盧俊平，馬太玲，劉廷璽，張曉晶，于淑玉

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院，呼和浩特 010018)

京蒙沙源區(qū)水庫大氣磷干、濕沉降污染特征

盧俊平，馬太玲，劉廷璽，張曉晶，于淑玉

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院，呼和浩特 010018)

為闡明典型沙源區(qū)水庫大氣磷干、濕沉降的污染特征及其對水域磷素污染的貢獻(xiàn)，為水庫富營養(yǎng)化治理提供科學(xué)依據(jù)，以京蒙沙源區(qū)大河口水庫庫區(qū)為研究區(qū)，于2014年沿水庫岸邊布設(shè)12個(gè)大氣沉降監(jiān)測站點(diǎn)，采集干、濕沉降樣品，測定干、濕沉降中總磷(TP)濃度，計(jì)算全年各月大氣TP干、濕沉降通量和年入庫TP污染負(fù)荷量. 結(jié)果表明：研究區(qū)大氣干、濕沉降季節(jié)差異顯著，全年各月TP干沉降通量變化范圍為4.89～35.76 kg/(km2·月)，主要集中在春季4月和秋季10月. 最大TP干沉降通量出現(xiàn)在春季風(fēng)沙最為嚴(yán)重的4月；濕沉降主要集中在夏季(6-8月)，最大TP濕沉降通量出現(xiàn)在降雨量最大的8月，為28.88 kg/(km2·月)，且TP濕沉降通量與降雨量呈顯著正相關(guān). 2014年大氣TP沉降入庫污染負(fù)荷量為0.719 t，占同期灤河和吐力根河兩條河流入庫TP污染負(fù)荷比率為51.17%，成為影響和限制大河口水庫磷營養(yǎng)鹽水平的重要源項(xiàng)之一.

京蒙沙源區(qū)；大河口水庫；總磷；干沉降；濕沉降

隨著農(nóng)業(yè)和工業(yè)的快速發(fā)展，全球水庫(湖泊)環(huán)境污染急劇擴(kuò)大，國內(nèi)外學(xué)者對磷營養(yǎng)鹽的來源展開了深入研究，發(fā)現(xiàn)大氣磷沉降與湖泊、海洋等水域富營養(yǎng)化有著密切的關(guān)系[1-6]. Tamatamah等[7]對東非維多利亞湖的研究表明，湖泊中溶解態(tài)反應(yīng)性磷(SRP)的大氣濕沉降率為40～60 kg/(km2·d). Markaki等[8]對地中海東部的利萬特海調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大氣降塵中溶解性無機(jī)磷(DIP)占海洋總磷負(fù)荷的38%. Vicars等[9]對Sierra Nevada湖的研究顯示，水體相對較高的磷濃度及較低的N/P與大氣沉降有關(guān)，大氣沉降是湖泊水體磷的主要來源，與湖泊富營養(yǎng)化有著密切的關(guān)系. 近年來，我國學(xué)者在大氣磷沉降對水體富營養(yǎng)化的貢獻(xiàn)方面做了大量研究[10-13]，研究區(qū)域主要集中于農(nóng)田和長江口水域、九龍江流域、珠三角地區(qū)近海海域及內(nèi)陸太湖地區(qū)，研究內(nèi)容包括大氣降塵磷來源、化學(xué)形態(tài)特征、沉降過程等，并取得了顯著進(jìn)展. 對北方內(nèi)陸水庫(湖泊)水域大氣磷沉降影響水生態(tài)環(huán)境的研究成果甚少，尤其關(guān)于因大氣風(fēng)沙作用引起水體磷污染的文獻(xiàn)資料至今鮮見.

本文的研究區(qū)為內(nèi)蒙古錫林郭勒盟多倫縣大河口水庫. 大河口水庫(42°13′19.17″N，116°38′4.00″E)于1995年8月建成，位于錫林郭勒盟渾善達(dá)克沙地京蒙沙源區(qū)腹地、多倫縣境內(nèi)的灤河干流上，水域面積17.262 km2，主要受吐力根河和灤河入庫地表徑流補(bǔ)給，是一座以供水發(fā)電為主、兼具農(nóng)業(yè)灌溉和水產(chǎn)養(yǎng)殖等功能的中型水庫[14]. 受北方季風(fēng)氣候和干旱少雨特征的顯著影響，沙源區(qū)風(fēng)沙輸移量大，年均8級以上大風(fēng)日數(shù)達(dá)80余天，揚(yáng)沙和沙塵暴天氣頻繁出現(xiàn). 且風(fēng)沙污染來源廣泛，包括半流動沙丘、撂荒地、荒草地、春秋冬季裸露的耕地，尤其是沙源區(qū)內(nèi)廣泛分布的干涸鹽湖，其湖底蓄積的大量含磷營養(yǎng)鹽的污染物質(zhì)隨風(fēng)飄散，極可能成為水庫大氣磷沉降的重要潛在來源[15].

為了正確認(rèn)識我國北方地區(qū)大氣磷沉降對沙源區(qū)水庫污染貢獻(xiàn)和水體富營養(yǎng)化影響，對研究區(qū)水庫的大氣磷干、濕沉降污染特征展開研究. 于2014年1-12月環(huán)大河口水庫周邊布置12個(gè)大氣干、濕沉降觀測站點(diǎn)，進(jìn)行為期1年的干、濕沉降樣本采集和室內(nèi)分析測試工作，計(jì)算沙源區(qū)大河口水庫大氣磷干、濕沉降通量和入庫污染負(fù)荷率，分析討論大氣磷干、濕沉降污染特征及其對水庫富營養(yǎng)化的貢獻(xiàn)和影響.

1 材料與方法

1.1 采樣點(diǎn)的布設(shè)

圖1 大河口水庫大氣沉降監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)方案Fig.1 Layout scheme of atmospheric deposition monitoring sites in the Dahekou Reservoir

為了能更準(zhǔn)確地反映大氣磷沉降對水庫的影響，監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置的原則遵循距離水庫岸邊最近，采集器不易損壞，避開周邊高地、大樹或建筑的遮擋和局部污染源，兼顧主導(dǎo)風(fēng)向的原則，在環(huán)大河口水庫周邊布設(shè)12個(gè)大氣干、濕沉降監(jiān)測站點(diǎn)，分別編號為JC1～JC12(圖1). 每個(gè)監(jiān)測站點(diǎn)放置3個(gè)大氣沉降采集器.

1.2 樣品收集與測試

大氣總磷(TP)干、濕沉降物采集參照《大氣降水樣品的采集與保存標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 153580.2-1992)和《環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 193-2005)進(jìn)行[16]. 采集器為內(nèi)徑?150 mm的標(biāo)準(zhǔn)玻璃缸，置于高出地面1.5 m處的鐵架中，采集器口安設(shè)不銹鋼絲網(wǎng)罩以防昆蟲、鳥糞掉入影響樣品總磷測定結(jié)果.

干沉降采集：將大氣干沉降采集器放置在監(jiān)測站點(diǎn)采樣架上，收集大氣干沉降(每次取樣后在采集器內(nèi)加入少量乙二醇水溶液，防止冰凍和抑制微生物和藻類生長，盡量減免微生物降解作用對樣品TP濃度的影響). 降水前將采樣器用蓋密封，降水結(jié)束后立即打開. 每月最后一天收集采集器中的樣品.

濕沉降采集：在每次降水開始前約5～10 min，在大氣沉降監(jiān)測站點(diǎn)采樣架上放置濕沉降采集器，降水結(jié)束后從采集器中收集降雨或降雪樣品，并將濕沉降采集器收回. 每月記錄濕沉降采集次數(shù)和降水量. 降水量采用翻斗式雨量計(jì)自動記錄.

每月將干、濕降塵樣品帶回實(shí)驗(yàn)室測定濾液TP濃度，同時(shí)記錄大氣沉降采集器內(nèi)液體體積. 大氣干、濕沉降TP濃度分析參照《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第4版)[17]中的A類方法進(jìn)行，測定方法為堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法.

1.3 研究方法

根據(jù)2014年全年各月大氣干、濕沉降監(jiān)測點(diǎn)收集的干、濕沉降液體體積及其樣品中TP濃度，結(jié)合各站點(diǎn)大氣干、濕沉降采集器個(gè)數(shù)(每站點(diǎn)3個(gè))和采集器面積，分別用公式(1)和公式(2)計(jì)算2014年全年各月大氣TP干、濕沉降通量. 此外，在灤河、吐力根河入庫口分別設(shè)置水質(zhì)監(jiān)測斷面L和T，每月監(jiān)測水體TP濃度，結(jié)合大河口水庫管理站提供的兩河入庫徑流資料，按公式(3)估算河流入庫TP污染負(fù)荷量.

干沉降通量計(jì)算公式為：

(1)

式中，F(xiàn)d為大氣TP月干沉降通量(kg/(km2·月))；kd為換算系數(shù)，kd=10-3；C為收集液中的TP質(zhì)量濃度(mg/L)；V為收集液體積(L)；S為采集器面積，為0.018 m2；kd/S=56.59×10-3m-2；f為采樣時(shí)間系數(shù)(d-1)，f=t/24；t為樣品收集的時(shí)間.

濕沉降通量計(jì)算公式為：

(2)

式中，F(xiàn)w為大氣TP月濕沉降通量(kg/(km2·月))；kw為單位換算系數(shù)，kw=10-3；Ci為雨或雪水中TP質(zhì)量濃度(mg/L)；Vi為采集雨、雪水的體積(L)；S為采集器面積，為0.018 m2；h為月降水量(mm)；n為月降水(雪)次數(shù).

河流徑流入庫TP負(fù)荷計(jì)算公式為：

M=ρi·Qi×3600×24×ni×10-6

(3)

式中，M為每月河流入庫TP負(fù)荷量(t)；ρi為TP濃度(mg/L)；Qi為月平均入庫斷面徑流量(m3/s)；ni為每月天數(shù)(d).

表1 大河口水庫大氣TP干、濕沉降通量和總沉降通量統(tǒng)計(jì)結(jié)果

Tab.1 Atmospheric dry, wet and total deposition fluxes of phosphorus in Dahekou Reservoir area

統(tǒng)計(jì)量TP沉降通量/(kg/(km2·月))干沉降濕沉降總沉降最小值4．890．266．32最大值35．7528．8842．80平均值14．198．7722．96標(biāo)準(zhǔn)差8．518．8110．58變異系數(shù)0．601．000．46

2 結(jié)果與討論

2.1 大氣TP干、濕沉降通量

2014年觀測期內(nèi)，大河口水庫TP總沉降通量變化范圍為6.32～42.80 kg/(km2·月)，平均值為22.96 kg/(km2·月). 與我國其他研究地區(qū)相比，月平均TP沉降通量與我國南部太湖TP沉降通量23.0 kg/(km2·月)基本接近)[10]，高于杭州北里湖TP沉降通量5.96 kg/(km2·月)[18]. 2014年全年各月TP干沉降通量變異系數(shù)為 0.60，濕沉降通量變異系數(shù)為1.00. 由此可見，TP月干沉降通量值年內(nèi)各月相對變異小，而月濕沉降通量受年內(nèi)各月降雨分配極不均勻的影響，變異特征顯著(表1).

2.2 大氣TP月干、濕沉降通量的變化特征

大氣中的磷與氮不同，主要以懸浮顆粒物的形式存在. 因此，在過去的研究中，大氣磷的輸入對生態(tài)系統(tǒng)的影響與其他來源磷的輸入相比就被忽略了，且在研究磷循環(huán)時(shí)未考慮大氣中的磷[19-20]. 然而，在磷來源少的生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境中，大氣磷沉降扮演著十分重要的角色[21].

本研究根據(jù)2014年全年各月大氣干、濕沉降監(jiān)測站點(diǎn)收集的干、濕沉降液及其TP濃度，結(jié)合各站點(diǎn)采集器個(gè)數(shù)(每站點(diǎn)3個(gè))、采集器面積和每月降水量，計(jì)算2014年全年各月大河口水庫大氣TP干、濕沉降通量. 結(jié)果表明，2014年TP月干沉降通量隨時(shí)間變化曲線具有明顯的季節(jié)特征，表現(xiàn)為春、秋季TP月干沉降通量高于冬、夏季. 全年TP干沉降通量隨時(shí)間變化曲線也出現(xiàn)了兩次峰值，分別為4和10月，尤其以4月TP干沉降通量值最高，為35.75 kg/(km2·月)，是年平均TP干沉降通量14.19 kg/(km2·月)的2.5倍(圖2).

圖2 大河口水庫大氣TP干、濕沉降通量的月變化曲線Fig.2 Monthly change curves of wet and dry deposition fluxes of atmospheric phosphorus in Dahekou Reservoir area

TP干沉降通量隨時(shí)間的變化與當(dāng)?shù)氐臍庀筇卣?風(fēng)向、風(fēng)速)有關(guān). 由圖3、4可見，多倫縣年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)閃SW風(fēng)，出現(xiàn)頻率為12.8%，全年以WSW方向的風(fēng)平均風(fēng)速最大，為5.0 m/s. 研究區(qū)地處內(nèi)蒙古中東部，地面風(fēng)的變化規(guī)律為：冬、春季，東亞高空西風(fēng)急流正位于內(nèi)蒙古上空，當(dāng)蒙古氣旋發(fā)展時(shí)，內(nèi)蒙古處在上下一致的西風(fēng)氣流中，有利于高空動量下傳，使低層的偏西風(fēng)加大，這就造成該地區(qū)在冬、春季易出現(xiàn)大風(fēng)天氣；夏季由于降水相對集中，當(dāng)鋒面過境可伴有雷雨和大風(fēng)天氣，瞬時(shí)風(fēng)速較大，但夏季平均風(fēng)速是四季中最小的；秋季為冷暖氣團(tuán)的交替時(shí)期，此時(shí)氣團(tuán)活動頻繁，因此風(fēng)沙天氣較多，且溫度較高，有利于灰塵中有機(jī)質(zhì)的礦化作用，加之降水較少，磷元素在灰塵中極易長時(shí)間積累，形成較高的含量，水庫WSW方向的裸露沙地隨風(fēng)起塵，經(jīng)大氣擴(kuò)散輸送至水庫沉降，而冬、夏季受降雪、降雨的影響，大氣中的灰塵受降雪和降雨的沖刷而吸附揚(yáng)塵中的營養(yǎng)鹽離子，從而不利于磷元素在灰塵中的積累，直接導(dǎo)致TP干沉降通量較低[22].

圖3 多倫縣近30年全年風(fēng)向頻率玫瑰圖Fig.3 The figure of annual wind frequency rose of Duolun County in recent 30 years

圖4 多倫縣近30年全年風(fēng)速玫瑰圖Fig.4 The figure of annual wind speed rose of Duolun County in recent 30 years

受降雨年內(nèi)分配不均的影響，TP濕沉降通量年內(nèi)變異特征十分明顯，TP濕沉降通量最高值出現(xiàn)在降雨量較大的8月，為28.88 kg/(km2·月)(圖2)，是年平均TP濕沉降通量8.77 kg/(km2·月)的3.3倍.

根據(jù)大氣TP干、濕沉降通量統(tǒng)計(jì)結(jié)果，確定各月大氣TP干、濕沉降通量比例關(guān)系，繪制大氣TP干、濕沉降通量比例月變化曲線. 由圖5可見，2014年1-6月干沉降遠(yuǎn)大于濕沉降，TP干沉降通量占總沉降通量的55.15%～97.92%. 1-6月庫區(qū)降水量小，月降水日數(shù)為11 d以內(nèi)，干旱少雨，大風(fēng)天氣居多，因此大氣TP沉降以干沉降為主. 7-9月濕沉降明顯大于干沉降. 7-9月進(jìn)入了一年中的多雨季節(jié)，月降水日數(shù)為12～14 d，且降水不連續(xù)，降雨短暫結(jié)束后，受大風(fēng)天氣的影響，空氣中的附著含磷營養(yǎng)鹽的飄塵、粉塵濃度開始恢復(fù)，伴隨著降水強(qiáng)度的增大，水庫大氣TP沉降以濕降塵為主，TP濕沉降通量占總沉降通量的63.02%～76.28%. 10-12月降水量明顯減少，月降水日數(shù)少于5 d，受西伯利亞寒流的影響，大風(fēng)天氣明顯增多，大氣TP沉降以干沉降為主. 2014年大河口水庫全年TP沉降以干沉降為主，TP月平均干、濕沉降通量分別占總沉降通量的60.79%和39.21%，TP月平均干沉降通量占總沉降通量的比例是濕沉降通量占總沉降通量比例的1.55倍，這顯然與翟水晶等對我國南部太湖梅梁灣地區(qū)研究得到的TP平均干沉降通量占總沉降通量為51.3%、濕沉降占48.7%的結(jié)論有較大差異[12]. 這可能與我國南北部氣候差異顯著有關(guān)，北部地區(qū)干旱少雨，植被覆蓋度低，地表沙土裸露，春、秋季節(jié)風(fēng)沙大，易產(chǎn)生沙塵暴，冬季采暖燃燒礦物燃料，含磷礦物質(zhì)的沙塵、粉塵等造成研究區(qū)TP干沉降通量較高，而南方地區(qū)氣候濕潤，年內(nèi)降雨量大，降雨連續(xù)而集中，受雨水沖刷將大氣中吸附磷物質(zhì)的灰塵降落至地面或水域，引起南方地區(qū)出現(xiàn)濕沉降通量明顯高于干沉降通量的現(xiàn)象[15,23-24].

圖5 大河口水庫大氣TP干、濕沉降通量比例Fig.5 Monthly variation of dry and wet deposition flux proportions of atmospheric TP in Dahekou Reservoir area

2.3 大氣TP濕沉降通量與降水量的關(guān)系

大氣降塵中TP濕沉降通量與年內(nèi)各月降水量的分配密切相關(guān). 大河口水庫大氣TP濕沉降通量隨時(shí)間變化規(guī)律與降水量各月分配規(guī)律基本相吻合，二者呈顯著線性正相關(guān)關(guān)系(R2=0.8119). 最低值均出現(xiàn)在降水量最小的1月，最高值均出現(xiàn)在降水量較大的8月(圖6). 主要由于1月受西伯利亞寒流的影響為全年降水量最小月，隨著季節(jié)的交換更替，氣溫升高，8月雨季降水量驟增，而水庫周邊農(nóng)牧民以畜牧業(yè)和種植業(yè)為主，8月農(nóng)業(yè)活動最強(qiáng)，馬鈴薯、玉米等農(nóng)作物處于快速生長期，農(nóng)田施肥量劇增，農(nóng)田化肥中的含磷營養(yǎng)鹽隨高溫?fù)]發(fā)和揚(yáng)塵進(jìn)入大氣環(huán)境，最終通過降雨沖刷降落至地面或水域.

圖6 大河口水庫大氣TP月濕沉降通量與降水量的關(guān)系Fig.6 Relationship between monthly wet deposition flux of TP and monthly precipitation in Dahekou Reservoir area

2.4 大氣TP干、濕沉降入庫污染負(fù)荷分析

采用2014年1-12月大河口水庫TP總沉降通量，結(jié)合對水庫各月水面面積統(tǒng)計(jì)，可估算通過大氣沉降入庫的TP污染負(fù)荷量(表2).

表2 2014年大氣TP沉降輸入大河口水庫污染負(fù)荷量的估算結(jié)果

Tab.2 Estimated results of TP pollution load of Dahekou Reservoir from atmospheric deposition in 2014

指標(biāo)1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年沉降通量/(kg/(km2·月))12．279．2616．1742．8025．1919．5129．5939．1129．1040．0220．466．32面積/km22．332．522．362．582．662．732．162．412．892．332．312．40TP負(fù)荷量/t0．0290．0230．0380．1110．0670．0530．0640．0940．0840．0930．0470．0150．719

為了與河流入庫TP污染負(fù)荷量進(jìn)行對比，明確大氣沉降對水庫的TP污染貢獻(xiàn)，根據(jù)2014年各月吐力根河、灤河入庫斷面的TP濃度監(jiān)測值，結(jié)合同期大河口水庫管理站提供的兩河入庫徑流資料(考慮入庫河流流量具有瞬時(shí)性，本次估算采用每月每日流量數(shù)據(jù)的平均值統(tǒng)計(jì))，按公式(3)估算河流輸入水庫的TP污染負(fù)荷量， 結(jié)果見表3.

表3 2014年河流輸入大河口水庫TP污染負(fù)荷量的估算結(jié)果

Tab.3 Estimation results of TP pollution loads of Dahekou Reservoir from runoff in 2014

月份時(shí)間/d灤河吐力根河流量/(m3/s)入庫TP濃度/(mg/L)TP負(fù)荷量/t流量/(m3/s)入庫TP濃度/(mg/L)TP負(fù)荷量/t兩河入庫TP總負(fù)荷量/t1月310．0550．190．0280．0290．150．0120．0402月280．0500．160．0190．0270．130．0080．0283月310．0710．140．0270．0310．150．0120．0394月300．1030．250．0670．0340．220．0190．0865月310．1260．320．1080．0380．300．0310．1396月300．1080．300．0840．0370．280．0270．1117月310．1180．290．0920．0520．250．0350．1268月310．1660．620．2760．0470．440．0550．3319月300．1810．530．2490．0540．390．0550．30310月310．1830．140．0690．0510．130．0180．08611月300．1010．180．0470．0340．160．0140．06112月310．0670．220．0390．0310．180．0150．054合計(jì)1．1040．3011．405

由表2和表3可見，2014年通過大氣沉降輸入大河口水庫的TP污染負(fù)荷量為0.719 t. 同年兩河入庫TP負(fù)荷總量為1.405 t，其中灤河入庫TP負(fù)荷量為1.104 t，吐力根河入庫TP負(fù)荷量為0.301 t. 大氣TP沉降污染負(fù)荷占河流輸入水庫TP污染負(fù)荷的51.17%. 由此可見，大氣TP沉降對水庫的貢獻(xiàn)率甚至比河流徑流輸入還高，這與楊龍?jiān)萚10]研究得到的2012-2013年我國南部地區(qū)太湖水面接受大氣TP沉降污染占環(huán)湖河道輸入量的比值為46.2%的研究結(jié)論有所不同，這主要與大河口位于我國北方地區(qū)，降雨偏少，干沉降是大氣輸入TP的主要方式，且與入庫河流灤河上游淀粉廠排污和煤化工廠排污廢水TP含量有直接關(guān)系；另一方面河流徑流水體中磷濃度較低，而大氣降塵中攜帶的含磷礦物質(zhì)的輸入成為水庫磷污染物的主要途徑.

為了進(jìn)一步對比大氣和河流兩種途徑對水庫磷污染的貢獻(xiàn)，并了解各自的變化規(guī)律，根據(jù)表2和表3，得到兩種途徑的TP貢獻(xiàn)率(圖7). 大氣沉降入庫TP污染負(fù)荷量對水庫TP總負(fù)荷量的影響較大，尤其是春季(3-5月)，沙塵暴天氣頻發(fā)，通過大氣沉降途徑對水庫TP污染負(fù)荷量的貢獻(xiàn)率達(dá)到了32.60%～56.31%，是水庫磷營養(yǎng)鹽的主要輸入途徑，磷作為水體富營養(yǎng)化的限制因子，大氣沉降TP輸入對水庫藻類的發(fā)育起到了至關(guān)重要的作用，也是夏、秋季節(jié)水庫出現(xiàn)重富營養(yǎng)化的直接誘因. 夏季(6-8月)，迎來了降雨高峰期，入庫河流進(jìn)入汛期，豐水期水庫地表徑流入庫TP的貢獻(xiàn)率達(dá)到了66.40%～77.88%，在藻類大量繁殖的夏季，地表徑流攜帶的磷營養(yǎng)鹽會促使藻類大量生長，加劇了大河口水體的富營養(yǎng)程度. 秋季(9-11月)，受季風(fēng)氣候的影響，風(fēng)沙揚(yáng)塵天氣增多，降雨量開始減少，河流輸入水庫TP貢獻(xiàn)率為48.15%～78.31%，同期大氣沉降入庫TP貢獻(xiàn)率為21.69%～51.85%，河流輸入和大氣沉降共同成為水體TP營養(yǎng)鹽輸入的主要途徑. 冬季(12-2月)，氣溫降低，水庫處于冰封期，由于水庫冰面的阻隔作用，大氣沉降TP入庫污染負(fù)荷量和對水庫TP貢獻(xiàn)率比重雖然較大，但不會對冬季水庫TP濃度產(chǎn)生直接影響，河流徑流成為影響和控制水庫磷營養(yǎng)鹽含量的主要途徑.

圖7 大河口水庫兩種途徑TP貢獻(xiàn)率的月變化規(guī)律Fig.7 Monthly variation of contribution rates of two phosphorus loading paths in Dahekou Reservoir

3 結(jié)論

1)受我國北方地區(qū)春季沙源起塵，秋季農(nóng)田施肥及沙源區(qū)典型氣候特征的影響，2014年大河口水庫TP月干沉降通量變化趨勢呈雙峰型特征，表現(xiàn)為春、秋兩季TP月干沉降通量高于夏、冬季. 大河口水庫全年TP沉降以干沉降為主，干、濕沉降通量分別占總沉降通量的60.79%和39.21%. TP濕沉降通量與降水量變化關(guān)系緊密，二者呈顯著線性正相關(guān).

2)受季風(fēng)和年內(nèi)降水分配極不均勻等氣候條件的影響，大河口水庫TP總沉降通量變化范圍為6.32～42.80 kg/(km2·月)，平均值為22.96 kg/(km2·月). 全年各月TP干沉降通量變異系數(shù)為0.60，濕沉降通量變異系數(shù)為1.00. TP月干沉降通量值年內(nèi)各月相對變異小，而月濕沉降通量受年內(nèi)各月降雨分配極不均勻的影響，變異特征顯著.

3)與我國南方湖泊水庫磷沉降污染特征不同，北方沙源區(qū)水庫大氣干、濕沉降成為輸入水庫總磷來源的主要途徑，大氣TP沉降入庫污染負(fù)荷占同期河流輸入水庫TP污染負(fù)荷的51.17%，比河流磷營養(yǎng)鹽輸入對水庫的污染貢獻(xiàn)率略高，對水庫富營養(yǎng)化的貢獻(xiàn)及帶來的水環(huán)境問題不容小視.

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Pollution characteristics of atmospheric dry and wet phosphorus deposition on a reservoir in sand source areas of Beijing-Inner Mongolia

LU Junping， MA Tailing**， LIU Tingxi， ZHANG Xiaojing & YU Shuyu

(WaterConservancyandCivilEngineeringCollege,InnerMongoliaAgriculturalUniversity,Hohhot010018,P.R.China)

To illustrate pollution characteristics of atmospheric dry and wet phosphorus deposition of reservoir in the typical sand source area and their contribution to the water phosphorus pollution in order to provide scientific basis for governance of the reservoir eutrophication, we set 12 atmospheric precipitation monitoring sites along the reservoir shore in 2014 in Dahekou Reservoir area in sand source areas of Beijing-Inner Mongolia, and collected dry and wet sedimentation samples to determine concentration of total phosphorus (TP) in dry and wet subsidence and to calculate the yearly and monthly fluxes and the annual storage of TP loading. The results showed that atmospheric TP dry and wet deposition had significantly seasonal differences in the study area. The TP dry deposition flux ranged between 4.89-35.76 kg/(km2·month)in the year, and was mainly concentrated in the spring (April) and autumn (October). The maximum of TP dry deposition flux appeared in the most serious sandstorm month of spring (April). Wet deposition was mainly concentrated in the summer (June to August). The maximum of TP wet subsidence flux appeared in the largest rainfall month (August), and its value was 28.88 kg/(km2·month). The TP wet subsidence flux was significantly positively related with rainfall. Atmospheric pollutant load of TP subsidence storage was 0.719 t in 2014, and the ratio of TP pollution load of both Luan River and Tuligen River storage was 51.17% in the same period. They have become one of the important source term of influencing and restricting the phosphorus nutrient levels in Dahekou Reservoir.

Sand source areas of Beijing-Inner Mongolia；Dahekou Reservoir；total phosphorus；dry deposition；wet deposition

*國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51369020,51669023)和內(nèi)蒙古自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2012MS0614)聯(lián)合資助. 2016-03-14收稿; 2016-05-14收修改稿. 盧俊平(1977～)，男，副教授; E-mail: ljpcau@163.com.

*通信作者; E-mail: nmg-hippo@163.com.

J.LakeSci.(湖泊科學(xué))， 2017， 29(1)： 127-134

DOI 10.18307/2017.0114

?2017 byJournalofLakeSciences