沉積物中磷素對(duì)水體富營養(yǎng)化影響的研究

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1、沉積物中磷素對(duì)水體富營養(yǎng)化的研究摘要：英文摘要：磷在水體營養(yǎng)元素循環(huán)中占有極重要的地位，是水體富營養(yǎng)化的主要控制因子之一.水體中磷的來源可分為外源性磷和內(nèi)源性磷.沉積物是水體中磷的重要蓄積庫，沉積物中的磷遷移轉(zhuǎn)化過程直接影響著上覆水體富營養(yǎng)化過程.磷在沉積物中的形態(tài)十分復(fù)雜，磷形態(tài)轉(zhuǎn)化是控制沉積物-水界面間磷循環(huán)的主要因子［1～4］.在已有沉積物磷形態(tài)研究中，往往把磷分為交換態(tài)磷、鐵鋁態(tài)磷、鈣鎂態(tài)磷、有機(jī)態(tài)磷和殘余態(tài)磷，即把有機(jī)磷作為一個(gè)整體.然而有越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)磷在沉積物中的含量可以占到總磷的20%～80%［5,6］，其作用不可忽視.沉積物釋磷量大小不僅與沉積物有機(jī)磷含量有關(guān)［7

2、］，有機(jī)磷活性也是決定有機(jī)磷在沉積過程中礦化為無機(jī)磷的關(guān)鍵因素，直接影響上覆水質(zhì)的營養(yǎng)狀況，在整個(gè)水域中起重要作用.按照活性可將有機(jī)磷分為活性有機(jī)磷、中活性有機(jī)磷和穩(wěn)性有機(jī)磷.有機(jī)磷形態(tài)受到各種因素影響，包括溫度、pH值、有機(jī)質(zhì)等，但是有機(jī)質(zhì)是最重要的［8,9］目前針對(duì)沉積物有機(jī)磷的研究較少，尤其缺乏對(duì)有機(jī)磷活性方面的認(rèn)識(shí)。本實(shí)驗(yàn)選擇了我國不同地區(qū)7個(gè)典型湖泊，采用Ivannoff等的連續(xù)提取方法對(duì)沉積物有機(jī)磷進(jìn)行了分級(jí)提取，研究不同流域特征、生態(tài)結(jié)構(gòu)、污染程度的湖泊沉積物中有機(jī)磷形態(tài)分布特征，分析有機(jī)磷分級(jí)組分與其它指標(biāo)的關(guān)系，探討有機(jī)磷組分與生物有效性和湖泊富營養(yǎng)化的關(guān)系.1、材料與方法

3、1.1湖泊概況及樣品采集在我國不同地區(qū)選擇7個(gè)不同流域特征、生態(tài)結(jié)構(gòu)、污染程度的湖泊.其中，東部平原湖區(qū)選擇富營養(yǎng)化湖泊巢湖，延中線在東西湖區(qū)不同污染區(qū)域設(shè)置4個(gè)采樣點(diǎn);云貴高原湖區(qū)選擇富營養(yǎng)化湖泊杞麓湖，中營養(yǎng)湖泊程海，貧營養(yǎng)湖泊瀘沽湖，分別設(shè)置2～3個(gè)采樣點(diǎn);青藏高原湖區(qū)選擇青海湖，在典型區(qū)域設(shè)置2個(gè)采樣點(diǎn);蒙新高原湖區(qū)選擇草型湖泊烏梁素海和呼倫湖，分別在典型區(qū)域設(shè)置2個(gè)采樣點(diǎn).2009年7～12月用彼得森采泥器采集湖泊表層沉積物樣品，裝在密封袋中，用干冰覆蓋低溫密閉保存，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后經(jīng)超低溫冷凍干燥后研磨過100目篩，密封后冷藏保存待分析用.1.2樣品分析1.2.1理化性質(zhì)分析稱取2份

4、0.5g沉積物樣品，對(duì)其中一份進(jìn)行灰化(500℃下灰化2h)，經(jīng)酸提取后(1mol/LHCl提取16h)，采用鉬銻抗比色法測(cè)定TP含量;另一份直接經(jīng)酸提取(1mol/LHCl提取16h)后采用鉬銻抗比色法測(cè)定無機(jī)磷(Pi)含量，最后由TP和Pi相減獲得總有機(jī)磷(Po)的含量.有機(jī)質(zhì)的含量根據(jù)沉積物在500℃下(煅燒2h)的燒失量計(jì)算。1.2.2沉積物有機(jī)磷的分級(jí)連續(xù)提取沉積物有機(jī)磷分級(jí)連續(xù)提取析參照Ivannoff等的土壤Po分級(jí)的方法，將沉積物中Po分為3種形態(tài):①活性Po，用0.5mol/LNaHCO3(pH8.5)萃取16h.然后分別取2份上清液一份測(cè)定TP，另一份測(cè)定Pi，Po的含量

5、計(jì)算為溶液TP減去Pi;②中活性Po，先用1mol/LHCl，后用0.5mol/LNaOH萃取.0.5mol/LNaOH提取液中包括一部分中活性Po(fulvicacid-Po)和一部分非活性Po(humicacid-Po).用濃鹽酸酸化0.5mol/LNaOH提取液到pH=0.2，然后胡敏酸沉淀，富里酸仍然留在溶液里.離心測(cè)定上清液中的Po為fulvicacid-Pohumicacid-Po通過0.5mol/LNaOH提取液中Po扣除fulvicacid-Po而得;③非活性Po，包括humicacid-Po和殘?jiān)鼞B(tài)有機(jī)磷(residualPo.0.5mol/LNaOH提取后的殘?jiān)?jīng)去離子水

6、沖洗，移入坩鍋中在550℃下灰化1h，再用1mol/LH2SO4振蕩萃取24h后測(cè)定溶液中磷的濃度即為residualPo.實(shí)驗(yàn)中對(duì)所有樣品均取3份平行測(cè)定并取其平均值實(shí)驗(yàn)誤差<5%.Po的回收率以分級(jí)提取各組分中Po之和與總Po的比值計(jì)算.2結(jié)果與討論2.1沉積物特性7個(gè)湖泊表層沉積物的化學(xué)組分含量見下表1瀘沽湖沉積物中TP的含量最高，超1300mg/L，其它6個(gè)湖泊沉積物TP含量處于500～1300mg/kg，平均含量順序依次為杞麓湖>巢湖>呼倫湖>程海>烏梁素海>青海湖.沉積物中磷的形態(tài)以Pi為主，Pi含量范圍為324.87～1218.56mg/kg，占TP的58.1%～87.8%;P

7、o含量范圍為70.71～463.92mg/kg，其中瀘沽湖Po最高，平均420.11mg/kg，烏梁素海和呼倫湖最低，平均分別為95.96mg/kg和98.49mg/kg.沉積物中有機(jī)質(zhì)(OM)含量范圍為4.12%～19.54%，OM與Po表現(xiàn)出顯著相關(guān)關(guān)系(R2=0.80，p<0.01)，說明有機(jī)質(zhì)是有機(jī)磷的重要載體.在沉積物中OM和P尤其是Po的生物地球化學(xué)循環(huán)有密切聯(lián)系.Po主要來源于陸源輸入和食物鏈等