吳姍姍 楊浩

摘要 以滇池流域雙龍庫(kù)區(qū)為研究靶區(qū)，對(duì)水庫(kù)0～70 cm深沉積物柱進(jìn)行放射性核素、營(yíng)養(yǎng)鹽及碳穩(wěn)定性同位素的分析，結(jié)合定年結(jié)果及人類活動(dòng)歷史變化，解析沉積物中營(yíng)養(yǎng)鹽歷史演變及其對(duì)人類活動(dòng)的響應(yīng)，追溯沉積物有機(jī)質(zhì)來(lái)源，進(jìn)行有機(jī)污染的評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，210Pbex比活度隨深度增加呈現(xiàn)衰減趨勢(shì)并具有一定的負(fù)向指數(shù)擬合關(guān)系，而沉積速率略有波動(dòng)整體呈上升趨勢(shì)，記錄了雙龍地區(qū)1860年以來(lái)的沉積歷史。沉積柱中各營(yíng)養(yǎng)鹽濃度分別為總氮（TN）為0.58×103～4.54×103 mg/kg;總磷（TP）為0.12×103～0.55×103 mg/kg;總有機(jī)碳（TOC）為0.49%～4.34%。剖面變化趨勢(shì)均呈自上而下遞減，沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽濃度的增加與不同時(shí)期人類活動(dòng)密切相關(guān)，反映了建庫(kù)前后人為活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境演變的影響。根據(jù)C/N（4.39～9.57）和δ13C（-24.96‰～-21.36‰）兩者結(jié)果可以推斷有機(jī)質(zhì)來(lái)源為陸生C3植物與內(nèi)源混合輸入。利用有機(jī)指數(shù)和有機(jī)氮指標(biāo)評(píng)價(jià)沉積物污染的歷史變化，表明雙龍水庫(kù)20世紀(jì)60年代后始終存在有機(jī)氮污染。且隨著近年人類活動(dòng)加劇，有機(jī)指數(shù)和有機(jī)氮增加，水質(zhì)惡化嚴(yán)重。

關(guān)鍵詞 雙龍水庫(kù);沉積物;營(yíng)養(yǎng)鹽;穩(wěn)定同位素;污染狀況評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào) X 52? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A? 文章編號(hào) 0517-6611（2021）23-0110-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.23.029

Historical Reconstruction and Source Analysis of Nutrient Deposits over the Past 100 Years in Dianchi Lake Basin

WU Shan-shan1，2， YANG Hao2

（1.College of Environment and Art， Wuxi Open University， Wuxi，Jiangsu 214011;2. School of Geography， Nanjing Normal University， Nanjing， Jiangsu 210023）

Abstract In this study， the sediment samples collected from the Shuanglong Reservoir were analyzed for the concentrations of 210Pbex， 137Cs， total organic carbon （TOC）， total nitrogen （TN）， total phosphorus （TP） and stable isotopes （δ13C）. The distribution characteristics with depth and impact factors were discussed. The level of organic pollution in studied area， sources of organic matter and nitrogen were analyzed. Results showed that the 210Pb concentration decreased with depth and a negative exponential curve fitting （R2=0.520） was found. The accumulation rate presented an increase trend and being affected by human activities significantly. The concentration of TN was between 0.58×103 and 4.54×103 mg/kg. The TP concentration ranged from 0.12×103 to 0.55×103 mg/kg. The TOC concentration was within 0.49% to 4.34%. The nutrient contents were much higher in the surface layers （0-15 cm） and decreased with depth. The increase in nutrient concentrations were closely related to the intensive human activities. The results of C/N and δ13C suggested that endogenous plankton and terrestrial C3 plants might be the main source of sedimentary OM. The pollution index evaluation was also applied in the Shuanglong Reservoir. According to the results of organic index and organic nitrogen index， the historical changes in pollution states have been revealed. Through the organic nitrogen index， it stayed level IV， reflecting the serious organic nitrogen pollution level in the Shuanglong Reservoir. Moreover， the tendency towards worsening environmental pollution recently， with the intensifying human activities.

Key words Shuanglong Reservoir;Sediment;Nutrients;Carbon isotope;Pollution evaluation

基金項(xiàng)目 中國(guó)博士后科學(xué)基金（2018M632084）;國(guó)家自然科學(xué)基金（41703099）;“停課不停學(xué)”教學(xué)發(fā)展專項(xiàng)（TKBTX021）。

作者簡(jiǎn)介 吳姍姍（1989—），女，江蘇無(wú)錫人，講師，博士，從事沉積物污染控制及環(huán)境演變研究。

收稿日期 2020-11-04;修回日期 2021-03-18

水體顆粒物由于物理、化學(xué)和生物作用的共同影響，下沉堆積，逐漸在水體底部形成沉積物。沉積物是水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的重要蓄積庫(kù)，在養(yǎng)分循環(huán)和富營(yíng)養(yǎng)化過(guò)程中起著重要的作用。在一定條件下，沉積物中的營(yíng)養(yǎng)鹽有可能加速上覆水體富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)程，延遲水環(huán)境修復(fù)效果。因此對(duì)沉積物的研究具有重要意義。高分辨率的沉積物記錄了人類活動(dòng)及自然活動(dòng)的演變過(guò)程，對(duì)湖泊、海洋、河口及水庫(kù)沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽及污染的研究也逐漸深入[1-4]。水庫(kù)作為半自然半人工的特殊水體，其水生生態(tài)系統(tǒng)、水動(dòng)力特征等均與普通湖泊存在較大差異[5]，具有一定研究?jī)r(jià)值。尤其是小流域內(nèi)的水庫(kù)沉積物能較為敏感地反映人類活動(dòng)歷史演變對(duì)水體狀態(tài)的影響。近年來(lái)隨著昆明市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快，受工業(yè)廢水和城市生活污水及農(nóng)田尾水的影響，滇池水質(zhì)惡化[6-8]。雙龍水庫(kù)作為滇池流域典型的中小型水庫(kù)，富營(yíng)養(yǎng)化程度同樣日趨嚴(yán)重，水生生態(tài)系統(tǒng)失衡。因此，筆者借助137Cs、210Pb放射性同位素計(jì)年，確定研究區(qū)域近百年來(lái)的沉積序列，估算現(xiàn)代沉積速率，探討營(yíng)養(yǎng)鹽污染歷史，結(jié)合碳同位素追溯有機(jī)質(zhì)來(lái)源，探究了人類活動(dòng)對(duì)沉積環(huán)境的影響，同時(shí)為區(qū)域環(huán)境治理提供參考和依據(jù)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和科學(xué)價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

雙龍水庫(kù)為云南省滇池入湖河流東大河上一座中型水庫(kù)，也是滇池流域七大縣級(jí)以上水庫(kù)之一。水庫(kù)建成于1956年，流域面積約66 km2，庫(kù)容為1.22×107 m3，水庫(kù)水位年際變化為12～27 m，其庫(kù)水透明度為3.3～5.6 m，pH為7.2～7.8。周邊主要河流有古城河、東大河、柴河、大河、南沖河，這些河流大多注入滇池，屬金沙江水系。所在地區(qū)7—9月為雨季，年平均降雨量987.1 mm，年平均溫度14.2 ℃，屬于低緯度高原亞熱帶季風(fēng)氣候。主要植被以亞熱帶常綠闊葉林、云南松林為主，森林覆蓋率可達(dá)16.13%。流域內(nèi)沉積物類型主要為沉積物為地帶性黏性紅壤，較為肥沃，是當(dāng)?shù)厮?、小麥、蠶豆、油菜、煙草、玉米、雜豆等糧食作物的主要產(chǎn)地。雙龍水庫(kù)自建成以來(lái)，沉積環(huán)境受小流域內(nèi)人類活動(dòng)影響較大，近年來(lái)其周邊水源涵養(yǎng)林嚴(yán)重不足，頻繁的人類活動(dòng)，加劇了水體流失，自然生態(tài)帶銳減，生態(tài)系統(tǒng)破壞嚴(yán)重。長(zhǎng)期以來(lái)污染物及泥沙碎屑通過(guò)徑流進(jìn)入雙龍水庫(kù)，導(dǎo)致水庫(kù)沉積物污染嚴(yán)重，沉積環(huán)境惡化[7-8]。

1.2 樣品采集與處理

水庫(kù)北部為入庫(kù)區(qū)，存在大量入庫(kù)河流，水體流速較高，沉積環(huán)境極其不穩(wěn)定，對(duì)后續(xù)放射性核素定年結(jié)果存在干擾。故選取雙龍水庫(kù)主庫(kù)區(qū)上覆水體流速較低、擾動(dòng)較小的水庫(kù)南部，作為主要采樣區(qū)，上游搬運(yùn)的物質(zhì)大都沉積于此，沉積物淤積豐富。于2012年7月選取南部庫(kù)區(qū)采樣點(diǎn)，采集3個(gè)深度70 cm的平行柱狀樣S1、S2和S3，于采樣現(xiàn)場(chǎng)按1 cm一層進(jìn)行分樣，共分70層。分層樣品放入自封袋中標(biāo)記編號(hào)，于車載冰箱中冷藏，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后超低溫（-40 ℃）保存。經(jīng)前期試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，S1、S2和S3具有相似的營(yíng)養(yǎng)鹽垂向分布且污染水平相似，為避免重復(fù)贅述，故選擇S1為代表進(jìn)行分析（圖1）。

1.3 樣品分析方法

1.3.1 放射性核素測(cè)定。

稱?。?0.0±0.5）g干燥研磨后過(guò)100目篩的沉積柱芯分層樣品裝入塑料容器中，密封20 d，使226Ra和210Pb衰變平衡，然后利用井式高純鍺（HPGe）γ能譜議（EG&ORTEC，GWL-120-15，USA）進(jìn)行放射性核素137Cs和210Pb比活度的測(cè)定。每個(gè)樣品測(cè)量時(shí)間不少于40 000 s。其中137Cs、210Pb的比活度根據(jù)661.6、46.5 Kev處的γ射線譜峰面積直接獲得。大氣中的210Pb通過(guò)干、濕沉降積蓄在沉積物中，部分210Pb因不與其母體226Ra平衡共存，稱為過(guò)剩210Pb（210Pbex），其活度為210Pb的比活度與226Ra比活度的差值[9]。

1.3.2 沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽測(cè)定。

所有樣品稱取濕重，剔除雜質(zhì)后研磨過(guò)200目尼龍篩，用于測(cè)定總氮（TN）、總磷（TP）和總有機(jī)碳（TOC）。TN濃度采用堿性過(guò)硫酸鉀法測(cè)定，TP濃度采用過(guò)硫酸鉀消解鉬酸銨法[10-11]測(cè)定，TOC濃度使用島津TOC儀（TOC-LCSH，島津，日本）測(cè)定[12]。稱取0.02 g冷凍干燥后過(guò)200目篩的樣品放入50 mL具塞比色管中，加入過(guò)硫酸鉀和氫氧化鈉混合氧化劑溶液25 mL，并加水25 mL后，放入高壓蒸汽滅菌器中，120 ℃滅菌30 min。冷卻后取消化液25 mL，利用紫外分光光度計(jì)（UV-3600，島津，日本）在波長(zhǎng)220和275 nm下測(cè)定沉積物TN濃度。取10 mL剩余消化液于25 mL容量瓶中，加入2.5 mL鉬銻抗混合顯色劑后定容，紫外分光光度計(jì)（UV-3600，島津，日本）在波長(zhǎng)660 nm下測(cè)定沉積物TP濃度。稱0.2 g冷凍干燥后過(guò)200目篩的樣品至樣品舟中，TOC儀測(cè)定沉積物TOC濃度。

1.3.3 碳同位素豐度測(cè)定。

將樣品冷凍干燥并研磨過(guò)200目篩，稱取適量處理好的樣品加入過(guò)量0.1 mol/L的HCl，使其充分反應(yīng)至沒(méi)有氣泡冒出（約24 h）以去除碳酸鹽。用去離子水洗至中性后低溫干燥。重新稱取適量的樣品置于小錫舟中，使用Sercon20-22型質(zhì)譜儀（Sercon，UK）分析δ13C值。

2 結(jié)果與分析

2.1 放射性核素垂向分布特征及沉積年代

為重構(gòu)研究區(qū)域環(huán)境演變過(guò)程，建立百年尺度高分辨率的時(shí)間序列，利用放射性核素210Pbex和137Cs聯(lián)合進(jìn)行沉積定年，劃分階段，估算沉積速率。其比活度垂向分布見(jiàn)圖2。由圖2可知，210Pbex比活度隨深度增加，指數(shù)下降，呈較好的負(fù)向指數(shù)擬合關(guān)系（R2=0.52）。以210Pbex的垂向分布特征為依據(jù)，利用210Pbex恒定補(bǔ)給速率定年模式（CRS），對(duì)沉積柱芯樣沉積年代進(jìn)行估算，構(gòu)建剖面年代序列。每層沉積物的年代可通過(guò)計(jì)算得到，計(jì)算公式：

t=λ-1×ln（A0/AX）=X/S（1）

式中，t為某層的沉積年代，λ為210Pb放射性衰變常數(shù)（λ=0.031 14/a），A0為沉積柱芯中210Pbex總累計(jì)輸入量（Bq/cm2），AX為一定深度X以下各沉積層210Pbex的累計(jì)總量（Bq/cm2），S為沉積速率（g/（cm2·a））。根據(jù)公式計(jì)算得到雙龍水庫(kù)沉積柱芯年代序列及沉積速率見(jiàn)圖2。而137Cs比活度垂向分布趨勢(shì)符合經(jīng)典的137Cs大氣沉降特征，幾何深度39 cm處出現(xiàn)明顯峰值6.80 Bq/kg，對(duì)應(yīng)1963年。以此沉積層年代序列作為計(jì)年時(shí)標(biāo)外推其余，所得結(jié)果與210Pbex年代學(xué)模型結(jié)果一致，一定程度支持了此前定年模式的年代學(xué)序列。沉積速率作為綜合評(píng)價(jià)區(qū)域環(huán)境及其變化的重要指標(biāo)，既可以反映沉積環(huán)境的歷史演變，也可以反映近代沉積動(dòng)力以及在自然、人為雙重因素作用下，泥沙入庫(kù)量和流出量的動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程。根據(jù)研究結(jié)果表明（圖2），建庫(kù)以來(lái)除2003—2006年雙龍庫(kù)區(qū)沉積速率呈小幅降低，其余階段沉積速率均呈逐漸增加的趨勢(shì)[0.12～1.60 g/（cm2·a）]，且上升速度不斷增加，平均沉積速率為0.36? g/（cm2·a），較好地反映了雙龍水庫(kù)建立前后的生態(tài)環(huán)境變化。而2002年針對(duì)滇池流域全面展開(kāi)的“退耕還林還草”政策[13]，使得短期內(nèi)滇池小流域植被破壞的情況得到緩解，水土流失情況好轉(zhuǎn)，因此沉積速率也于該時(shí)期有短暫的下降。

2.2 沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽垂直分布特征及分析

沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽（TN、TP和TOC）的濃度剖面分布特征見(jiàn)圖3a。TN含量為0.58×103～4.54×103 mg/kg，平均含量為1.90×103 mg/kg;TP含量為0.12×103～0.55×103 mg/kg，平均含量為0.29×103 mg/kg;TOC含量為0.49%～4.34%，平均含量為1.13%。其中TN與TOC濃度剖面變化趨勢(shì)具有較好的相關(guān)性（R2=0.78），由上而下呈同步遞減的趨勢(shì)，表層含量最高，并隨著沉積物深度的增加，濃度不斷減少，與多數(shù)水體沉積柱芯營(yíng)養(yǎng)鹽變化趨勢(shì)類似[2，14-15]。而TP濃度雖仍整體保持由上而下遞減趨勢(shì)，但相較于TN、TOC其剖面變化波動(dòng)更為劇烈。這可能與磷在沉積物中存在的形式較為復(fù)雜有關(guān)。自然沉積物中磷的來(lái)源除動(dòng)植物殘?bào)w歸還外，還包括沉積物母質(zhì)等。其中，不溶態(tài)磷酸鹽主要累積在沉積物表層，可溶態(tài)磷酸鹽易被沉積物膠體所吸附，且向下淋失量很小[16]。在沉積物形成的過(guò)程中，磷的風(fēng)化、淋溶和富集遷移是由多種因素共同作用的結(jié)果，其中生物富集遷移是影響磷積累的主導(dǎo)因素[17]。因此造成了沉積物磷自表層向下不斷減少的濃度變化。而營(yíng)養(yǎng)鹽的沉積通量是探究人類活動(dòng)對(duì)水庫(kù)沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽累積量變化的重要參考之一。經(jīng)估算得到沉積柱芯中TN、TP和TOC的累積通量（圖3b）可知，近百年來(lái)人為輸入影響下的營(yíng)養(yǎng)鹽累積通量年際變化較大，不同時(shí)期人類活動(dòng)重點(diǎn)及強(qiáng)度不同，結(jié)合定年結(jié)果將其垂向分布劃分為3個(gè)不同的階段。

階段I：1869—1955年，此階段為水庫(kù)建立前的早期階段，人為活動(dòng)對(duì)沉積環(huán)境擾動(dòng)較輕。此階段內(nèi)，TN濃度為0.58×103～2.05×103 mg/kg，平均含量為1.12×103 mg/kg;TOC濃度為0.49%～1.03%，平均含量為0.69%，且營(yíng)養(yǎng)鹽沉積通量維持在較低的水平[< 0.5 mg/（cm2·a）]。維持在較低水平的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度及沉積通量指示了該時(shí)期以自然沉積為主，沉積環(huán)境較為穩(wěn)定。階段II：1956—1999年，TN濃度為1.71×103～2.71×103 mg/kg，平均含量為2.19×103 mg/kg;TOC濃度為1.00%～1.46%，平均含量為1.15%。營(yíng)養(yǎng)鹽濃度逐年增加，與滇池流域城市化進(jìn)程密切相關(guān)，人類活動(dòng)強(qiáng)度不斷加劇。20世紀(jì)60年代，流域內(nèi)開(kāi)展了大規(guī)模的圍湖造田、濫砍濫伐，造成湖面驟減，淤積嚴(yán)重，土壤侵蝕加劇，大量營(yíng)養(yǎng)鹽經(jīng)過(guò)地表徑流、土壤侵蝕等途徑積聚于周邊湖泊水庫(kù)中，導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)鹽沉積通量呈上升趨勢(shì)。至20世紀(jì)90年代，研究區(qū)域工農(nóng)業(yè)進(jìn)入繁榮時(shí)期，伴隨著城鎮(zhèn)化大規(guī)模擴(kuò)張，致使周邊大量工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)尾水和生活污水排入水體，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。大量的人類相關(guān)活動(dòng)導(dǎo)致該階段沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽濃度的不斷增加。第3階段為2000—2010年，該階段TN濃度為1.95×103～4.54×103 mg/kg，平均含量為2.61×103 mg/kg;TOC濃度為1.31%～4.35%，平均含量為1.91%。此階段TN、TOC、TP的沉積通量分別為20世紀(jì)50年代沉積通量的約25、20倍和12倍。究其原因可歸納為2個(gè)方面。首先，該階段沉積物為表層沉積物，富集了大量動(dòng)植物殘?bào)w;加上旅游開(kāi)發(fā)等人類活動(dòng)的影響持續(xù)擴(kuò)大，導(dǎo)致流域內(nèi)土壤侵蝕進(jìn)一步加劇，大量的外源輸入加速了該階段沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽沉積通量的增長(zhǎng)。

2.3 基于C/N及穩(wěn)定性碳同位素的有機(jī)質(zhì)溯源

沉積物有機(jī)質(zhì)對(duì)水環(huán)境中各類污染物質(zhì)的遷移與釋放行為起著重要作用，根據(jù)來(lái)源可以分為以水體生產(chǎn)力本身產(chǎn)生的動(dòng)植物殘?bào)w、微生物等沉積為主的內(nèi)源和外界輸入的顆粒態(tài)、溶解態(tài)有機(jī)質(zhì)的外源兩大類。對(duì)有機(jī)質(zhì)來(lái)源的追溯是間接指示流域環(huán)境變化、實(shí)現(xiàn)區(qū)域環(huán)境治理的重要依據(jù)。而總有機(jī)碳氮比（C/N）常用來(lái)反演水體環(huán)境初級(jí)生產(chǎn)力[15]，追溯沉積物有機(jī)質(zhì)來(lái)源。一般認(rèn)為，來(lái)自底棲和細(xì)菌的有機(jī)質(zhì)具有較低的C/N，為2.6～5.0，當(dāng)有機(jī)質(zhì)來(lái)自新鮮藻類，則C/N略高，為3～8。而陸生維管束植物等高等植物擁有豐富的纖維素和木質(zhì)素，其C/N一般大于20，甚至更高[18-20]。當(dāng)C/N為8～20時(shí)，則通常認(rèn)定沉積物中有機(jī)質(zhì)含量受陸源和內(nèi)源的混合作用。雙龍水庫(kù)沉積物的來(lái)源基本來(lái)自2個(gè)方面：來(lái)自水庫(kù)內(nèi)部水生生物（如沉水植物、漂浮植物、藻類等）的內(nèi)源輸入;以及庫(kù)區(qū)周圍入庫(kù)徑流帶來(lái)的陸生生物的外源輸入。由圖4可知，研究區(qū)域沉積物C/N基本隨著深度的增加呈波動(dòng)上升的趨勢(shì)，其值為4.39～9.57，均值為7.41。早期研究區(qū)域具有較高的初級(jí)生產(chǎn)力，沉積物中有機(jī)質(zhì)主要受內(nèi)源作用影響，內(nèi)源輸入有機(jī)碳含量占優(yōu)勢(shì)。隨著流域內(nèi)人類生產(chǎn)生活的劇增，導(dǎo)致大量陸源有機(jī)質(zhì)輸入，外源輸入有機(jī)質(zhì)所占比例逐漸增加且最終占據(jù)明顯優(yōu)勢(shì)，至表層C/N達(dá)到峰值9.57。因此認(rèn)為，雙龍水庫(kù)有機(jī)質(zhì)來(lái)源的歷史變化由水庫(kù)內(nèi)部生產(chǎn)力逐步向內(nèi)、外源雙重作用演變。

但由于C/N影響因素較多，如降水、沉積物粒徑大小、礦物組成等，而且陸地土壤的C/N也在10左右[15，21-22]。因此，單一按照C/N來(lái)進(jìn)行有機(jī)質(zhì)溯源存在一定的疑慮。故對(duì)沉積物利用δ13C來(lái)進(jìn)一步確認(rèn)沉積物有機(jī)質(zhì)來(lái)源。由于不同植物的光合作用途徑各異對(duì)δ13C的吸收具有選擇性，導(dǎo)致不同來(lái)源有機(jī)質(zhì)呈不同碳同位素特征[23-24]。根據(jù)以往研究結(jié)果表明，陸地C3植物的δ13C特征值通常較C4植物略重，分別為-33‰～-22‰和-19‰～-9‰[23]。CAM植物的δ13C特征值分布較廣，為-30‰～-10‰[25]。內(nèi)源水生植物可以分為三大類：挺水植物、沉水植物和浮游藻類，其δ13C特征值分別為-30‰～-24‰，-20‰～-12‰及-24‰～-12‰[26]。結(jié)合定年結(jié)果可以進(jìn)一步解析雙龍庫(kù)區(qū)沉積物有機(jī)質(zhì)的歷史演變。從圖5可以看出，S1沉積物δ13C的變化為-24.96‰～-21.36‰。其在雙龍水庫(kù)建成前，即38 cm以下，δ13C相對(duì)偏負(fù)且穩(wěn)定，基本維持在-24.96‰～-24.30‰，指示了較為穩(wěn)定的有機(jī)質(zhì)來(lái)源，反映該時(shí)期沉積環(huán)境受人為擾動(dòng)相對(duì)較小。水庫(kù)落成后（0～38 cm），δ13C快速波動(dòng)上升，至21 cm處達(dá)到峰值，可能受研究區(qū)域氣候變化，以及顯著增強(qiáng)的人類活動(dòng)的影響，導(dǎo)致流域內(nèi)大量營(yíng)養(yǎng)鹽和有機(jī)質(zhì)進(jìn)入雙龍水庫(kù)。該時(shí)期陸源C3植物有機(jī)質(zhì)輸入不斷增加，造成δ13C快速上升。同時(shí)，水庫(kù)內(nèi)水生植物的迅速繁殖也使得δ13C值逐漸偏正。雖然14～20 cm處出現(xiàn)δ13C值的短暫下降，但該階段整體呈上升趨勢(shì)，δ13C值為-24.96‰～-21.36‰，沉積物有機(jī)質(zhì)主要來(lái)源為外源有機(jī)質(zhì)輸入（C3植物）。綜合C/N和δ13C兩者溯源結(jié)果可以推斷庫(kù)區(qū)沉積物有機(jī)質(zhì)早期主要由水庫(kù)內(nèi)源輸入（浮游藻類及挺水植物）逐漸演變?yōu)殛懮鶦3植物與內(nèi)源混合輸入。

2.4 污染狀況歷史演變

2.4.1 評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)的確定。

由于目前對(duì)于湖庫(kù)的沉積環(huán)境污染狀況評(píng)價(jià)尚缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)及方法，結(jié)合雙龍庫(kù)區(qū)周邊環(huán)境和國(guó)內(nèi)研究[27-28]，采用有機(jī)指數(shù)和有機(jī)氮的方法（表1）對(duì)研究區(qū)域污染狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。有機(jī)指數(shù)通?？勺鳛樗w沉積物污染狀態(tài)的指標(biāo)，而有機(jī)氮?jiǎng)t通常作為衡量沉積物氮污染程度的重要指標(biāo)。兩者的計(jì)算方法及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：

有機(jī)指數(shù)=有機(jī)碳（%）× 有機(jī)氮（%）（2）

有機(jī)氮（%）=總氮（%）× 0.95（3）

2.4.2 污染情況歷史演變。

根據(jù)公式（2）、（3）計(jì)算得到采樣點(diǎn)有機(jī)指數(shù)和有機(jī)氮的值，有機(jī)指數(shù)平均值為0.204，屬于尚清潔范疇，有機(jī)污染處于III級(jí)。結(jié)合定年結(jié)果可知（圖5），沉積柱芯在時(shí)間序列上始終處于尚清潔的狀態(tài)。從有機(jī)氮指標(biāo)看，該研究點(diǎn)平均有機(jī)氮含量為0.181%，達(dá)IV級(jí)，屬有機(jī)氮污染程度，且隨時(shí)間變化較大。20世紀(jì)50年代前，沉積柱芯有機(jī)氮相對(duì)較小，基本低于1.5%，研究區(qū)域?qū)儆谳^清潔或尚清潔狀態(tài)。隨著20世紀(jì)60年代水庫(kù)周圍人類活動(dòng)日趨劇烈，周邊城鎮(zhèn)持續(xù)擴(kuò)張，人口持續(xù)增長(zhǎng)，工業(yè)農(nóng)業(yè)大規(guī)模發(fā)展，致使大量外源含氮磷有機(jī)物進(jìn)入水體，富集于沉積物中。因此，該階段有機(jī)氮和有機(jī)指數(shù)呈逐步增加的趨勢(shì)，其污染狀態(tài)也逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)氮污染。尤其是1998年以來(lái)，有機(jī)氮由1998年的0.21%增加為2011年的0.43%，有機(jī)指數(shù)由1998年的0.28增加為2011年的1.88，除近年來(lái)降水量急劇減少這一自然因素，推測(cè)其主要原因是人類活動(dòng)的影響，近年來(lái)昆明市人口驟增，滇池流域內(nèi)興建大量勞動(dòng)密集型企業(yè)等人為因素均是導(dǎo)致雙龍水庫(kù)污染狀態(tài)加劇的原因。

3 結(jié)論

（1）根據(jù)CRS模型定年結(jié)果表明，建庫(kù)前（1956年）研究區(qū)域沉積速率較為穩(wěn)定，而建庫(kù)后隨著流域內(nèi)人口劇增，工農(nóng)業(yè)發(fā)展，人為擾動(dòng)加劇，水土流失嚴(yán)重，使沉積速率不斷增加，直至2002年退耕還林的實(shí)施，才有所緩解。

（2）沉積物中TN、TP和TOC濃度垂向變化趨勢(shì)相近，由上而下呈同步遞減的趨勢(shì)，表層含量最高，并隨著沉積物深度的增加，濃度不斷減少，其變化趨勢(shì)與流域內(nèi)人類活動(dòng)強(qiáng)度密切相關(guān)。20世紀(jì)60年代末大量人類活動(dòng)導(dǎo)致沉積物內(nèi)3種營(yíng)養(yǎng)鹽沉積通量不斷增加，有機(jī)指數(shù)和有機(jī)氮也隨之上升，庫(kù)區(qū)內(nèi)富營(yíng)養(yǎng)化程度加劇。

（3）結(jié)合沉積物中C/N比值（4.42～12.05）及δ13C值（-24.96‰～-21.36‰），溯源結(jié)果可以推斷庫(kù)區(qū)沉積物有機(jī)質(zhì)早期主要由水庫(kù)內(nèi)源輸入（浮游藻類及挺水植物）逐漸演變?yōu)殛懮鶦3植物與內(nèi)源混合輸入。

參考文獻(xiàn)

[1] ZHOU P，LI D M，ZHAO L，et al.A 120-year sedimentary record and its environmental implications，in a dated marine sediment core from Daya Bay in the northeastern South China Sea[J].Marine pollution bulletin，2019，145：248-253.

[2] 孫文，王理明，劉吉寶，等.北運(yùn)河沙河水庫(kù)沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽分布特征及其溯源分析[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2019，39（5）：1581-1589.

[3] 朱翔，張敏，渠曉東，等.潘大水庫(kù)表層沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽污染狀況及賦存形態(tài)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2018，29（11）：3847-3856.

[4] NI Z K，WANG S R.Historical accumulation and environmental risk of nitrogen and phosphorus in sediments of Erhai Lake，Southwest China[J].Ecological engineering，2015，79：42-53.

[5] 黃廷林，劉飛，史建超.水源水庫(kù)沉積物中營(yíng)養(yǎng)元素分布特征與污染評(píng)價(jià)[J].環(huán)境科學(xué)，2016，37（1）：166-172.

[6] LI X L，JANSSEN A B G，DE KLEIN J J M，et al.Modeling nutrients in Lake Dianchi（China）and its watershed[J].Agricultural water management，2019，212（1）：48-59.

[7] 王杰，毛建忠，謝永紅，等.2008—2014 年滇池水質(zhì)時(shí)空變化特征分析[J].人民長(zhǎng)江，2018，49（5）：11-15.

[8] HUANG C C，WANG X L，YANG H，et al.Satellite data regarding the eutrophication response to human activities in the plateau lake Dianchi in China from 1974 to 2009[J].Science of the total environment，2014，11（1）：485-486.

[9] 萬(wàn)國(guó)江.現(xiàn)代沉積的210Pb計(jì)年[J].第四紀(jì)研究，1997，17（3）：230-239.

[10] 錢君龍，張連弟，樂(lè)美麟.過(guò)硫酸鹽消化法測(cè)定土壤全氮全磷[J].土壤，1990，22（5）：258-262.

[11] SMART M M，RADA R G，DONNERMEYER G N.Determination of total nitrogen in sediments and plants using persulfate digestion.An evaluation and comparison with the Kjeldahl procedure[J].Water research，1983，17（9）：1207-1211.

[12] 李曉丹，王超.固體進(jìn)樣—土壤中總有機(jī)碳的測(cè)定[J].黑龍江環(huán)境通報(bào)，2011，35（4）：65-66，70.

[13] 王閏平，陳凱.中國(guó)退耕還林還草現(xiàn)狀及問(wèn)題分析[J].水土保持研究，2006，13（5）：188-192.

[14] WANG X L，YANG H，GU Z J，et al.A century of change in sediment accumulation and trophic status in Lake Fuxian，a deep plateau lake of Southwestern China[J].Journal of soils and sediments，2018，18（3）：1133-1146.

[15] 周曉紅，李義敏，周藝，等.鎮(zhèn)江老城區(qū)古運(yùn)河沉積物氮及有機(jī)質(zhì)垂向分布及污染評(píng)價(jià)[J].環(huán)境科學(xué)，2014，35（6）：2148-2155.

[16] 周帆琦，沙茜，張維昊，等.武漢東湖和南湖沉積物中磷形態(tài)分布特征與相關(guān)分析[J].湖泊科學(xué)，2014，26（3）：401-409.

[17] ZHOU Q X，GIBSON C E，ZHU Y M.Evaluation of phosphorus bioavailability in sediments of three contrasting lakes in China and the UK[J].Chemosphere，2001，42（2）：221-225.

[18] CONTRERAS S，WERNE J P，ARANEDA A，et al.Organic matter geochemical signatures（TOC，TN，C/N ratio，δ13C and δ15N）of surface sediment from lakes distributed along a climatological gradient on the western side of the southern Andes[J].Science of the total environment，2018，630：878-888.

[19] 葉華香，臧淑英，肖海豐，等.扎龍濕地表層沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽空間分布特征及評(píng)價(jià)[J].自然資源學(xué)報(bào)，2013，28（11）：1966-1976.

[20] MEYERS P A，LALLIER-VERGS E.Lacustrine sedimentary organic matter records of late Quaternary paleoclimates[J].Journal of paleolimnology，1999，21（3）：345-372.

[21] 王立群，戴雪榮，華珞，等.安徽龍河口水庫(kù)沉積物碳、氮、磷地球化學(xué)記錄及其環(huán)境意義[J].海洋湖沼通報(bào)，2007（4）：59-64.

[22] 陳京，吉力力·阿不都外力，馬龍.賽里木湖沉積物有機(jī)質(zhì)變化特征及其環(huán)境信息[J].冰川凍土，2016，38（3）：761-768.

[23] MCCALLISTER S L，BAUER J E，CHERRIER J E，et al.Assessing sources and ages of organic matter supporting river and estuarine bacterial production：A multiple-isotope（Δ14C，δ13 and δ15N）approach[J].Limnology and oceanography，2004，49（5）：1687-1702.

[24] SCHOUTEN S，KLEIN BRETELER W C M，BLOKKER P，et al.Biosynthetic effects on the stable carbon isotopic compositions of algal lipids：Implications for deciphering the carbon isotopic biomarker record[J].Geochimica et cosmochimica acta，1998，62（8）：1397-1406.

[25] PANCOST R D，BOOT C S.The palaeoclimatic utility of terrestrial biomarkers in marine sediments[J].Marine chemistry，2004，92（1/2/3/4）：239-261.

[26] 冀文豪，郭匿春，徐軍，等.長(zhǎng)江中游淺水湖泊沉積物碳氮同位素特征及其來(lái)源分析[J].水生態(tài)學(xué)雜志，2018，39（6）：8-15.

[27] 劉麗娜，馬春子，張靖天，等.東北典型湖泊沉積物氮磷和重金屬分布特征及其污染評(píng)價(jià)研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2018，37（3）：520-529.

[28] 李苗，臧淑英，張策，等.那什那泡沉積物氮磷有機(jī)質(zhì)污染特征及評(píng)價(jià)[J].地理科學(xué)，2013，33（12）：1531-1536.