1 引言

　　氮(Nitrogen，N)和磷(Phosphorus，P)是重要的生源要素，但也是引起水體富營養(yǎng)化的重要因素，因此，它們是控制富營養(yǎng)化的重要目標(biāo)元素.一般認(rèn)為控制湖泊富營養(yǎng)化的關(guān)鍵在于減少P元素的輸入.然而，試圖通過減少P元素輸入以達(dá)到控制湖泊富營養(yǎng)化的許多實(shí)驗(yàn)都未獲得成功，例如，美國Apopka湖、George湖和Okeechobee湖、中國東湖及日本霞浦湖.因此，N這一基本元素在湖泊富營養(yǎng)化過程中的作用引起了研究者們的廣泛關(guān)注.通過對太湖藻類營養(yǎng)鹽限制的研究發(fā)現(xiàn)，雖然P負(fù)荷的減少具有重要作用，但N負(fù)荷的減少卻可能在本質(zhì)上控制太湖藍(lán)藻爆發(fā)的強(qiáng)度和持續(xù)時間.

　　沉積物作為水體中營養(yǎng)鹽(如N、P)的主要存儲庫，其所含的營養(yǎng)鹽元素在一定條件下可以通過擴(kuò)散、對流和沉積物再懸浮等過程向上覆水體釋放，與上覆水體發(fā)生交換而改變其含量，產(chǎn)生顯著的生態(tài)環(huán)境效應(yīng).太湖屬于淺水湖泊，強(qiáng)烈的風(fēng)浪擾動等使得沉積物與水體營養(yǎng)鹽交換頻繁，能夠快速滿足水華暴發(fā)時藻類對營養(yǎng)鹽的需求，我國學(xué)者在相關(guān)領(lǐng)域開展了大量的研究.

　　目前，關(guān)于太湖沉積物營養(yǎng)元素相關(guān)研究多集中于不同湖區(qū)的空間分布及水體-沉積物界面之間營養(yǎng)元素的生物地球化學(xué)過程，而針對太湖上游入湖河網(wǎng)中沉積物的相關(guān)研究較為欠缺.實(shí)際上，流域水系河流沉積物的理化性質(zhì)和營養(yǎng)鹽賦存形態(tài)對解析太湖湖泊水體營養(yǎng)鹽的來源、河流水系的營養(yǎng)鹽輸運(yùn)過程與能力具有重要的指示作用.由于太湖河網(wǎng)密布，流域土地利用類型多樣、空間異質(zhì)性大，需要足夠數(shù)量的代表性樣點(diǎn)數(shù)據(jù)來分析其污染特征.本研究依靠高密度布點(diǎn)，選取西苕溪水系和宜溧-洮滆水系作為對象，分別代表山區(qū)樹狀和平原網(wǎng)狀兩種典型的入湖河流水系，研究河流沉積物中N元素的形態(tài)、空間分布及其與上覆水體之間的關(guān)系，旨在揭示太湖西部河網(wǎng)的N元素分布規(guī)律，為N污染物源解析及輸運(yùn)過程分析提供基礎(chǔ)資料，研究結(jié)果對太湖流域的水環(huán)境管理也將具有參考價(jià)值.

　　2 材料與方法

　　2.1 研究區(qū)域概況

　　此次研究主要集中在太湖流域的西苕溪水系和宜溧-洮滆水系(圖 1).苕溪分東、西兩支，其中，西苕溪為太湖的主要入湖河流，發(fā)源于浙江省安吉縣和安徽省寧國縣境內(nèi)天目山區(qū)，流經(jīng)安吉縣、湖州市，后與東苕溪匯合于小梅口和大錢口zui終匯入太湖.西苕溪水系年均注入太湖水量為1.89×109 m3，約占太湖年均入湖水量的18%.

 圖1 太湖流域主要入湖水系河流沉積物及水樣采樣點(diǎn)位示意圖 

　　宜溧水系和洮滆水系分別發(fā)源于茅山與蘇浙皖三省交界處的界嶺山地和金壇境內(nèi)茅山東麓.宜溧水系經(jīng)宜興的西氿、團(tuán)氿和東氿3個湖泊后于大浦、長兜港等主要河道匯入太湖.洮滆水系通過漕橋河、太滆運(yùn)河、殷村港、燒香港等東西向的主干河道后匯入太湖竺山灣，同時通過丹金溧漕河、扁擔(dān)河-孟津河、武宜運(yùn)河、錫溧漕河等多條南北向河道與宜溧水系相貫通.因此，宜溧-洮滆水系共同構(gòu)成了太湖湖西區(qū)平原網(wǎng)狀水系，年均注入太湖水量為4.88×109 m3，約占太湖年均入湖水量的50%，也是入湖污染負(fù)荷通量zui大的水系.

　　2.2 水樣、表層沉積物樣品采集與分析

　　對兩個水系的主要支流及匯合區(qū)域進(jìn)行水質(zhì)和表層沉積物采樣點(diǎn)的布設(shè)，共設(shè)定采樣點(diǎn)位102個(圖 1)，并于2014年1月完成沉積物及水樣的采集工作.其中，西苕溪水系采樣點(diǎn)16個，宜溧-洮滆水系采樣點(diǎn)86個.在每個采樣點(diǎn)位使用2.5 L采水器采集水面下0.5 m處水樣1000 mL，低溫下避光保存;用彼德森采泥器隨機(jī)采集2份表層(0~10 cm)沉積物樣品，現(xiàn)場去除貝類、枯枝等雜物后混合均勻并裝入聚乙烯袋密封.采樣結(jié)束后，立即將所有樣品運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室分析.

　　原水樣用于測定總氮(TN)濃度，經(jīng)0.45 μm醋酸纖維濾膜過濾后的水樣用于測定氨氮(NH4+-N)、硝態(tài)氮(NO3--N)和亞硝態(tài)氮(NO2--N)濃度.參照《水和廢水監(jiān)測分析方法》，使用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定TN濃度，水楊酸-次氯酸鹽光度法測定NH4+-N濃度，酚二磺酸分光光度法測定NO3--N濃度，N-(1-萘基)-乙二胺光度法測定NO2--N濃度.

　　沉積物樣品自然風(fēng)干后研磨過100目篩，用于測定TN、NH4+-N和NO3--N含量，沉積物樣品各形態(tài)N含量的計(jì)算均以沉積物干重為基準(zhǔn).采用半微量開氏法測定TN含量，KCl提取-鈉氏比色法測定NH4+-N含量，飽和硫酸鈣提取-紫外分光光度法測定NO3--N的含量.有機(jī)氮(ON)含量為TN與NH4+-N、NO3--N的含量之差.因?yàn)镹O2--N是硝化反硝化反應(yīng)中間體，極不穩(wěn)定，且含量通常很低可忽略，因此，表層沉積物中只分析TN、NH4+-N、NO3--N及ON的含量.

　　采用SPSS 19.0和R軟件等進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，對水系表層沉積物各形態(tài)N含量設(shè)定p<0.05和p<0.01兩種置信度水平進(jìn)行差異的顯著性比較;利用ArcMap 10軟件繪制沉積物各形態(tài)N含量空間分布圖.