湖泊沉積物研究——對水污染說NO！

湖泊是陸地水圈的重要組成部分，與大氣圈、生物圈和岩石圈有不可分割的密切關係，是地球各圈層相互作用的重要連接點。湖泊經歷了漫長的地質歷史時期，其連續的沉積過程使沉積物保存著豐富而連續的信息，加上相對較高的沉積速率，使湖相地層可提供區域環境、氣候和典型事件的高解析度連續記錄，從而成為全球氣候及環境變化研究的重要載體。因此，通過對湖泊沉積物氮磷沉積過程與流域間關係的研究，能夠為約束流域人類生產、生活方式提供科學參考，進而為協調和平衡流域發展和湖泊保護間關係發揮重要指導作用。

富營養化是世界湖泊所面臨的最嚴重的水環境問題，是人類持續干擾等導致湖泊生態系統退化的必然結果。而沉積物作為氮磷重要的「源」和「匯」，在沉積過程中按照一定的時間序列記錄了氮磷累積過程，能夠較為準確地反映不同歷史時期流域人類活動強度及方式等變遷。因此，湖泊沉積物氮磷累積過程與流域演變關係研究是揭示富營養化進程、機制及通過合理人類活動修復富營養化湖泊生態環境等的關鍵節點。

我國經過30 余年改革開放，工業化、城市化和社會經濟發展取得了舉世矚目的成就。然而，在水環境方面則為此付出了巨大代價，我國已經成為全球湖泊富營養化最為嚴重的國家之一。一方面，為應對灌溉、發電、航運及防洪等需求，近幾十年對河流湖泊進行了工程改造。據統計從新中國成立以來，我國建成各種類型水庫超過10 萬座，使湖泊與江河自然水力聯繫被大壩或涵閘阻斷，一些洄遊性物種瀕危或消失，水生生物多樣性下降，湖泊環境凈化與水量調節等生態服務功能不斷退化。如近年來，鄱陽湖水文情勢發生了較大變化，由此導致豐水期高水位持續時間縮短，枯水期時間提前，且出現頻率增加。鄱陽湖與長江江湖關係變化引起的枯水期低水位時間提前，水位降低，且持續時間延長，打亂了鄱陽湖固有的水文節律。低枯水位鄱陽湖水面減小，濕地萎縮，生物量下降等水生態環境問題日益突出。與此同時，水文情勢是影響沉積物氮磷含量、形態和組成的重要因素，其變化會引起水體溶解氧，溫度，pH 值，水體擾動強度，表層沉積物物理、化學和生物作用等的改變，致使表層沉積物氮磷向上覆水的釋放風險增大，進而對湖泊水質產生威脅。因此，研究不同水文狀況下沉積物氮磷含量、形態和生物有效性，對於認識水文狀況變化下湖泊表層沉積物氮磷釋放風險及建立沉積物江湖關係變化對通江湖泊（如鄱陽湖、洞庭湖）水質影響具有重要意義。流域經濟社會發展引起用水量及入湖污染氮磷負荷增加導致水質惡化，湖泊生態系統受損。通過對湖泊沉積物環境指標的研究，可以較準確地揭示流域污染負荷、人類活動方式及強度等變化。

我國流域社會經濟發展與湖泊富營養化關係示意圖

因此，研究湖泊沉積物氮磷累積特徵可以較好地反演湖泊環境變化與流域人類活動之間的關係。另外，不同湖泊之間不僅在成因和發育階段等方面差異明顯，其沉積物的氮磷來源、沉積速率、水動力條件及理化因子等也均有顯著差異，該差異導致湖泊沉積物氮磷的累積表現出顯著差異。因此，通過對比分析不同污染類型湖泊氮磷累積的差異性，能夠更為深入地反映湖泊沉積物氮磷與流域發展間的關係。

因此，研究我國湖泊沉積物氮磷累積特徵及其與流域演變間的關係，對於湖泊資源的合理開發和利用以及解決我國當前日益嚴重的湖泊富營養化和水污染等環境問題具有重要的意義。通過對不同湖區及典型湖泊的對比研究，並總結其湖泊沉積物氮磷累積等與人類活動之間聯繫的規律，可以為國家層面和區域性的湖泊環境整治、湖泊資源開發與管理提供依據。

本文由李文超摘編自王聖瑞、倪兆奎等著《湖泊沉積物氮磷與流域演變》（北京：科學出版社，2016.10）一書第2章，內容略有刪節改動。

ISBN：978-7-03-050214-8

鑒於近 30 年我國社會經濟快速且不均衡發展對湖泊環境所產生的影響，本專著圍繞湖泊沉積物氮磷生物地球化學與流域演變間關係問題，分別從典型湖泊（鄱陽湖）到重點湖區（長江中下游湖區），再到不同湖區比較（長江中下游湖區與雲貴高原湖區）三個層面，針對江湖關係變化與入湖污染負荷增加等我國湖泊流域重要變化，探究湖泊沉積物氮磷生物地球化學與流域演變間關係，試圖建立湖泊水環境演變與流域發展間的關聯，為確定適合我國湖泊保護的流域發展模式提供科學依據。

本專著可供從事湖泊學、生物地球化學、流域發展、環境化學、環境管理以及水利管理等部門的研究人員、管理人員和大專院校師生等參考。

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