鄱阳湖沉积物中磷的赋存形态及分布特征

利用分级提取法对鄱阳湖沉积物进行了磷形态的分级提取和测定,系统研究了沉积物中磷的赋存形态及分布特征.结果表明,鄱阳湖表层沉积物中磷的赋存形态主要包括铁磷(Fe-P)、钙磷(Ca-P)、铝磷(Al-P)、可溶性磷(DP)等无机磷(IP)及有机磷(OP),各形态磷的空间分布基本具有从河口地区监测点向湖区监测点方向升高的趋势,垂向分布上总磷及各形态磷含量随深度增加而降低.表层沉积物(0-2cm)中总磷含量为578.36-813.55mg/kg,主要由无机磷组成,无机磷中以Fe-P含量最高,最大值达350.24mg/kg,占总磷的40%以上,Ca-P、Al-P含量相当,约占总磷含量的20%左右,而以DP的含量最低,含量在5%以下.有机磷含量约占总磷含量的15%左右.另外,沉积物中TP含量与Fe-P、Al-P、Ca-P及OP均具有较好的相关性,且OP含量与Fe-P、Al-P也具有较好的正相关关系,而与Ca-P的相关性较弱.     

天津于桥水库沉积物磷赋存特征及其环境意义

研究天津于桥水库沉积物中磷形态的空间分布特征和垂直分布特征对了解水源型水库富营养化现状及其过程具有重要的现实意义.利用抓斗式采泥器及柱状采泥器分别采集表层沉积物样品及柱状沉积物样品,采用Psenner提出的连续提取法对沉积物磷形态进行分级测定,揭示整个水库沉积物各形态磷的空间分布特征以及不同区域垂直方向上的分布规律.结果表明:于桥水库表层沉积物总磷(TP)含量为303.7~997.8 mg/kg,各形态磷含量大小顺序依次为:钙结合态磷(Ca-P)铁结合态磷(Fe-P)残渣态磷(Res-P)铝结合态磷(Al-P)有机态磷(Org-P)可交换态磷(Ex-P).表层沉积物中Fe-P、Al-P、Ca-P与TP含量由东至西逐渐递减,主要受到黎河河水夹带的外源性磷输入的影响;Res-P含量由东至西逐渐递增,与活性磷的分布规律相反,表明水库下游比上游的水质更好.垂直分布上,南部区域底层与表层沉积物相差不大,说明从1960s以来磷的沉积量就比较大;西部区域沉积物中Fe-P和Org-P含量较高,随深度的增加有明显降低的趋势;中心区域的各形态磷和TP含量均较低,且随着深度增加逐渐降低,现阶段沉积物中的磷以滞留为主,释放潜力较小.     

沉水植物苦草(Vallisneria natans)对沉积物中磷赋存形态的影响

湖泊富营养化是世界面临的重大环境问题,磷在沉积物-水界面的循环在富营养化过程中起关键作用,因此,研究沉水植物对沉积物-水界面磷循环的作用及其机理具重要的理论和实践意义.本实验通过在水泥池中(4.0 m×7.0 m×1.5 m)种植苦草(Vallisneria natans),并采用定期更换原位上覆水的方式模拟自然状态下的水体交换,研究了沉水植物苦草从定植到生长末期沉积物中不同形态磷含量的变化,以期揭示期间苦草对沉积物中磷赋存形态的影响.结果表明,本实验条件下苦草经历了两个生长阶段,在约1个月的快速生长期内能显著降低沉积物中的总磷(TP)含量,TP含量降低了78.79 mg/kg,其中有机磷(Org-P)含量降低49.99 mg/kg,对TP降低的贡献度为62.67%,而钙结合态磷(Ca-P)比对照组减少2.20%,因此,苦草可能主要通过促进Org-P的矿化向水柱和间隙水中释放磷的方式降低沉积物中TP含量,其次苦草可促进Ca-P的分解;此外,苦草为满足植株生长,所吸收的沉积物铁结合态磷(Fe-P)和铝结合态磷(Al-P)分别为2.99和4.10 mg/kg,但苦草对沉积物中闭蓄态磷(Oc-P)含量没有显著影响.在缓慢生长阶段,苦草促进有机物的沉降以及Fe-P和Oc-P的形成,Fe-P和Oc-P含量分别增加14.82和101.53 mg/kg.苦草对Al-P的形成也略有促进作用,其含量升高7.39%.研究结果表明,苦草在不同生长阶段对沉积物中磷形态的转化以及各形态磷的迁移方向具有不同的影响.在快速生长期苦草转化吸收高活性磷,将其固定到植株体内;缓慢生长阶段则促进水体中的磷转化成沉积物中难分解态的磷,对磷的沉降表现出积极促进作用.     

福建山仔水库不同季节表层沉积物内源磷负荷分析

对山仔水库沉积物各形态磷的季节性特征以及夏、冬季磷释放速率进行研究.结果表明,该水库表层沉积物含有较丰富的磷,4个季节各采样点表层沉积物总磷含量范围为(521.23±7.60)~(1255.54±11.03)μg/g,夏季各采样断面中总磷含量及各形态磷含量均高于其他季节.表层沉积物磷以无机磷为主,且主要赋存形态为铁/铝结合态磷.活性较大的铁/铝结合态磷和有机磷占总磷量的77%~90%.柱状样模拟实验结果表明:夏季溶解性磷释放平均速率范围在1.66~2.49 mg/(m2·d),冬季溶解性磷释放平均速率范围为0.69~1.29 mg/(m2·d),夏季各采样点表层沉积物磷释放速率约为冬季的2倍.由于水温分层,夏季沉积物释放的溶解性磷主要滞留在上覆层,但夏季暴雨天气可能导致水温分层破坏,沉积物释放的溶解性磷对水体将产生重要影响;冬季由于水温分层破坏导致上、下水层混合,沉积物释放的溶解性磷被带到上层,对上覆水体水质的影响不容忽视.     

东洞庭湖沉积物覆水后磷形态变化及其释放量

研究干燥覆水后低流速条件下东洞庭湖沉积物中磷的形态变化及释放量,可以为轻度富营养化湖泊中磷的生物地球化学循环提供基础数据,为季节性湖泊內源营养盐的迁移转化规律研究、內源营养盐的释放风险评价提供理论依据.本文采集处于干湿交替状态的东洞庭湖表层沉积物,利用室内模拟装置,研究风干沉积物低流速条件下覆水后沉积物及上覆水中磷的形态变化.结果表明,低流速覆水后东洞庭湖沉积物中的磷向上覆水及大气中迁移释放,上覆水中磷的释放量随覆水时长增大,释放速率随覆水时长减小,上覆水流速和磷释放量相关性显著.上覆水循环过程中释放到上覆水中的溶解态有机磷比溶解态活性磷更容易吸附于颗粒物而转化为颗粒态磷.覆水后沉积物中各形态有机磷、无机磷及磷的生物有效性均发生转变,覆水初期沉积物中无机磷向有机磷转化,磷的生物可利用性增大;上覆水循环过程中有机磷向无机磷转化,磷的生物可利用性减小;覆水后沉积物的无机磷的主要组分由铝磷转变为铁磷,有机磷的主要组分有从中活性有机磷向活性有机磷转变的趋势.     

福建省富营养化水库沉积物磷形态及对水体的贡献

采用 SMT 法结合 X 射线荧光和 X 射线衍射分析了福建省发生富营养化的山仔深水库表层沉积物的磷赋存形态 及对水体的贡献．分析结果表明，山仔水库表层沉积物总磷含量在400-750 mg/kg 之间，铁/铝结合态磷和有机磷是沉积 物磷的主要赋存形态，分别占总磷含量的47%和37%左右．沉积物水-土界面存在明显的活性磷梯度，在一定条件下活 性磷可以从沉积物间隙水扩散到上覆水体，从而一定程度上影响山仔水库水体的营养水平．     

太湖水体中胶体磷含量初探

室内静态模拟不同温度下太湖15个湖区柱状沉积物磷酸根释放,分析了相应表层沉积物形态磷,以及梅梁湾间隙水中相关离子Al(Ⅲ)、Fe(Ⅱ)、Ca(Ⅱ)和PO43-含量的季节变化．研究表明,受陆源影响较大的泥区通常是太湖内源磷的稳定源;而在开敞度较大的湖区,由于表层沉积物胶体的物化吸附,使得温度对底泥磷释放的影响作用减弱,并易产生磷的“内汇”现象;在梅梁湾区成汇区,还加上春夏季藻类的局部超负荷需磷这一控制因素,从而使得太湖大部分泥区在一年中至少发生一次源-汇转换过程．化学热力学分析揭示,Al-P较之Fe-P和Ca-P更易在界面发生溶解可能是太湖表层沉积物Al-P与PO43-P释放速率呈显著相关(r=0．3858>r1-0．01,n=45)的内在原因．虽然沉积物中Fe-P有较高的释磷潜力,但浅水湖所营造的沉积物表层氧化层和广泛覆盖的无机胶体及粘土矿物的强吸附介质,可能是抑制沉积物中Fe-P释放成为优势的主要因素．估算太湖沉积物-水界面磷的净通量为899．4±573．6 t／a,约占太湖磷入湖量的1／4-1／2,其中成汇通量约为-91．2±42．4 t/a．     

磷在"沉积物-自然生物膜-上覆水"三相体系中的迁移转化

地表水体中沉积物表面通常会附着一层自然生物膜,对上覆水-沉积物界面化学物质的迁移转化有着重要的影响.以往研究往往会忽略这一生物层面,因而,开展磷在"沉积物-自然生物膜-上覆水"三相界面之间的迁移转化研究具有重要的实际意义.以软性填料表面形成的自然生物膜模拟沉积物表层以及悬浮颗粒物表层的自然生物膜,开展磷在沉积物-自然生物膜-上覆水之间的迁移转化过程研究.结果表明:有无曝气情况下,自然生物膜界面的存在均能够显著降低上覆水中总磷、溶解态总磷、溶解态无机磷的含量,明显抑制沉积物中可交换态磷向上覆水释放.研究证明自然生物膜在水体磷的迁移转化中起着不可忽视的作用,在研究沉积物-上覆水界面之间磷的迁移转化行为时,要充分考虑自然生物膜界面的存在.     

坦噶尼喀湖东北部入湖河流表层沉积物中磷的形态和分布特征

磷是坦噶尼喀湖生态系统中必不可少的营养元素,直接决定湖体初级生产力的高低,进而影响到周边居民对于动物蛋白的获取来源.为了解坦噶尼喀湖磷的外源输入,选择湖泊东北部的入湖河流,对表层沉积物(16个样点)中总磷(TP)和各形态磷含量及其分布特征进行分析,并探讨磷的形态分布特征与土地利用方式之间的相关关系.结果表明,入湖河流沉积物TP含量为73.05~239.94 mg/kg,平均含量为152.64±55.37 mg/kg,其中最高值出现在马拉加拉西河口.采用Psenner法对磷进行连续浸提并比较不同形态磷含量,由高及低依次为铁铝结合态磷(Fe/Al-P)钙结合态磷(CaP)有机磷(Org-P)残渣态磷(Res-P)弱吸附态磷(Labile-P).土地利用类型对TP及各形态磷含量影响较大,其中TP含量表现为河口湿地城镇附近林草地区,表明地表径流和人类活动会对TP含量产生影响,而对于不同形态磷含量,Laible-P、Fe/Al-P、Org-P含量均表现为河口湿地林草地城镇附近,Ca-P、Res-P含量均表现为城镇附近河口湿地林草地.分析沉积物理化性质与各磷形态之间的相关性,发现沉积物总氮(TN)、有机质和总有机碳与Fe/Al-P、LabileP和TP相关性较好,与Org-P、Ca-P和Res-P相关性较差,表明TN和有机质的输入,会伴随沉积物中磷含量的升高,其增量的赋存形态主要为氧化还原敏感态磷和Labile-P.沉积物粒径组成与各磷形态含量存在相关性,细粒径沉积物与各形态磷含量呈显著正相关,粗粒径沉积物与各形态磷呈显著负相关,表明细小颗粒更易吸附磷.     

太湖不同营养水平湖区沉积物磷形态与生物可利用磷的分布及相互关系

采用EDTA螯合剂法和不同的化学提取法,研究了太湖3个不同营养水平湖区中8个位点表层沉积物总磷、各组分磷及生物可利用磷的含量分布,探讨了太湖不同营养水平湖区表层沉积物的释磷潜力和生物可利用磷的来源．结果表明,太湖不同营养水平湖区表层沉积物总磷、无机磷和生物可利用磷含量分布差异较大,且与各湖的营养水平相一致．有机磷含量与有机质和含水率显著相关;沉积物中Fe-P和Ca-P对生物可利用磷的贡献较大,这部分磷具有较大的潜在释放风险．     

Concentrations and transport of different forms of phosphorus during snowmelt runoff from an illite clay soil

During a 16 day period with pronounced snowmelt via surface runoff, high water concentrations (usually 0·4–0·5 mg l^?1) of dissolved molybdate‐reactive phosphorus (MRP) were detected in surface runoff water from a clay soil of illite type. Other phosphorus fractions defined were: phosphorus in particles with a higher settling coefficient than 80 000 S (SPP); colloidal phosphorus caught on filters with a pore size of 0·2 µm but with a smaller settling coefficient (CPP); and dissolved phosphorus not reacting with molybdate (DUP). The order of concentrations was MRP > SPP > CPP > DUP. Nearly identical amounts of MRP, CPP, and DUP (in total 0·3 kg ha^?1) were lost from a grass–clover ley and a ploughed soil. However, more of the heavier phosphorus‐containing material was lost from the ploughed area. In drainpipe water, CPP was the largest fraction (28%), and in stream water from mixed arable/forest land, MRP dominated (33%). Loss on ignition of the settling material slowly decreased from 10 to 8% (dry weight) during the snowmelt period. Total phosphorus concentrations in the material followed the runoff pattern, with slightly higher phosphorus concentrations during fast runoff. The large amounts of readily dissolved or colloidal‐bound phosphorus (70–80%) transported from this clay soil during snowmelt are discussed with regard to the use of grass buffer strips as a measure against phosphorus losses from arable land. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.     

三峡水库出水断面磷通量及形态研究(1998-2019年)

总磷是长江流域备受关注的污染物。来自长江上游的物质输送对长江中下游、对入海口水域水生态都具有重要影响。研究了1998—2019时期长江上游和中下游之间的衔接断面暨三峡水库出水断面的磷通量及形态变化。整个研究时段分为3个阶段:1998—2002(阶段Ⅰ,三峡水库运行之前),2003—2013(阶段Ⅱ,作为过渡时期)及2014—2019(阶段Ⅲ,三峡水库实现175m正常蓄水位且金沙江下游段向家坝和溪洛渡水库运行后),以阶段Ⅰ、Ⅲ为重点时段进行对比分析。研究表明,2014—2019年总磷年通量平均为5.67万t/a,比1998—2002年减少了38.0%;溶解态磷年通量为4.02万t/a,增加了60.0%;颗粒态磷年通量为1.67万t/a,减少了74.9%。磷的主导形态由颗粒态变为溶解态,溶解态磷通量占比由27.5%上升为70.9%;相应地,颗粒态磷通量占比由72.5%下降为29.1%。总磷、溶解态磷和颗粒态磷通量均表现为丰水期>平水期>枯水期。近20年来,水沙关系发生了巨大变化,含沙量(SS)与水量(Q)正相关性大幅下降,其拟合方程的斜率由1.44下降为0.10,R^2...     

特大洪水对浅水湖泊磷的影响:以2016年太湖为例

2016年太湖发生特大洪水,水位达到历史第二,入湖水量比平均年多60.8亿m³.而从2016年开始太湖磷指标改变了2010年以来平缓下降的趋势出现回升,也就是出现所谓“磷反弹”的问题.为了研究磷反弹和特大洪水之间的关系,本研究从2016年入湖水量、水质、磷通量、水中磷存量以及磷在太湖中的迁移过程出发,对大洪水前后太湖磷的变化进行分析.结果表明：洪水期间入湖河道带来大量的磷是引起磷反弹的主要原因.由于洪水的影响,2016年磷净入湖通量比往年平均水平多出579.2 t,约达到1683.0 t.其中,两次洪水贡献极大,约占全年水平的50%（6-7月和10月的洪水分别带入580.5和268.2 t磷）.磷反弹的另一个原因在于太湖存在较高的磷滞留率,磷在入湖后很难经由出湖河道排出.从入湖后磷的归趋上看,洪水过程中高磷浓度水块尽管存在由太湖西北部向东、南部迁移的过程,但途中水体磷浓度出现显著降低（即滞留现象）,导致高磷浓度水块未能到达出湖排泄区（太浦港、望虞河等）.全年净入湖磷通量中仅有小部分（205.3 t）直接引起水体磷浓度上升,而其余的大部分则滞留于底泥之中,明显高于往年水平.2016年滞留在太湖内的磷很可能破坏了往年底泥-上覆水的磷平衡,对后续水质的变化产生间接的影响.     

Study on the endogenous phosphorus load of sediments in Miyun reservoir

Based on the research into the physical-chemical properties and distribution of sediments and the characteristics of pore water in sediments of Miyun reservoir, the release flux of the total phosphorus (TP) from sediments is estimated by simulating deposit environment of reservoir bottom in laboratory. They are 0.018 mg·cm-2·d-1 and 0.821 mg·cm-2·d-1 at 2℃ and 8℃ respectively. The gross TP released in a year is 11.34t. As a contrast, the pore water diffusion simulation method is used to measure gross TP released and gains 11.56t. The two results are relatively close and prove that experiment simulation has some reliability. On the basis of experiments, some conclusions can be drawn: (1) Endogenous phosphorus from sediments accounts for 27.9 percent of the TP entering the reservoir, and it cannot be ignored; and (2) increasing temperature is helpful to TP releasing from sediments.     

湖泊蓝藻多聚磷酸盐代谢机制及功能

大规模蓝藻水华暴发对湖泊水生态系统健康和饮用水安全产生巨大危害,而湖泊水体磷是影响蓝藻水华暴发程度的重要生源要素。应对水体不同磷酸盐浓度,蓝藻高效运行磷酸盐转运系统和磷酸盐特殊转运系统,并合成多聚磷酸盐(聚磷)。蓝藻胞内存在颗粒态、胶体态和可溶态3种形态的聚磷,且不同形态的聚磷分布位置不同。不同蓝藻合成聚磷颗粒的大小、数量和合成期均有所差异。多聚磷酸盐激酶、多聚磷酸盐外切酶、多聚磷酸盐内切酶和P-AMP-磷酸转移酶分别催化聚磷的合成与分解。多聚磷酸盐是二价阳离子的螯合剂,也是磷酸盐及高能磷酸键的储藏库,为细胞生存提供阳离子、磷酸盐和能量,满足蓝藻生命活动过程中生理生化活动所需,具有抵御高温、高pH、紫外线和营养盐缺乏等环境胁迫的生理功能,提升其在不利环境中的生存能力。同时,在蓝藻水华持续暴发、湖泊藻型生境稳态和磷生物地球化学循环过程中聚磷发挥重要的生态功能。因此,蓝藻合成聚磷的分子生物学机制及生态功能研究能够阐明聚磷的存在如何改变湖泊水体—沉积物磷分配、食物网中磷传递等。而开展调控聚磷合成的技术研究,通过控制蓝藻合成聚磷来减轻蓝藻水华暴发规模,将为湖泊水体良性生态系统的重构提供新方法。     

太湖铜绿微囊藻磷摄取动力学若干重要参数与其竞争优势相关研究

对从太湖分离的铜绿微囊藻(Microcystisaerugionosa)进行了不同氮磷比对生长影响的实验,以探索蓝藻生长优势形成的基础.实验结果虽然在一定程度上符合“氮磷摩尔比低于29蓝藻将会占据优势”的理论,但发现只在较低的营养水平时比较吻合.同时进行了不同磷营养条件下磷营养摄取与生长的实验,为太湖富营养化研究中应用的水质模型提供所需的参数值.微囊藻生长的磷半饱和常数Ks=16.21μM、磷摄取的半饱和常数Km=17.66μM、藻细胞最小的磷份额K=4.36μg/mg(dw);微囊藻在实验条件下的过度储磷系数Q0/Qmax=0.14;测定了磷饥饿和磷丰富时细胞最大的摄磷速率分别为1.66μg/(L·mg·h)和0.06μg/(L·mg·h).可见初始细胞内磷份额较低的藻细胞对磷的吸收速率要比胞内磷份额较高的藻细胞高.     

The relationships between particulate and soluble alkaline phosphatase activities and the concentration of phosphorus dissolved in the seawater of Toulon Bay (NW Mediterranean)

The activities of particulate and soluble phosphatase were analyzed monthly for 1 year in the coastal ecosystems of the NW Mediterranean Sea. The mean contribution of the particulate activity increased from 56% at an MUF-P concentration of 30 μM to 77% at 0.04 μM. This particulate activity was negatively correlated with the DIP, DOP and TDP concentrations when the activities were related to the seawater volume, chlorophyll a or the protein concentration. The TDP correlations were highly significant (p: 0.001). The DOP correlations were significant (p: 0.04) and became highly significant (p: 0.009) at low DIP concentrations (<0.13 μM). The DIP correlations were significant (p: 0.04) only at low DOP concentrations (<0.18 μM). Thus, the effects of seawater DIP and DOP were found to be linked. The soluble activity exhibited distinct phosphatase fractions with high (0.5–29.5 μM) and low (0.02–2 μM) Km values, but none exhibited significant correlations with phosphorus compounds.