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1、底泥中磷釋放的影響因素羅玉蘭，徐穎河海大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院（210098）E-mail：loulan0624@126.com摘要：綜述了水體底泥中磷的化學(xué)形態(tài)以及磷素釋放的影響因素?；瘜W(xué)形態(tài)有水溶性磷、鋁磷、鐵磷、鈣磷、還原態(tài)可溶性磷、閉蓄磷、有機(jī)磷等。磷素釋放的影響因素有：溶解氧、溫度、pH值、磷存在的形態(tài)、微生物作用、沉積物-水界面磷的濃度梯度、鹽度以及擾動(dòng)。這些因素具有關(guān)聯(lián)性。關(guān)鍵詞：底泥化學(xué)形態(tài)磷釋放影響因素1引言P是造成湖泊水質(zhì)富營養(yǎng)化的關(guān)鍵性的限制性因素之一[1]。一般認(rèn)為當(dāng)水體中磷濃度在0.02mg·L-1以上時(shí),對(duì)水體的富營養(yǎng)化就起明顯
2、的促進(jìn)作用[2]。由于近年來大量未經(jīng)處理的生活污水加上農(nóng)業(yè)面源氮磷的大量流失，造成河流尤其是河口富營養(yǎng)化趨勢(shì)的逐年加劇[3-4]。大量的磷在河流等水體中沉積下來，其在適宜的條件下會(huì)重新釋放進(jìn)入水體，從而延續(xù)水體的富營養(yǎng)化過程并加劇了水體的惡化[5-8]。沉積物-水界面是水體和沉積物之間物質(zhì)交換和輸送的重要途徑，沉積物中的磷可能通過有機(jī)質(zhì)的礦化分解作用、鐵氧化物解吸作用和沉積物擾動(dòng)等形式向水體釋放。本文根據(jù)國內(nèi)外研究富營養(yǎng)化水體磷釋放的有關(guān)資料，綜述了水體底泥中磷的化學(xué)形態(tài)以及底泥中磷釋放的影響因素，對(duì)于今后研究水體中磷行為、抑制水體富營養(yǎng)化、改善水質(zhì)具有
3、深遠(yuǎn)的意義及參考價(jià)值。2沉積物中磷的含量和存在形態(tài)沉積物中磷形態(tài)通常分為水溶性磷(Psol)、鋁磷(PAl)、鐵磷(PFe)、鈣磷(PCa)、還原態(tài)可溶性磷、閉蓄磷(Po-p)、有機(jī)磷(Porg)等7種化學(xué)形態(tài)[9]。閉蓄磷表面有一層不溶性的Fe(OH)3或Al(OH)3膠膜,包括一部分PAl和PFe,溶解度極小，含量較小，這部分磷被認(rèn)為是生物不能利用的。水溶性磷和還原態(tài)可溶性磷可以通過物理溶解作用進(jìn)入水體，在沉積物中的含量也不會(huì)太高，但它們是最先被釋放出來的，可以很方便地被水生生物吸收利用[10]。沉積物中P的結(jié)合態(tài)及形態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)化是控制沉積物P遷
4、移和釋放的主要因素。P釋放量是由不同的遷移和轉(zhuǎn)化過程決定的，控制沉積物P遷移（釋放和形態(tài)轉(zhuǎn)化）的環(huán)境參數(shù)的相對(duì)重要性首先取決于沉積物中P的化學(xué)形態(tài)[11]。沉積物釋P量的多少并不與沉積物中的總P量成比例關(guān)系，釋放進(jìn)入間隙水中的P大部分是無機(jī)可溶性P[12，13]。在厭氧釋放過程中，存在著有機(jī)P向無機(jī)P轉(zhuǎn)化，F(xiàn)e-P、Al-P向Ca-P、O-P轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)，沉積物中總P濃度不斷減少，就是P形態(tài)遷移轉(zhuǎn)化動(dòng)態(tài)平衡的結(jié)果[14]。沉積物中釋放的P與Fe-P關(guān)系密切相關(guān)，PFe是沉積物向水體釋磷的主要形態(tài)。曾有人提出用沉積物中P：Fe比例作為表層沉積物P釋放能力的一
5、個(gè)參數(shù)，兩者呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[15]。3水體磷釋放的影響因素3.1溶解氧（DO）底層水體中溶解氧含量（DO）對(duì)沉積物P的釋放起著決定性的作用，底泥首先要消耗溶解氧，降低溶解氧濃度，加速水體進(jìn)入?yún)捬鯛顟B(tài)。厭氧狀態(tài)可大大促進(jìn)P在沉積物的遷移和釋放，而在好氧狀態(tài)下釋放速率遠(yuǎn)小于厭氧釋放速率[16]。兩者差一個(gè)數(shù)量級(jí)[17]。水中的溶解氧會(huì)影響沉積物的氧化還原電位,P釋放對(duì)表層沉積物的氧化還原電位（Eh）的變化非常敏感。當(dāng)表層沉積物Eh較高時(shí)(>350mv)，F(xiàn)e3+與磷酸鹽結(jié)合成不溶的磷酸鐵，可溶性P也被氫氧化鐵吸附而逐漸沉降；而當(dāng)Eh較低時(shí)（<200mv），有助
6、于Fe3+向Fe2+轉(zhuǎn)化，PFe表面的Fe(OH)3保護(hù)層轉(zhuǎn)化為Fe(OH)2,然后溶解釋放，使Fe及被吸附的磷酸鹽轉(zhuǎn)變成溶解態(tài)而析出，沉積物P釋放量增加[18]。研究表明，底質(zhì)所釋放的磷主要為溶解性正磷酸鹽，是水生生物最易吸收的形式，這樣就為大型水生生物和藻類的增殖提供條件，加速其生長(zhǎng)繁殖的速度。而這些死亡后的生物殘?bào)w不能及時(shí)取走，由于微生物分解、腐爛，消耗水中的溶解氧，使水體更加缺氧，這種缺氧的環(huán)境反過來加速底質(zhì)磷的釋放，形成惡性循環(huán)[19]。另外淺水湖泊中高的硝酸鹽濃度可使Fe處于氧化狀態(tài)從而對(duì)沉積物P釋放存在一定的拮抗作用[20]。3.2溫度溫度
7、升高有利于沉積物釋P。沉積物P的釋放因季節(jié)而變化，在冬天釋放量很低，在夏天達(dá)到最大值[21、22]。這是由于溫度升高會(huì)增加沉積物中微生物和生物體的活動(dòng)，促進(jìn)生物擾動(dòng)、礦化分解作用和厭氧轉(zhuǎn)化等過程，導(dǎo)致水-土界面呈還原狀態(tài)，促使Fe3+還原為Fe2+，加速磷酸鹽的釋放。3.3pH值對(duì)非石灰性湖泊沉積物而言，pH在中性范圍時(shí)，沉積物釋P量最??；而升高或降低pH值釋P量成倍的增大，溶解P總的釋放量與pH值呈拋物線（或U型）相關(guān)[23、24]。在pH值較低時(shí)，沉積物釋P以溶解作用為主；而在高pH值時(shí)，體系中OH-可與無定形Fe-Al膠合體中的磷酸根發(fā)生交換，沉積
8、物中P釋放量的增加是因?yàn)樗w中pH影響了磷酸鹽的存在形式。當(dāng)pH為3～7時(shí)，磷主
