四川某河流農田種植對沉積物中磷的影響

李國新 張雯

摘要：在四川某河流大規模農田種植河段以及相對清潔區域共設置4個采樣點，采樣并分析了上覆水和沉積物中磷的含量。結果表明：受農田影響河段上覆水磷濃度含量遠超過對照點位，也超過v類水限值。受農田影響沉積物中總磷含量高于對照點位，且較為活潑形態磷含量明顯高于對照點位，具有較大的內源磷釋放風險。

關鍵詞：農田種植;磷形態;釋放風險

中圖分類號：X522 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）18-0111-02

1引言

在中國西南部，有很多富營養化的河流，這些河流沿岸存在較大面積的農田耕地。頻繁的農業活動如農業灌溉、化肥施用等所導致的面源性污染，是磷進入河流的主要途徑。沉積物作為天然的物質貯藏庫，會逐漸從上覆水累積磷，并且擾動或者環境條件的變化很容易導致磷的釋放，加速水體富營養化口。本研究通過對比分析四川某河流受到農田種植影響河段和未受影響河段沉積物磷含量及形態差異，來討論農田種植對沉積物中磷的影響。

2材料與方法

2.1樣品采集

于2019年4月初，前往四川某河流進行上覆水和沉積物的采樣工作。采樣點共4個，在上游受人為干擾較小，周邊無農田的區域采集2個對照樣品;在大規模果樹種植和蔬菜種植區域設置2個受農田影響突出的點位（圖1）。使用彼得森抓斗式采泥器采集表層深度為5cm的樣品，同時用干凈的塑料瓶采集上覆水。所有樣品24h內運回實驗室進行分析測試。

2.2樣品磷含量測定

上覆水總磷的測定采用《鉬酸銨分光光度法》（GB11893-89）。沉積物中不同磷形態含量的測定選用SMT磷分級法。SMT法將總磷（TP）分為無機磷（IP）、有機磷（OP）。無機磷又分為可交換態磷（Ex-P）、鐵鋁結合態磷（Fe/Al-P）、鈣結合態磷（Ca-P），具體測定方法見圖2。進行分析上清液在2000r/min轉速下離心15min后，過0.5um濾膜后測定磷濃度（溶解性反應磷，SRP）。沉積物磷含量通過上清液磷濃度換算而得。有機磷含量由總磷、無機磷含量差值換算而得。

3結果與分析

3.1農田耕種對上覆水中磷的影響

各采樣點總磷濃度比較柱狀圖見圖3，從高到低排序為果園種植（1.28mg/L）>蔬菜種植（0.71mg/L）>對照點2（0.15mg/L）>對照點2（0.04mg/L）。根據《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002），河流水質V類水的總磷濃度限值為0.4mg/L，受農業影響的點位總磷濃度已經遠遠超標。農業造成的污染往往是面源污染，雨水或者農作灌溉水沖刷耕種土壤，可以將其中的化肥、農藥等污染物帶入河流水體進而產生污染。果園種植點位種植規模大于蔬菜種植，且存在有污水直排入河的現象，這是其總磷濃度最高的主要原因。果園、蔬菜種植點位附近居民較少，故忽略生活污水的影響，其總磷濃度遠高于兩個對照點，也表明農業種植基地對河水磷的貢獻較大。

3.2沉積物中磷形態變化分析

4個采樣點沉積物中各形態磷的含量見圖4。各個形態磷含量大小從高到低排序和上覆水總磷含量排序相似，故沉積物中磷的含量分布也和人為農業活動影響有關。相比于IP，0P較為穩定，有機磷的釋放需要微生物的礦化作用轉化為無機磷而釋放，而這是一個較為緩慢的過程，研究的沉積物中有機磷含量比無機磷含量低。IP為主要形態磷，Ca-P為主要無機磷。Ca-P主要指磷酸根與鈣離子結合生成的沉淀，是較為穩定的無機磷，一般不發生遷移轉化。而Ex-P和Fe/Al-P為活潑的無機磷，在沉積物中占比小，但是極易再次釋放至上覆水中。Ex-P主要指的是輕微吸附在沉積物表面上的磷，在受到擾動時就可以發生釋放，研究區域中，受農業影響點位Ex-P含量較高，其原因是受影響點位上覆水磷濃度高，磷和沉積物吸附結合的機會較多。Fe/AI-P指的是與Fe、AI、Mn等金屬結合的磷，一般主要是鐵結合態磷，且三價鐵能和磷酸鈣穩定結合，當氧化還原電位降低時，三價鐵還原為二價鐵使得磷酸根脫落，釋放至上覆水中。受農業影響的點位沉積物中Fe/AI-P的含量高于對照點很多，故受影響點位沉積物磷釋放風險較對照點位大。無機磷中，受影響和對照點沉積物的Fe/AI-P以及Ex-P差異程度明顯高于Ca-P，推測農業影響主要是增加沉積物中的活性磷，這一部分活性磷極易被底棲植物所利用或者釋放到上覆水中加速水體富營養化，應該引起重視。

4結論

農業面源污染作用使得大量的污染物進入河道，使得上覆水中磷濃度超標。而上覆水中磷通過擴散或者再懸浮顆粒吸附、吸收作用，而不斷累積在沉積物中。受農業影響點位沉積物中磷含量更高，且活性磷的成分和對照點位差異較大，因此推斷頻繁的農業活動增加了沉積物中活性磷的含量，使得沉積物具有更大的內源磷污染風險。