光照对湖泊沉积物磷释放及磷形态变化的影响研究

将采自太湖的沉积物移至实验室内进行磷释放模拟实验.通过对水-沉积物界面在不同照度下的磷释放趋势研究发现,照度与水-沉积物界面的磷释放量有明显的负相关性.而藻类计数的结果表明,照度与底栖藻类生物量存在正相关性.由此可以推断,光照对沉积物磷释放的影响主要表现为受照度控制生长的底栖藻类吸收沉积物中释放的磷,阻挡其进入上覆水中.不同照度下pH变化的研究结果表明,pH的升高趋势随照度的增强而升高,稳定后的水体偏碱性.通过对在不同照度下沉积物中总磷及磷形态变化规律研究发现沉积物中总磷减少量表现为无光＞中照度＞高照度;沉积物中磷出现无机态减少,有机态增加的现象;照度越高,沉积物中NaOH-P(Fe(Al)-P)减少量与HCl-P(Ca-P)减少量的比例越大.     

镜泊湖沉积物各形态磷分布特征及释放贡献

将镜泊湖分为北部湖区、中部湖区、东部湖区、西部湖区、南部湖区共设置23个表层沉积物采样点和10个沉积柱芯采样点,采用The Standards,Measurements and Testing Programme （SMT）法测定沉积物中总磷（TP）、无机磷（IP）、有机磷（OP）、铁/铝结合态磷（NaOH-P）、钙结合态磷（HCl-P）.分析镜泊湖沉积物各形态磷的来源、空间分布特征和对磷释放的贡献.结果表明,镜泊湖湖区沉积物各形态磷有3个主要成分,其中成分1主要代表生活污水和工业废水,主成分2主要代表农业污染,主成分3主要代表碎屑岩、自生磷灰石和含磷矿物质等;镜泊湖沉积物各形态磷的空间分布具有一定的空间差异性,分布特征受镜泊湖水文特征和人类活动影响较大.湖区沉积物各形态磷含量整体而言随深度的增加不同程度的下降;对沉积物不同形态磷的磷释放贡献进行分析,分析表明,镜泊湖各湖区沉积物短时间尺度内以滞留为主,但在长时间尺度下具有一定的释放风险.     

太湖不同湖区沉积物磷形态变化分析

采用SMT法于2009年11月对太湖北部湖区梅梁湾(T1)、竺山湾(T2)、太湖西部(T3)、太湖南部(T4)、太湖东部(T5)及湖心区(T6)沉积物30cm深度上不同磷形态进行分析,结果表明,太湖不同营养水平湖区不同磷形态含量变化明显,北部竺山湾及太湖西部富营养化明显, NaOH-P含量明显高于其他湖区,占TP比例总体为T2 > T1 > T3 > T4、T5、T6.反映太湖北部及西部受人为污染源输入影响严重. HCl-P则表现为太湖北部及西北部含量总体低于太湖南部\东部,占TP比例总体为T4 > T5 > T6 > T1、T3 > T2. OP随深度至约15cm迅速降低,和太湖较强的矿化作用有关系. 同NaOH-P一样, TP表现出太湖北部及西北部含量高于其他湖区的总体趋势,反映了太湖北部和西北部湖区特别是竺山湾富营养化高于其他湖区.     

巢湖沉积物中磷蓄积时空变化及人为污染定量评价

研究了巢湖表层沉积物及西部湖心区沉积岩芯中总磷(TP)及NaOH提取态磷(NaOH-P)、HCl提取态磷(HCl-P)、有机磷(OP)含量变化,揭示了沉积物中磷的人为污染贡献量时空变化特征.1850年以来,西部湖心区沉积岩芯中TP呈明显的3段式变化,1850～1950年,TP含量较为稳定;1950～1980年,TP含量逐渐增加;1980年以来,TP含量达到近150年来的最大值,平均为858.3 mg.kg-1.沉积岩芯中NaOH-P及OP含量变化趋势与TP一致,但NaOH-P所占TP质量分数在上述3个阶段中逐渐增加,OP所占TP质量分数相对稳定;沉积岩芯中HCl-P含量较为稳定,所占TP质量分数逐段降低.表层沉积物中NaOH-P与TP含量空间变化规律一致,总体上为西部湖区>东部湖区,北部湖区>南部湖区.采用地球化学方法对沉积物中磷含量"粒度效应"进行矫正,计算得到1850年以来上述3个阶段沉积岩芯中磷的人为污染贡献量平均分别为59.5、118.8、297.9 mg.kg-1;表层沉积物中磷的人为污染贡献量为22.9～2 500.0 mg.kg-1,由西北部湖区向东南部湖区递减,与水体TP质量浓度变化趋势完全一致.人为污染贡献的磷主要以NaOH-P结合态蓄积于巢湖沉积物中.除了农业面源污染之外,通过南淝河输入的来自合肥等城市废水是西部湖区磷污染的主要"贡献者".     

沉积物与悬浮物中磷分级分离形态差异的初步研究

以滇池2个典型的严重富营养化湖湾——马村湾和海东湾为研究区域,研究分析了2个湖湾沉积物及水体悬浮物中4种磷的赋存形态：松散吸附态磷（NH4Cl-P）、氧化还原敏感态磷（BD-P）、金属结合态磷（NaOH-P）和钙结合态磷（HCl-P）以及有机质含量及总磷（TP）含量．结果表明：沉积物随着风浪搅动悬浮进入水体后,4种形态的磷含量及其所占总磷的比例均发生了较大变化,NH4Cl—P的含量升高,是由于快速的吸附作用所致;NaOH-P在4种磷形态中的比例下降,含量上升,表明沉积物再悬浮进入水体后磷的活化特性加大,其释放的潜力大为增强,这与湖水的pH密切相关．     

大亚湾沉积物磷的形态特征及其潜在可释放性

为了认知沉积物磷释放对海湾磷负荷的影响,本文以SMT分级方法分析了大亚湾表层沉积物中磷的形态结构,探讨了沉积物磷的释放潜力的时空性差异及其影响因素。结果表明,大亚湾沉积物中总磷（TP）的平均含量为429.65×10-6,无机磷（IP）、有机磷（OP）的平均含量分别为286.57×10-6和143.08×10-6,IP占TP的67.83%;IP以酸提取态磷（HCl-P）为主,HCl-P的平均含量为237.10×10-6,碱提取态磷（NaOH-P）的平均含量为56.13×10-6;生物有效磷（OP+NaOH-P）占到总磷的45.63%。大亚湾沉积物磷具有较高的释放潜力,并呈现出夏季高于冬季,近岸区域高于湾中心及湾口的变化规律。相关性分析表明,沉积物粒径、氧化还原电位及有机质含量（尤其是浮游藻类的自生有机质）对沉积物磷的释放潜力有较大影响。     

滇池与红枫湖沉积物中磷的地球化学特征比较研究

对比研究了滇池与红枫湖表层沉积物中磷的形态含量及其生物有效性.结果表明,两湖沉积物总磷含量相当,分别为1373.8～ 4616.3mg·kg-1、1194.4 ～4324.3 mg·kg-1.HCl-P、Res-P为滇池沉积物中主要的磷形态,占总磷的62.9％ ～86.4％;而红枫湖中磷形态顺序为NaOH-P＞ Res-P＞ HCl-P＞ BD-P＞ NH4Cl-P;两湖沉积物中有机磷均以低活性态为主.红枫湖沉积物中NH4Cl-P、BD-P、NaOH-rP及生物有效磷等平均含量明显高于滇池,表明其内源磷释放对上覆水体富营养化的贡献更大.Olsen-P与NH4Cl-P、BD-P、NaOH-rP等活性磷形态呈显著正相关,而与NaOH-nrP、HCl-P、Res-P、TP等相关性不显著,因此,可作为评价两湖沉积物释磷能力及其潜在环境风险的重要指标.     

太湖草藻型湖区磷赋存特征及其环境意义

研究草藻型湖区上覆水和沉积物磷赋存特征及环境意义有助于明晰磷在沉积物-水界面的迁移转化过程,对于深入理解不同类型湖区的富营养化过程及富营养化湖泊的治理具有重要现实意义.在太湖典型草藻型湖区进行四季多点采样,分析草藻型湖区水体及沉积物中不同磷形态的时空差异,并揭示其环境意义.结果表明:①藻型湖区上覆水中总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)、溶解性无机磷(DIP)和颗粒态磷(PP)显著高于草型湖区,时间分布上大都表现出夏秋高于冬春的特点,PP是TP的主要组成部分,占比71. 8%～89. 6%.叶绿素(Chl-a)浓度与上覆水中磷赋存形态呈相似的时空分布特征.②藻型湖区表层沉积物TP含量为372. 38～529. 64 mg·kg~(-1),草型湖区为304. 29～454. 27 mg·kg~(-1),藻型湖区表层沉积物TP含量明显高于草型湖区,冬季沉积物TP含量最高,夏季最低,这与外源污染的输入以及不同环境条件下内源磷在沉积物和上覆水间的迁移转化有关.③沉积物中不同磷赋存形态数量分布由小到大依次均为:NH_4Cl-P、Fe-P、Org-P、Res-P、Al-P和Ca-P.表层沉积物Mobile-P(NH_4Cl-P+Fe-P+Org-P)在TP中的占比藻型湖区为9. 10%～16. 93%,略高于草型湖区8. 11%～13. 50%,Res-P在TP中占比藻型湖区为10. 06%～14. 97%,草型湖区为11. 02%～20. 28%.藻型湖区内源磷释放风险大,不利于磷的固定与埋藏.不同类型的湖区富营养化程度明显不同,在磷的释放与埋藏中也表现出不同变化特点.藻型湖区因其较高的内源磷负荷和释放潜力,值得特别关注.     

陕西红碱淖湖泊表层底泥磷形态研究

磷是一种重要的生命必需元素,其与氮都是引起水体富营养化的重要元素。红碱淖是中国最大的沙漠淡水湖,在区域生态系统中的功能十分显著。采用连续提取法对陕西红碱淖湖泊表层沉积物磷形态进行分析,得到弱吸附态磷（NH₄Cl-P）、铁锰螯合态磷（BD-P）、铁铝氧化态磷（NaOH-P）、钙磷（HCl-P）、惰性磷（Res-P）五种磷形态。结果表明：总体上,红碱淖表层底泥磷向水体释放的风险较低,但在湖泊水体pH值上升背景下,一些碱溶解磷（如NaOH-P）向湖泊水体释放的风险可能增加。五种磷形态在全湖的空间分析表明：NH₄Cl-P与BD-P呈现大致相似的特征,NaOH-P主要在湖泊南岸附近富集,HCl-P和Res-P呈大致相反的变化趋势,总磷（TP）在全湖近乎均匀分布。与国内典型湖泊沉积物的对比显示：红碱淖表层底泥无论是总磷还是活泼磷均处于较低水平,也说明该湖泊表层底泥磷向水体释放的风险相对较低。     

覆盖材料对洱海不同湖区沉积物溶解态有机磷和无机磷释放影响及差异

通过模拟实验探讨了4种覆盖材料对洱海不同湖区沉积物溶解态总磷（DTP）、溶解态有机磷（DOP）和溶解态无机磷（SRP）释放影响及差异.结果表明：①与无覆盖对照相比,覆盖材料通过改变洱海沉积物pH和Eh及溶解性有机质（DOM）特征,降低了沉积物DTP最大释放量,其中,覆盖氧化铁对洱海北部和南部沉积物DTP释放控制效果较好,与无覆盖对照相比,释放量分别减少了44.3%和35.71%;而覆盖氧化铝对中部湖区沉积物DTP释放控制效果较好,与无覆盖对照相比,释放量减少了29.6%.②覆盖铁铝氧化物对洱海不同湖区沉积物SRP和DOP释放量影响差异明显,北部湖区沉积物覆盖氧化铁后,SRP和DOP释放量分别降低了35.6%和36.2%,主要是因为其降低了沉积物pH和Eh,而增加了DOM活性所致;中部湖区沉积物覆盖氧化铝后,SRP和DOP释放量分别降低了28.9%和31.6%,与氧化铝促进了该湖区DOM活性密切相关;南部湖区沉积物覆盖氧化铁后,沉积物SRP和DOP释放量分别降低了47.4%和16.5%,则与覆盖氧化铁降低了该湖区沉积物pH和Eh有关.因此,如选择覆盖材料控制洱海不同湖区沉积物磷释放,北部和南部湖区应选择覆盖氧化铁,而中部湖区应选取氧化铝作为覆盖材料.     

镧改性沸石对太湖底泥-水系统中磷的固定作用

考察了不同反应时间、pH值、硅酸根离子浓度、DO浓度、老化时间以及初始磷浓度等条件下一种新型底泥改良剂-镧改性沸石对太湖底泥-水系统中磷的固定作用.当水中磷浓度很低时,太湖底泥和镧改性沸石改良太湖底泥均释放出磷.镧改性沸石改良太湖底泥的释磷量少于太湖底泥.镧改性沸石改良太湖底泥中金属氧化物结合态磷(NaOH-P)和钙结合态磷(HCl-P)等较为稳定形态磷含量多于太湖底泥,而镧改性沸石改良太湖底泥中氧化还原敏感态磷(BD-P)这种不稳定形态磷含量少于太湖底泥.太湖底泥和镧改性沸石改良太湖底泥对水中较高浓度磷酸盐的吸附平衡数据均可以采用Langmuir等温吸附模型加以描述.镧改性沸石改良太湖底泥对水中磷酸盐的吸附能力明显高于太湖底泥,且吸附能力随老化时间的增加而降低.被镧改性沸石所吸附的磷酸盐主要以NaOH-P和HCl-P等较为稳定形态磷存在,不容易被重新释放出来.上述结果表明,采用镧改性沸石对太湖底泥进行原位改良可以增强太湖底泥对磷的固定能力,减少太湖底泥磷的释放.     

南水北调对密云水库水位变幅带土壤磷释放量的影响

南水北调来水引起的水位上涨可能会导致密云水库水位变幅带土壤中磷的释放.过量的磷可能会引起水体富营养,因此,研究水库变幅带磷释放风险对密云水库水质安全保障具有科学指导意义.本研究采用连续浸提法测定密云水库变幅带土壤及沉积物中弱吸附态磷(NH_4ClP)、铁磷(BD-P)、铝磷(NaOH-P)及钙磷(HCl-P)等4种不同形态磷含量,探讨其分布特征;并在室内进行了磷释放模拟实验,估算了南水北调来水引起水库水位上升所致的易释放磷的释放量.结果表明,NH_4Cl-P、BD-P、NaOH-P、HCl-P广泛地分布于密云水库变幅带土壤及沉积物中.在白河、内湖及潮河3个库区,磷形态分布具有一致规律,即HCl-PNaOH-PBD-PNH_4Cl-P.因密云水库变幅带为中国典型的北方碱性土壤,变幅带无机磷主要为钙磷.NH_4Cl-P在3个库区变幅带土壤中含量相差不大,在受水动扰动力影响较小的内湖库区BD-P含量略高于其它2个库区.在3个不同库区中,潜在活性磷NH_4Cl-P和较稳定的NaOH-P在岸上和水陆交界面土壤及水下沉积物中含量相差不大,受氧化还原条件影响较大的BD-P在沉积物中的含量略高于岸上和水陆交界面土壤.磷释放模拟实验及释放量估算结果表明,水库水位上涨3 m的情况下,白河、潮河和内湖库区淹没变幅带土壤分别释放1.02、0.80、0.37 mg·m~(-2)易释放磷.白河和内湖库区变幅带被水淹没土壤中磷释放的风险可能更高,需加强防护.     

淀山湖沉积物磷分布特征

本研究分析了淀山湖沉积物中磷空间分布特征.结果表明,淀山湖沉积物含有较丰富的磷,TP变化范围在266～1146mg·kg-1之间,全湖平均含量为572mg·kg-1,空间分布存在显著的异质性.受上游来水影响,淀山湖沉积物TP含量总体上由西北向东南逐步降低,其中以北部湖区沉积物污染程度最高.表明虽然近年仍有大量的外源污染物进入淀山湖,但淀山湖总体存在一定的自净能力.以全湖平均来看,淀山湖沉积物中磷存在形态由高到低顺序为HCl-P>NaOH-P>OP>Ex-P.Ex-P含量最低,不足TP的1%.沉积物NaOH-P与TP相关性良好,表明沉积物中TP含量的增加,主要来自于NaOH-P.在空间分布上,西北部湖区TP主要以NaOH-P为主,东南部TP主要以HCl-P为主.OP在表层沉积物中分布较平均,在垂直分布上,各样点底部有机磷所占TP的比例普遍高于上层,暗示近年来生源磷沉积处于下降趋势.     

Phosphorus fractionation and bio-availability in Taihu Lake(China) sediments

Introduction Sediment phosphorus has been recognized as the mostcritical nutrient limiting lake productivity (OECD, 1982).The concentration of phosphorus in the sediment is often1000 fold higher than that in lake water and its release…     

Responses of alkaline phosphatase activity to wind-driven waves in a large, shallow lake: Implications for phosphorus availability and algal blooms

Phosphorus is a vital nutrient for algal growth, thus, a better understanding of phosphorus availability is essential to mitigate harmful algal blooms in lakes. Wind waves are a ubiquitous characteristic of lake ecosystems. However, its effects on the cycling of organic phosphorus and its usage by phytoplankton remain poorly elucidated in shallow eutrophic lakes. A mesocosm experiment was carried out to investigate the responses of alkaline phosphatase activity fractions to wind waves in large, shallow, eutrophic Lake Taihu. Results showed that wind-driven waves induced the release of alkaline phosphatase and phosphorus from the sediment, and dramatically enhanced phytoplanktonic alkaline phosphatase activity. However, compared to the calm conditions, bacterial and dissolved alkaline phosphatase activity decreased in wind-wave conditions. Consistently, the gene copies of Microcystis phoX increased but bacterial phoX decreased under wind-wave conditions. The ecological effects of these waves on phosphorus and phytoplankton likely accelerated the biogeochemical cycling of phosphorus and promoted phytoplankton production in Lake Taihu. This study provides an improved current understanding of phosphorus availability and the phosphorus strategies of plankton in shallow, eutrophic lakes.     

Phosphorus fractions and its release in the sediments of Haihe River, China

The amounts and forms of phosphorus (P) in surface sediments of Haihe River, Tianjin, North China, were examined using a sequential chemical extraction procedure. Five fractions of sedimentary P, including loosely sorbed P (NH4Cl-P), redox-sensitive P (BD-P), metal oxide bound P (NaOH-P), calcium bound P (HCl-P), and residual P (Res-P) (organic and refractory P), were separately quantified. The results indicated that the contents of di erent P fractions in the sediments varied greatly. The total P (TP) contents ranged from 968 to 2017 mg/kg. Phosphorus contents in NH4Cl-P, BD-P, NaOH-P, and HCl-P ranged from 6.7 to 26.6 mg/kg, 54.5 to 90.2 mg/kg, 185.2 to 382.5 mg/kg, and 252.3 to 425.5 mg/kg, respectively, which represented 1.2%–3.2%, 7.7%–13%, 33.3%–48.9%, and 36.2%–54.2% of the sedimentary inorganic P, respectively. For all the sediment samples, the rank order of P-fractions was Res-P > HCl-P > NaOH-P > BD-P > NH4Cl-P. The highly positive relationship between the amounts of P released from the sediments and those in the NH4Cl-P and BD-P fractions, indicated that NH4Cl-P and BD-P were the main fractions that can release P easily.     

沉积物中磷形态与湖泊富营养化的关系

应用乙二胺四乙酸法对长江中下游太湖、巢湖和龙感湖等3个湖泊表层沉积物中磷的形态进行连续提取和测定.结果发现,在表层沉积物中,3个湖泊钙磷的百分含量比较接近,占总磷的30%左右,太湖和巢湖铁磷的百分含量显著高于龙感湖,而龙感湖有机磷的相对含量较高,可达40%~50%.这3个湖泊沉积物中有机磷形态差别十分明显,其中太湖沉积物中的有机磷主要以酸可提取有机磷形式存在,巢湖沉积物中酸可提取有机磷约占总有机磷的一半,而龙感湖的有机磷大部分与腐殖酸结合.沉积物中酸可提取有机磷的释放可能又是一个导致湖泊富营养化的重要过程.