湖泊底泥是湖泊水生态系统的重要组成部分，亦是氮、磷等生源要素的重要储存库，并可在一定程度上反映湖泊水体的污染情况^[1]，而氮、磷的过量输入，则使底泥成为湖泊营养盐的重要蓄积库及难以削减的内源负荷^[2]。在一定条件下，浅水湖泊底泥中的氮、磷等营养盐可能成为湖泊富营养化的主导因子，对湖泊水体的富营养化具有不可忽视的作用，亦是形成蓝藻水华的重要因素之一^{[3, 4, 5]}。水生植物作为湖泊生态系统中的关键要素，对湖泊底泥中氮、磷的迁移转化过程具有重要影响，其可通过根部及茎叶等的吸收作用有效去除底泥中的各种营养元素^[6]。

太湖是我国的第三大淡水湖，对流域的社会经济发展与周边居民的生产、生活起着至关重要的作用^[7,8]。目前，针对太湖底泥与水体中氮磷分布已开展了大量研究工作^{[9, 10, 11, 12, 13]}，而对不同水生植物生长下太湖底泥中氮、磷的污染特征研究则少见报道。本研究分析了太湖东部湖湾不同水生植物生长区表层底泥中氮、磷及有机碳的含量与污染特征，探讨了水生植物生长对底泥中氮、磷含量的影响，并利用有机指数和有机氮指数评价了底泥污染现状，以期为控制湖泊富营养化及制定湖泊水体保护措施提供科学依据。 1 材料与方法 1.1 样点布设

选择太湖东部湖湾为研究区域，于 2012年9月，在太湖东部的贡湖湾、光福湾以及渔洋湾滨岸带水生植物的分布区域共设置了28个采样点，并在水生植物分布宽广且密集区域设置垂直剖面(见图 1，其中，贡湖湾站点编号THG01-THG18，光福湾THF01-THF04，渔洋湾THY01-THY06)，调查水生植物的种类与覆盖度等分布情况，并同步采集表层底泥样品。

图 1 太湖东部湖湾采样点分布 Fig. 1 Observation sites in the Eastern bays of Lake Taihu

图选项

现场通过便携式多参数水质分析仪(YSI6600 V2)测量各采样点处水体的悬浮物浓度(SS)、溶解氧(DO)及透明度(SD)等理化指标。底泥样品在自然风干后，经研钵磨细过100目筛后密封备用，其中，底泥中总氮(TN)采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定，总磷(TP)采用碱性过硫酸钾消解钼锑抗分光光度法测定，总有机碳(TOC)的测定采用重铬酸钾容量法。 2 结果与讨论 2.1 底泥中TN、TP、TOC污染特征

湖泊表层底泥中氮、磷的含量特征可直接反映底泥的污染状况^[14]，并对湖泊水体的富营养化有直接影响。图 2为太湖东部各湖湾滨岸带表层底泥中TN、TP、TOC的含量分布。太湖贡湖湾表层底泥中TN的含量变化范围为817.47~2 207.49 mg/kg，平均含量为1 466.55 mg/kg，底泥受到一定程度的氮污染，且空间分布差异比较明显。光福湾表层底泥中TN含量变化范围为1 436.43~2 159.37 mg/kg，平均含量为1 919.46 mg/kg，空间分布不明显，但其平均含量要高于贡湖湾，底泥中TN的污染相对较为严重。渔洋湾表层底泥中TN的含量变化范围为1 246.17~3 306.46 mg/kg，平均含量为1 832.72 mg/kg，除了THY05站点外，空间差异较小，且其平均含量略低于光福湾。根据EPA制定的分类标准，各湖湾TN平均值在1 000~2 000 mg/kg间，属中度污染。

图 2 太湖东部湖湾滨岸带底泥中TN、TP、TOC含量 Fig. 2 Contents of TN,TP,TOC from surface sediment of the Eastern bays of Lake Taihu

图选项

太湖贡湖湾表层底泥中TP含量变化为88.38~619.75 mg/kg，平均为296.16 mg/kg，空间差异较为明显。光福湾TP含量变化为261.78~348.05 mg/kg，平均为298.40 mg/kg，空间分布不明显，其平均含量与贡湖湾接近，均表现为受到一定程度的磷污染。渔洋湾TP的含量变化为157.06~423.51 mg/kg，平均值为280.13 mg/kg，具有一定的空间差异。根据EPA制定的底泥分类标准，各湖湾TP平均值均小于420 mg/kg，总体属轻度污染。

湖泊底泥中有机物主要来源于陆生植物、湖泊水生植物、藻类以及陆源输入^[7,15]，而有机物含量与矿化过程会对其它污染物的迁移、转化产生影响。太湖贡湖湾表层底泥TOC的含量变化为0.240 8%~1.556 2%(质量分数)，平均为0.894 3%，空间差异较为明显。光福湾TOC的含量变化为0.739 4%~1.389 0%，平均为1.213 5%，高于贡湖湾，但空间差异不明显，说明光福湾底泥中TOC的污染相对贡湖湾更为严重。渔洋湾TOC含量变化为0.606 2%~2.225 6%，平均为0.985 9%，除THY05站点外，空间差异相对较小，并低于光福湾，而略高于贡湖湾。底泥中TOC分布特征与TN的分布特征相似，各湖湾底泥中TOC的污染均较为严重。 2.2 底泥中碳、氮、磷的相关性分析

太湖东部湖湾表层底泥中碳、氮、磷含量的相关性见图 3。从图 3可知，各湖湾表层底泥中TOC与TN呈显著正相关关系(R²=0.832 8)，而与TP相关性不明显(R²=0.166 5)。底泥中TOC与TN、TP的相关性差异较大可能是底泥中氮、磷沉积过程不同所致，说明TOC在湖泊底泥中的沉积可能成为湖泊氮的重要来源，两者具有较高的协同性，这是因为碳、氮是生物体的有机组成元素，生物体内的碳、氮具有同源性。底泥中TOC的富集不是磷的主要来源^[10]，其对磷的影响较小。

图 3 太湖东部湖湾滨岸带底泥中碳、氮、磷的相关性 Fig. 3 Correlation of C,N,P from surface sediment of the Eastern bays of Lake Taihu

图选项

水生植物在生长时可通过改变水环境因子，进而对底泥氮、磷含量产生影响^[16]。通过对水生植物种类及覆盖度的调查显示(图 4)，太湖东湖湖湾滨岸带水生植物主要以沉水植物与浮叶植物为主，并以沉水植物马来眼子菜与狐尾藻为优势种，除几个站点水生植物零星分布或基本无分布外，其它站点均分布有马来眼子菜与狐尾藻。此外，各湖湾水生植物的覆盖度差异较大，最大约为98%，平均约为35%，其中，以渔洋湾的水生植物生长分布最为密集，其平均覆盖度达52%。而以贡湖湾最小。

图 4 太湖东部湖湾滨岸带水生植物的覆盖度 Fig. 4 Coverage of aquatic macrophytes in the Eastern bays of Lake Taihu

图选项

通过对比分析发现，水生植物密集生长区，即覆 盖度较大区域，表层底泥中TN、TP的含量显著低于无水生植物生长区或零星分布区，且随着覆盖度增加，表层底泥中氮、磷含量逐渐下降，与已有结果一致^[17]，主要是水生植物在生长时吸收表层底泥中氮、磷作为自身营养盐，从而导致表层底泥中氮、磷含量下降。此外，不同类型水生植物生长优势区底泥中TN、TP含量亦有差异，沉水植物优势区底泥TN、TP含量低于浮叶植物优势区，这与沉水植物根系生长在底泥有密切关系，沉水植物在生长时通过根系直接吸收底泥中的氮、磷等营养盐，而浮叶植物生长时则主要吸收水体的营养盐，进而间接影响底泥中TN、TP含量，故而浮叶植物优势生长区底泥中TN、TP含量下降没有沉水植物生长区明显。 2.4 底泥中氮磷的污染状况评价

湖泊底泥中氮、磷等营养元素是形成湖泊水体富营养化的重要因素。结合太湖东部湖湾表层底泥氮、磷污染特征，并参照已有研究成果^[14,18,19]，选择有机指数和有机氮指数对表层底泥氮、磷的污染状况进行评价。其中，有机指数常用来评价湖泊底泥环境状况，而有机氮指数则用来反映湖泊表层底泥氮的污染特征^[20]。表 1为底泥有机指数及有机氮指数评价标准。表 2为太湖东部湖湾底泥氮磷污染评价结果。

有机指数=有机碳(%)×有机氮(%)
有机氮(%)=总氮(%)×0.95

由表 2可知，太湖贡湖湾的有机指数变化为0.019 4~0.321 6，平均为0.142 7，空间差异较大，但均属尚清洁范围。光福湾有机指数变化为0.100 9~0.284 9，平均为0.228 6，除THF04站点外，其余站点空间差异极小，也属尚清洁范围，但相比贡湖湾，光福湾有机污染相对严重。渔洋湾的有机指数变化为0.071 8~0.669 1，平均为0.208 6，空间差异较大，其中站点THY05底泥已遭受有机污染，可能与该站点处在养殖区有关，而其它站点为较清洁水平。

贡湖湾的有机氮指数变化为0.077 7%~0.209 7%，平均为0.139 3%，空间差异相对较大，但各站点均处于Ⅲ与Ⅳ级水平，平均指数均为Ⅳ级，属于有机氮污染状态。光福湾的有机氮指数变化范围为0.136 5%~0.205 1%，平均为0.182 3%，亦属有机氮污染状态，且相比贡湖湾而言，污染更为严重。渔洋湾有机氮指数变化为0.118 4%~0.314 1%，平均为0.174 1%，同属有机氮污染状态，污染程度与光福湾相近。相对而言，光福湾与渔洋湾有机氮污染更为严重，可能与区域的水产养殖有关。 3 结论

(1) 太湖东部的光福湾、渔洋湾、贡湖湾表层底泥已遭受一定程度的污染，根据EPA污染分类标准，其TN、TOC的污染处于中度污染水平，而TP则处于轻度污染水平，各湖湾TN、TP、TOC的污染程度依次为光福湾>渔洋湾>贡湖湾。湖泊底泥中TOC的沉积可能成为湖泊氮的重要来源，而对磷的影响较小。

(2) 太湖东部各湖湾水生植物的生长吸收了大量的氮、磷等营养盐，从而导致了水生植物密集生长区的表层底泥中TN、TP含量显著低于无水生植物生长区或是零星分布区，且其差异性较为明显，并且沉水植物生长优势区表层底泥中氮、磷含量又明显低于浮叶植物优势生长区。同时，随着水生植物覆盖度的增加，其表层底泥中氮、磷含量也逐渐下降。

(3) 通过有机指数与有机氮指数评价底泥的污染状况表明，太湖东部各湖湾有机指数则均在Ⅲ级及以上，基本处于尚清洁水平，而有机氮平均指数均达到Ⅳ级，反映了各湖湾表层底泥已存在一定程度的氮污染。