清漳河谷，而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中過(guò)量施用的化肥和農(nóng)藥則會(huì)隨著地表徑流進(jìn)入漳河上游。因此，清漳源頭的水土流失及濁漳河的磷輸入對(duì)漳河上游BAP含量的貢獻(xiàn)較大。

圖7 漳河上游沉積物BAP占TP的比例Fig.7 Proportion of BAP to TP in sedimentsin the upstream of Zhanghe River

3.3 沉積物磷形態(tài)的影響因素及富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)防控措施

皮爾遜相關(guān)性分析結(jié)果如表3所示。漳河上游沉積物中，Ex-P與TP顯著正相關(guān)(r=0.55，P<0.01)，表明兩者可能具有共同的外部來(lái)源[55]。NaOH-P與黏土、粉土之間存在顯著相關(guān)性(r=0.69，P<0.01；r=0.61，P<0.01)，表明漳河上游沉積物的粒徑組成是影響NaOH-P含量的因素之一。BD-P、NaOH-P與BAP之間關(guān)系顯著(r=0.82，P<0.01；r=0.61，P<0.01)，意味著B(niǎo)D-P和NaOH-P是控制漳河上游表層沉積物中BAP構(gòu)成的重要因素。

表3 沉積物磷形態(tài)與理化性質(zhì)的相關(guān)性Table 3 The relationships between P forms and physiochemical features

為了更好地揭示漳河上游沉積物中的磷與沉積物理化性質(zhì)之間的關(guān)系，本研究采用冗余分析(RDA)方法，以研究區(qū)域的磷形態(tài)為物種變量，以沉積物的理化特性為環(huán)境因子，對(duì)兩個(gè)變量組進(jìn)行了分析。RDA結(jié)果如圖8所示，實(shí)心箭頭表示研究對(duì)象，空心箭頭表示環(huán)境因子。研究對(duì)象與環(huán)境因子之間的夾角越小，物種變量與環(huán)境因子之間的相關(guān)性就越大。RDA結(jié)果可以直觀地反映出漳河上游沉積物中主要驅(qū)動(dòng)因素對(duì)沉積物中磷的影響。由NaOH-P與黏土、粉土的連線長(zhǎng)度和夾角可以看出，沉積物中的細(xì)顆粒與NaOH-P有較高的相關(guān)性，粉土和黏土占比是影響漳河上游磷含量的主要因素之一，這與之前的結(jié)論一致。Fe與TP的夾角較小，表明Fe是TP的主控因子。同時(shí)，F(xiàn)e與TP的相關(guān)性顯著，說(shuō)明沉積物中的TP受Fe的影響較大，這與前人[56-57]的研究結(jié)論一致。

圖8 漳河上游沉積物磷形態(tài)與沉積物理化性質(zhì)的RDA結(jié)果Fig.8 RDA results of P forms andphysicochemical properties of sedimentsin the upstream of Zhanghe River

PEI反映了沉積物中磷的污染水平。根據(jù)對(duì)漳河上游地區(qū)PEI的分析可以看出，清漳河流域的PEI值大于濁漳河流域，因此，對(duì)于漳河上游富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)防控而言，清漳河流域的優(yōu)先級(jí)應(yīng)當(dāng)高于濁漳河流域。

沉積物中的磷形態(tài)能夠反映磷的來(lái)源。漳河上游地區(qū)沉積物磷形態(tài)分析結(jié)果表明，清漳河流域沉積物中的磷以HCl-P為主。已有研究顯示，HCl-P主要來(lái)源于陸地輸入的碎屑巖[10]。由此可知，流域地質(zhì)背景是影響清漳河流域沉積物磷污染狀況的主要因素。因此，在清漳河流域，要注重水土保持，防止水土流失導(dǎo)致的河流富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)增加。濁漳河流域沉積物中的磷以BD-P為主。以往的研究表明，人類生活和工業(yè)污染與沉積物的BD-P含量密切相關(guān)[47]。因此，在濁漳河流域，應(yīng)進(jìn)一步控制工農(nóng)業(yè)點(diǎn)源和非點(diǎn)源的排放，減少人類活動(dòng)的磷排放，防止人類活動(dòng)加劇導(dǎo)致的河流富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)增加。

4 結(jié)論

1)漳河上游沉積物的TP含量為405.94～899.98 mg/kg，低于我國(guó)其他富營(yíng)養(yǎng)化河流，接近我國(guó)東部平原湖泊含量水平。清漳河與濁漳河沉積物的TP含量沒(méi)有顯著差異，但當(dāng)兩條支流匯入漳河干流后，漳河干流沉積物的TP含量顯著低于支流。

2)漳河上游表層沉積物的PEI平均值為1.15，只有漳河干流的PEI值小于1，表明清漳河及濁漳河的磷負(fù)荷較大，且漳河上游的富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)較高。清漳河的磷污染程度大于濁漳河，清漳干流的磷污染最為嚴(yán)重，其次是濁漳源頭。

3)漳河上游地區(qū)沉積物中，Ex-P、BD-P、NaOH-P、HCl-P的含量分別占TP含量的1.13%、33.96%、12.99%、35.05%。漳河上游地區(qū)沉積物中的磷形態(tài)的含量沒(méi)有顯著差異，并且其空間分布特征與TP一致，表明漳河上游地區(qū)的人類活動(dòng)對(duì)沉積物中的磷形態(tài)沒(méi)有顯著影響。

4)相關(guān)性分析和RDA結(jié)果表明，黏土和粉土占比是漳河上游沉積物中NaOH-P含量的主要影響因素之一，BD-P和NaOH-P是控制漳河上游沉積物中BAP構(gòu)成的重要因素(r=0.82，P<0.01；r=0.61，P<0.01)，F(xiàn)e含量是沉積物中TP含量的主控因子。

5)沉積物PEI分析結(jié)果表明，在富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)防控上，清漳河的優(yōu)先度應(yīng)該高于濁漳河。磷形態(tài)分析結(jié)果表明，在清漳河，應(yīng)注重水土保持，防止水土流失；在濁漳河，應(yīng)重點(diǎn)控制工農(nóng)業(yè)點(diǎn)源和非點(diǎn)源排放。