东昌湖表层沉积物的磷赋存形态

对东昌湖表层沉积物,应用Ruban等在欧洲标准委员会框架下发展的淡水沉积物磷形态分离法(SMT)测定铁铝结合态磷(Fe/Al-P)、钙结合态磷(Ca-P)、无机磷(IP)、有机磷(OP)和总磷(TP),分析TP与总氮(TN)和总有机碳(TOC)之间的相关性,结果表明,东昌湖表层沉积物的总磷含量在428.67—933.95 mg.kg-1之间,平均含量为597.78 mg.kg-1;沉积物的磷以IP为主,占TP的70.06%—91.08%,以OP为辅,占TP含量的12.31%—26.40%.IP中以Ca-P为主,占TP含量的64.67%—94.51%,Fe/Al-P仅占TP的2.57%—10.40%,从各形态磷占TP的百分比来看,Ca-P>OP>Fe/Al-P.东昌湖表层沉积物向上覆水体释放磷的潜力不大.东昌湖沉积物TP含量与梁子湖、太湖、洪泽湖、东湖和南四湖的TP含量相当,低于玄武湖和滇池;Fe/Al-P含量比我国其它湖泊要小1—2个数量级;Ca-P含量较国内其它湖泊的Ca-P含量高.表层沉积物的TP与TN、TOC之间呈极显著正相关关系,TP分布受到TN和TOC的输入影响.     

惠州西湖沉积物营养盐的释放

惠州西湖为典型的南亚热带城市浅水湖泊,位于惠州市中心区域,近年来已采取了截留城市污水、引清水等治理措施,但西湖水体仍处于富营养化状态.以惠州西湖沉积物为研究对象,采用实验室原状泥柱静态培养法对惠州西湖各子湖沉积物氨氮和反应磷的释放通量进行了研究.结果表明,惠州西湖沉积物中氨氮(NH4 -N)释放通量为-31.64~69.73 mg·m-2 ·d-1,不同湖区释放通量差异较大,总体上沉积物为水中氨氮的源;各湖区沉积物中的反应磷(PO43-P)的平均释放通量为-6.42~-0.80 mg·m-2·d-1,惠州西湖沉积物为水中磷的汇.研究结果可为惠州西湖水质管理和生态修复提供科学依据.     

长江中下游浅水湖泊沉积物磷释放动力学

在室内模拟条件下,通过沉积物磷释放动力学实验,研究了长江中下游浅水湖泊13个沉积物的磷释放动力学特征,并分析了沉积物组成特征对磷释放动力学的影响,结果表明:(1)指数动力学模型可以很好地拟合长江中下游浅水湖泊沉积物磷释放动力学特征,前20h为快反应,磷释放速度较大,随后进入慢反应,逐渐达到最大释放量;(2)沉积物磷释放动力学特征与其组成有关,其中与总氮、总磷和有机质含量呈显著正相关,与沙粒含量呈显著负相关,而与粘粒含量没有达到显著水平,与Olsen-P(0.5mol·L-1NaHCO3,pH8.5提取的磷)和易解吸态磷(RDP)含量达极显著正相关水平;(3)可以根据总磷和有效磷含量来比较和预测湖泊沉积物磷释放动力学特征,且根据有效磷含量可以得到比根据总磷含量更可靠的结果。研究成果可为系统揭示浅水湖泊富营养化发生机制提供依据。     

生长不同根冠比沉水植物的实验水体对磷输入的响应比较研究

沉水植物是维持浅水湖泊清水型生态系统的关键因子.沉水植物可以从水和沉积物中吸收营养盐,但具有不同根冠比的种类有明显的差异,因此对生态系统的影响可能存在差异.以根冠比不同的两种常见沉水植物——苦草(Vallisneria natans)和轮叶黑藻(简称黑藻)(Hydrilla verticillata)为研究对象,通过建立实验水体,比较不同磷负荷条件下沉水植物生物量、水和沉积物中磷含量的变化,以探讨具有不同沉水植物种群的水体对外源营养盐负荷的响应特征.结果显示:随着磷负荷增加,苦草生物量降低,而黑藻生物量上升;苦草的根冠比显著高于黑藻,且两种沉水植物的根冠比都随磷负荷增加而降低.与没有沉水植物的结果比较显示:苦草和黑藻在不同磷负荷条件下,都能显著降低水和沉积物中磷的含量;苦草对沉积物中磷含量的影响大于黑藻,而黑藻对水中磷含量的影响大于苦草.因此,在外源营养盐负荷较高时,黑藻比苦草能更有效地削减水中磷浓度,从而更有利于维持浅水湖泊清水型生态系统;但沉积物扰动较强时,苦草和黑藻对水体的影响尚需进一步研究.     

湖泊沉积物对磷酸盐的负吸附研究

分别在高、低两种磷酸盐质量浓度下，研究了6个湖泊沉积物对磷酸盐的负吸附。结果表明，(1)污染严重的湖泊沉积物不仅在上覆水体水质好转时，可能向上覆水体释放磷，即使上覆水体水质没有好转，在一定条件也可能释放；而较为清洁的湖泊沉积物，在上覆水体水质下降时，可能从上覆水体中吸附磷。在水质好转情况下，也可能向上覆水体中释放磷。(2)湖泊沉积物吸附磷酸盐过程中存在负吸附，吸附研究中使用较高质量浓度磷溶液是负吸附现象被掩盖的原因；在吸附研究中不仅要重视负吸附，而且初始磷酸盐质量浓度不能太高。(3)沉积物对磷酸盐的吸附／解吸平衡质量浓度与其有机质、CEC、总氮、总磷以及各形态磷含量均有显著的正相关关系，相比而言。与总磷以及各形态磷含量的相关性最高。污染较为严重的沉积物对磷酸盐的吸附／解吸平衡质量浓度也较高。     

外加碳源及沉水植物对沉积物各形态磷的影响

以原沉积物(处理1)和添加0.4%葡萄糖(碳源,处理2)的沉积物作为底质培养狐尾藻,采用室内模拟实验,研究了外加碳源及沉水植物对沉积物有机和无机磷形态的影响。结果表明:随着培养时间的延续,狐尾藻的生长促进了沉积物中磷的释放,其衰退增加了沉积物中磷的沉积;沉水植物对磷的不同赋存形态的影响并不相同,其中对无机磷形态中的Fe/Al-P和有机形态磷中的活性有机磷有显著的影响(p<0.05),而对其它形态磷的影响没有表现出统计差异;无论有无种植沉水植物,外加碳源可促进了沉积物Fe/Al-P和有机磷释放,增加了Ca-P固定;外加碳源显著提高了有机磷中活性有机磷的质量分数(p<0.05),降低了稳定性有机磷的质量分数,而种植沉水植物可显著降低活性有机磷质量分数。说明碳源和沉水植物对沉积物中磷形态分布有重要影响。     

不同实验规模下底栖藻垫的磷含量变化及其形态组成

底栖藻类的磷滞留作用是影响浅水富营养化湖泊磷循环的重要因素,为了探究浅水湖泊沿岸带不同规模围隔中底栖藻类滞留磷的潜力及磷的组成形态,应用连续提取法测定了东湖不同围隔及大湖水体(对照)中底栖藻垫的磷含量及其赋存形态.试验期间(一年),所有样点底栖藻垫的无机磷占总磷的百分比例(质量分数)均大于60%,是底栖藻垫中磷的主要存在形态;而无机磷主要由钙磷和铁/铝磷组成,其中围隔底栖藻垫的钙磷含量比对照高,但铁/铝磷含量低于对照.各样点藻垫有机磷占总磷的百分比例相对较低.各样点底栖藻垫的总磷浓度均在秋季达到最高,大于5 200μg/g(DW),不同季节之间没有显著差异,对照底栖藻垫的总磷浓度均值(4 983μg/g,DW)高于大、小围隔.综合分析表明,围隔中底栖藻垫滞留的磷及其赋存形态更有利于浅水高营养化湖泊沉水植物的恢复.     

零价铁原位控制底泥磷释放及联合磁性分离除磷技术

水体富营养化是常见的世界性水体生态系统障碍问题之一,给人类生产、生活造成了广泛而严重的影响,同时也是造成世界各地结构性缺水的重要原因之一。底泥磷释放是水体富营养化的重要原因,但目前常用的控磷技术往往成本较高,内源磷再释放风险仍然较大。该研究按铁-泥质量比1.00%、3.33%、5.00%、10.00%,分别向富磷底泥投加的铁粉来模拟零价铁控磷过程,通过分析3、7、14、21、28、35d内底泥磷形态的变化趋势,研究零价铁控磷过程及磁性分离除磷技术的应用前景。结果表明:底泥中水溶性磷、弱结合态磷是水体磷元素的主要来源,零价铁对底泥中高生物活性的弱吸附态磷(NH4Cl-P)去除率最高可达75%,对水溶性磷的去除率可达90%以上,向富磷底泥投加零价铁能够原位富集、降低内源磷生物有效性,阻断底泥向水体释磷的过程;零价铁原位控制底泥磷释放主要依赖于零价铁氧化形成的铁离子和铁氧化物与磷酸根的沉淀和共沉淀过程,加入零价铁后水溶性磷和弱结合态磷主要向铁结合态(Fe-P)转化,联合外加磁场后大部分可随铁粉拔出,最终达到安全高效地去除水体和底泥表层中高生物有效性磷的目的。该方法可以有效解决挖掘清淤、疏浚等控磷方法高成本、易反复的问题,为高效原位治理水体富营养化,保障湖泊、水库生态环境安全提供有价值的技术方法。     

黄河表层沉积物中磷形态分布与释放风险

研究了黄河干流表层沉积物中磷形态分布特征、释放风险以及人工筑坝给黄河磷循环带来的影响.研究结果表明,黄河表层沉积物中钙磷(P_(Ca))含量较高,生物可利用磷(BP)[BP=可交换态磷(P_(ex))+铝结合态磷(P_(Al))+铁结合态磷(P_(Fe))]含量较低,在全程21个站位表层沉积物样品W(BP)/W(P_(Ca))的比值中,仅有大禹渡段(H_(15))高于0.5,表明H15磷释放强度较大,具有潜在的水体富营养化发生的风险,而黄河其他河段水体沉积物磷释放水平较低;全程表层沉积物样品中BP含量和总磷(∑P)含量由高到低的顺序为:黄河中游和上游下游,而上覆水中总磷(TP)含量由高到低的顺序为:黄河下游中游和上游(除H_7段),说明黄河流域广泛的人工筑坝,导致其上覆水从上游到下游的TP浓度明显升高,而黄河海勃湾水利枢纽工程的建立使得乌海段H_7总颗粒物(TMP)浓度降到极低点,上覆水中的磷浓度高达到0.1361 mg·L~(-1).     

沉水植物对沉积物及土壤垂向各形态无机磷的影响

该研究利用相同区域湖泊沉积物及土壤在室内模拟条件下培养黑藻,运用化学连续浸提法分离不同层次底质中各形态无机磷,并通过对水体中磷质量浓度和Eh值的测定,分析不同层次底质中各形态无机磷质量分数和间隙水中磷质量浓度的变化,揭示在沉水植物作用下淹水土壤和沉积物中不同层次各形态无机磷的迁移转化规律.结果表明,本试验条件下,黑藻主要影响上层和下层(根系所在层)底质中各形态无机磷的迁移转化;黑藻主要吸收利用弱吸附态磷和可还原态磷,并通过改变底质氧化还原环境影响可还原态磷和铁铝氧化态磷的迁移转化;黑藻的生长促进钙结合态磷的释放,但是黑藻的腐烂促进钙结合态磷的沉积;土壤中各形态无机磷比营养水平相当的沉积物中的磷容易迁移转化,黑藻对沉积物中各形态无机磷迁移转化的影响大于土壤.     

辽河辽宁段干流表层沉积物中磷的含量及赋存形态研究

辽河是中国第七大河流,是中国北方重要的重工业和农业基地,分析其沉积物中磷的含量和赋存形态可以为研究辽河水环境质量和渤海赤潮污染提供基础。以辽河辽宁段干流表层沉积物为研究对象,在辽河辽宁段干流设置了24个监测断面,于2018年对沉积物样品进行了采集,并分析了其总磷(TP)、有机磷(OP)、可交换态磷(Ex-P)、铁铝结合态磷(FeAlP)、钙结合态磷(Ca-P)和残留无机态磷(Re-P)的含量,对沉积物中磷的含量、不同赋存形态的比例以及不同环境因子对磷的影响进行了研究分析。结果表明,表层沉积物中总磷的含量为29.513—100.903 mg·kg~(-1),平均含量为55.070 mg·kg~(-1),与其他部分河流相比较,其总磷的含量较低。表层沉积物中各种磷按照平均含量排序为:可交换态磷(Ex-P)残留态磷(Re-P)有机磷(OP)铁铝结合态磷(Fe Al-P)钙结合态磷(Ca-P),其平均含量分别为3.413、5.030、6.409、16.407和23.812 mg·kg~(-1)。沉积物中无机磷(IP)受到pH的显著影响,而有机磷(OP)与水体中磷浓度密切相关。Ex-P和FeAl-P总计占沉积物中TP的33.83%,当水环境条件发生变化时,沉积物中的磷可能会向水体中释放,对加剧水体中磷污染具有一定的潜在风险。     

不同pH条件下太湖入湖河道沉积物磷的释放

对不同pH条件下太湖西部主要入湖河道沉积物中溶解性活性磷(SRP)和总溶解性磷(TDP)的采样分析结果表明,中部人湖河道SRP与TDP的释放表现出明显的不一致性,北部和南部入湖河道SRP和TDP的释放基本一致,只是在强碱性条件下,某些河流2种磷的释放变化不一致.营养程度高的河道,沉积物磷在碱性条件下容易释放;营养程度低的河道,沉积物磷在酸性条件下容易释放.因此,应当考虑碱化(或酸化)引起的磷释放风险.Fe-P和Ca-P含量及2者比值与河道的营养状况有关,也与沉积物磷的释放量有关,表明沉积物磷的形态组成对磷的释放影响明显.湖泊因自身的水动力条件差和对营养元素的富集,营养程度高于河道,湖泊沉积物磷的释放量也较大.     

外加碳源及沉水植物对沉积物各形态磷的影响

以原沉积物（处理1）和添加0.4%葡萄糖（碳源,处理2）的沉积物作为底质培养狐尾藻,采用室内模拟实验,研究了外加碳源及沉水植物对沉积物有机和无机磷形态的影响。结果表明：随着培养时间的延续,狐尾藻的生长促进了沉积物中磷的释放,其衰退增加了沉积物中磷的沉积;沉水植物对磷的不同赋存形态的影响并不相同,其中对无机磷形态中的Fe/Al-P和有机形态磷中的活性有机磷有显著的影响（p〈0.05）,而对其它形态磷的影响没有表现出统计差异;无论有无种植沉水植物,外加碳源可促进了沉积物Fe/Al-P和有机磷释放,增加了Ca-P固定;外加碳源显著提高了有机磷中活性有机磷的质量分数（p〈0.05）,降低了稳定性有机磷的质量分数,而种植沉水植物可显著降低活性有机磷质量分数。说明碳源和沉水植物对沉积物中磷形态分布有重要影响。     

内蒙古乌兰布和沙漠样中磷形态分析及生物可获磷研究

采用6步连续提取法对采集于乌兰布沙漠磴口段沙样中磷的各种存在形态进行了分析测定,并对沙样进行了分级形态研究及生物可利用磷的估算.结果表明:在所取沙样中总磷(∑Pi)平均含量为251.32μg·g-1,其主要成分为无机磷(IP),占∑Pi含量的96.2%;有机磷(Or-P)占∑Pi的3.8%.在所有不同粒径沙样中,钙结合态磷(Ca-P)含量最高,平均为233.72μg·g-1,占∑Pi的93.0%;其他各形态磷含量的高低顺序依次为:有机磷(Or-P)、铁结合态磷(Fe-P)、弱吸附态磷(Ads-P)、铝结合态磷(Al-P)、闭蓄态磷(Obs-P).在所取沙漠颗粒物样中,∑Pi、Ca-P、Fe-P含量均随沙样粒径的减小而增大,其中∑Pi、Ca-P的变化幅度较大,而Fe-P的变化幅度较小;Or-P含量随粒径的减小而降低;Ads-P、Obs-P、Al-P含量随粒径变化的规律性不强.所取沙样中潜在的生物可获得磷的量约占总磷的6.6%.     

河流沉积物磷的吸附释放特征及其影响因素

沉积物作为物质的储存库对河流营养物质的迁移转化具有重要作用,河流沉积物磷素的吸附与释放能够缓冲水体的磷负荷和营养状态,逐渐成为解决河流富营养化和水环境健康问题的关键。文章就国内外研究进展,总结了河流沉积物磷吸附和释放潜力的估算方法,并就沉积物的吸附与释放特征对影响磷素在河流沉积物-水界面的迁移转化的主要因素进行综述。结果表明,(1)磷平衡浓度(EPC_0)、磷吸附指数(PSI)和磷吸附饱和度(DPS)是评估河流沉积物磷的吸附-释放潜力的常用指标。(2)外源磷输入,特别是人类活动的过量磷素输入,往往使得河流沉积物吸附大量磷素,导致磷释放潜力和内源污染风险增加。(3)河流沉积物的粒径、有机质和金属含量等内部因子以及p H值、溶解氧、温度和扰动等外部环境因素是决定沉积物吸附容量和吸附-释放特征的根本因素。(4)人为调控对河流形态和水动力的改变也强有力地影响着河流的沉积环境及其对磷的吸附-释放,加剧了河流水体的富营养化风险。总之,人类活动对河流生态环境的破坏难以恢复,河流富营养化问题日渐突出,如何有效控制河流沉积物的内源磷污染,改善过度人为调控对沉积物磷吸附释放的不利影响,是河流综合整治和河流生态环境改善需要解决的难题。     

东湖沿岸带底栖藻垫对磷的滞留作用

为探究底栖藻垫在浅水富营养化湖泊磷循环中的作用,在为期一年的监测期间中,每月测定东湖沿岸带水生所、武汉大学东门、磨山景区和九女墩4个样点的水体理化指标、底栖藻垫叶绿素a(Chl a)含量,同时采用连续提取法测定各样点底栖藻垫的磷含量及其形态组成.结果显示:东湖沿岸带底栖藻垫总磷的年均含量约为127μg/cm~2,不同样点之间存在显著性差异;各样点底栖藻垫的总磷含量在春季达到峰值,约为290μg/cm~2,且各样点底栖藻垫的总磷含量有明显的季节性变化,表明东湖沿岸带的底栖藻垫是磷的巨大接收器.各样点底栖藻垫中无机磷占总磷含量的50%以上;而铁磷在无机磷中含量最高,占总磷含量的30%以上,不同样点底栖藻垫的铁磷含量存在显著性差异.本研究表明东湖沿岸带底栖藻垫对磷的滞留在水体中磷循环过程起着重要作用,可为浅水富营养化湖泊水生态系统的修复提供理论依据.     

罗非鱼-附着藻-沉水植物相互关系研究进展

在浅水富营养化湖泊中,沉水植被是决定湖泊清水态或混水态的关键因子。而附着藻对沉水植物强烈的遮阴作用以及对碳源、营养盐等资源强烈的竞争,成为限制沉水植物群落生长和发展的关键因子。罗非鱼作为一种杂食性鱼类,具有牧食附着藻的能力,其下行效应（top-down effect）可以在一定程度上减轻附着藻对沉水植物生长的这种不利影响。因此,作为我国南方水体中的优势种类,适当种群密度的罗非鱼在富营养化浅水湖泊生态修复过程中是可加以利用,并在一定程度上抑制了附着藻的生长和发展,有利于浅水湖泊的生态修复和管理。同时,罗非鱼也具有通过摄食、排泄等活动加速水体氮、磷营养盐再生,牧食浮游动物、沉水植物等不利的一面。因此,在综合考虑多种因素条件下,需要对罗非鱼-附着藻-沉水植物三者之间的相互关系进行深入研究,探讨生态系统对罗非鱼的响应,这对我国南方浅水富营养化湖泊的生态恢复与管理,尤其是沉水植被的重建与保护具有重要的理论意义和实践价值。     

低分子量有机酸对滨海盐碱土壤磷的活化作用

采用室内培养实验测定了4种低分子量有机酸(甲酸、草酸、柠檬酸、苯甲酸)在对照(0 mmol·kg~(-1)干土)、低浓度(4 mmol·kg~(-1)干土)、中浓度(20 mmol·kg~(-1)干土)和高浓度(100 mmol·kg~(-1)干土)梯度下对滨海盐碱土壤磷素的活化规律.结果表明,土壤磷的总活化量以及各形态无机磷活化量均随着有机酸浓度的升高而增多.相同浓度下,有机酸活化土壤磷的能力为草酸(柠檬酸)甲酸苯甲酸.柠檬酸在低浓度时对Fe-P、高浓度时对Fe-P和Al-P的活化能力最强,草酸在低浓度时对Al-P,中浓度时对Ca-P、Fe-P、Al-P、O-P,高浓度时对Ca-P、O-P活化能力最强.就各形态无机磷对土壤磷的总活化量的贡献率而言,Ca-P的贡献最大,4种浓度下贡献率的平均值为65.4%,O-P贡献率最小,仅为4.0%.从各形态无机磷的自身活化率而言,Al-P最高,4种浓度下的平均活化率为31.3%,Ca-P和Fe-P次之,O-P最小,仅为7.6%.Ca-P尽管自身活化率相对较低,然而其含量占到土壤总磷含量的71.9%,所以是该滨海盐碱土壤磷总活化量的首位贡献者.研究结果对滨海盐碱土壤中磷素循环和利用研究具有重要意义.     

东湖、汤逊湖和梁子湖沉积物磷形态及pH对磷释放的影响

文章采用淡水沉积物中磷形态标准测试程序(SMT)研究了东湖、汤逊湖和梁子湖沉积物中磷的形态分布,并比较了不同pH条件下沉积物磷释放特征的差异性。结果表明:东湖沉积物总磷质量分数最高,平均值1.232 mg.g-1,其次为汤逊湖(0.762mg.g-1),梁子湖沉积物总磷质量分数最低(0.572 mg.g-1);3个湖泊上覆水总磷质量浓度也表现出类似的变化规律,线性相关性分析显示上覆水中总磷质量浓度与沉积物总磷质量分数显著正相关。东湖和梁子湖沉积物总磷中无机磷和有机磷所占比例较接近,汤逊湖无机磷所占比例远低于有机磷。不同湖泊之间磷形态的分布并没有一定的规律性,湖泊的地理分布以及人为因素可能是造成磷形态差异的主要因素。当pH为2.0~7.0时,3个湖泊沉积物中溶解性活性磷(SRP)释放量均呈先增加后减小的趋势;当pH为7.0~12.0时,SRP释放量呈增加趋势。相关分析结果表明,SRP的释放与有机质的质量分数无显著相关性。方差分析结果显示3个湖泊沉积物在黏粒和粉粒组成上均没有显著差异(P>0.1),表明实验样品的粒径组成不是造成各个湖泊间磷释放差异的原因。不同pH条件下,SRP释放量与沉积物总磷质量分数显著正相关;酸性环境下,SRP释放量与酸式磷(HCl-P)的相关性优于碱式磷(NaOH-P),碱性环境下则刚好相反。     

太湖表层沉积物中多磷酸盐检出的环境意义

在氮限制型富营养化湖泊中,沉积多磷酸盐(Poly-P)可以用来示踪营养盐磷的输入和湖泊的富营养化过程。太湖是一个典型的磷限制型富营养化湖泊,通过对太湖表层沉积物中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、氢氧化钠可提取磷(NaOH-P)以及Poly-P的提取分析,初步探讨了太湖营养盐磷输入的历史记录,并揭示了该湖Poly-P的主要来源和保存机制。太湖Poly-P的质量浓度较低,变化范围为0.004~0.065mg·g-1。NaOH-P占TP组成的22%,是太湖沉积物总磷的主要组成部分之一。结果显示,在湖泊水体藻类生物量较大和NaOH-P是沉积物TP重要组成部分的磷限制型湖泊中,Poly-P也是沉积物磷汇组成的一个重要部分,同时还是一个可以反映由人为磷输入增大导致湖泊富营养化程度加剧的敏感指标。