昌黎近岸表层沉积物中磷的赋存形态及其分布特征研究

本文以昌黎黄金海岸国家级自然保护区的海域为研究区域,分析讨论了沉积物的中值粒径、有机质总量与磷的各种不同赋存形态之间的相关性。结果表明,保护区海域各采样点沉积物的总磷（TP）含量在257.2×10-6~470.2×10-6之间,平均值为282.4×10-6;其中,有机磷（OP）含量为21.0×10-6~191.4×10-6;无机磷（IP）含量为106.2×10-6~214.6×10-6,是保护区沉积物中磷形态的主要赋存形态;铁/铝结合态磷（Fe/Al-P）的含量为17.2×10-6~55.9×10-6;钙结合态磷（Ca-P）含量为71.4×10-6~168.2×10-6,是组成IP的主要赋存形态,Ca-P含量及其所占比例均较高,磷释放风险较小。各磷形态含量的空间分布大体呈西部>中部>东部的趋势。部分距新开口较近的采样点含磷量偏高。北部区域主要受到陆源输入与水动力条件等因素的影响,含磷量偏低。从统计数据特征来看,该海域的沉积物基本没有构成污染。     

五大连池表层沉积物中不同形态磷的分布

选取东北地区典型湖泊五大连池为研究对象,采用连续提取方法测定了磷酸二钙(Ca2-P)、磷酸八钙(Ca8-P)、磷灰石(Ca10-P)、铝磷(Al-P)、铁磷(Fe-P)和闭蓄态磷(O-P),研究了表层沉积物中不同形态磷的含量及各形态磷之间的相关性.结果表明,沉积物中总磷含量在519 mg/kg～1 338.03 mg/...     

洪泽湖不同湖区表层沉积物中磷的形态和分布特征

采用七步连续提取法对洪泽湖9个不同湖区的表层沉积物中总磷(TP)、有机磷(OP)及各种无机磷(IP)形态进行了分析,结果表明,所测洪泽湖表层沉积物中TP含量范围为630.6～1403.4mg.kg-1,以IP为主,占TP含量的67.7%～83.6%;OP含量占TP含量的16.4%～32.3%。受淮河、濉河河水注入的影响,所研究沉积物中TP、IP和OP含量的最大值均出现在靠近入湖口的临淮乡区。IP分为6种形态磷,即交换态磷(Ex-P)、铝结合磷(Al-P)、铁结合磷(Fe-P)、闭蓄态磷(Oc-P)、自生钙磷(ACa-P)和碎屑钙磷(De-P),其中以De-P为主,其次是Fe-P,分别占TP的25.1%～37.3%和18%～35.5%,Ex-P、ACa-P和Al-P含量相对较低,Oc-P含量最低。Ex-P、Al-P和Fe-P作为洪泽湖表层沉积物中潜在的生物可利用磷,其总量占TP的22.5%～41.7%。相关分析表明,TP与IP之间存在着极显著的相关性,与OP的相关性较差,表明沉积物中TP的含量主要是由IP控制。     

三峡水库沉积物不同赋存形态磷的时空分布

为了认识三峡水库沉积物磷的赋存状况,利用磷形态标准测试程序SMT法对干流和三条代表性支流(香溪河、大宁河、小江)的柱状沉积物进行了总磷(TP)、无机磷(IP)、有机磷(OP)、铁/铝磷(Fe/Al-P)、钙磷(Ca-P)的测定,结果表明干流沉积物TP含量为781~1026 mg·kg-1,支流沉积物TP含量为382~1085 mg·kg-1.TP主要由IP组成,OP所占比例较低;IP主要由Ca-P组成,Fe/Al-P所占比例较低.干流TP含量空间差异不显著,但各赋存形态磷的含量普遍高于支流,支流中香溪河磷含量高于大宁河和小江.垂直方向上各赋存形态磷含量在不同沉积深度没有明显规律;TP、IP、Ca-P三者变化趋势较一致,主要受Ca-P含量的影响.鉴于支流的独特水文条件,相比于干流,更应警惕支流沉积物磷的释放风险及其对水体的环境化学效应.     

昌黎黄金海岸自然保护区海域表层沉积物中氮赋存形态分布特征

本文以昌黎黄金海岸自然保护区海域沉积物为研究对象,分析保护区海域各位点沉积物中氮的赋存形态分布状况与中值粒径、有机质的相关性。结果表明:保护区海域沉积物的总氮（TN,total nitrogen）含量在180.13×10-6~966.00×10-6之间,平均值为638.15×10-6;其中非转化态氮（NTN,non-transformed nitrogen）含量在75.82×10-6~856.28×10-6之间,真正参与地球化学循环的可转化态氮（TTN,transferable total nitrogen）含量在104.31×10-6~165.12×10-6之间。各浸取态氮所占TN比例大小为弱酸可浸取态氮（WAEF-N,weak acid exchangeable form,61.69%）＞强氧化剂可浸取态氮（SOEF-N,strong oxidant exchangeable form,20.38%）＞离子交换态氮（IEF-N,ion exchangeable form,15.40%）＞强碱可浸取态氮（SAEF-N,strong alkali exchangeable form,2.53%）。沉积物氮的分布特征主要与陆源营养盐的输入、洋流流向及海洋水动力条件等因素有关;沉积物中有机质含量、粒径分布对各浸取态氮含量的分布影响不大。对比已有统计数据,该保护区海域范围内沉积物基本没有污染状况的发生。     

岷江干流表层沉积物中磷形态空间分布特征

近些年,岷江水体TP污染情况严重,而水体沉积物这一潜在污染源,对水质安全带来的威胁也不容忽视.为揭示岷江干流表层沉积物中磷形态的空间分布特征,于2016年12月,采集了岷江干流(阿坝~宜宾)表层沉积物样品,应用改进的SEDEX法对表层沉积物中的弱吸附态磷Ex-P、可提取态有机磷Org-P、铁结合态磷Fe-P、自生磷灰石磷Ca-P、碎屑磷De-P和非活性磷Res-P等6种磷形态质量浓度进行了测定.结果表明,岷江干流表层沉积物中总磷TP的质量浓度为522.17~979.22μg·g~(-1),已远超全国土壤磷素背景值700μg·g~(-1),表明岷江沉积物中TP浓度较高.从空间分布来看,岷江中游眉山河段中的表层沉积物是颗粒最细、有机质和TP质量浓度最高的区域.岷江干流表层沉积物磷的主要赋存形态为Ca-P和DeP,两者共占TP的质量分数为75%以上.同时,岷江干流表层沉积物中的生物可利用磷(Ex-P、Org-P和Fe-P总和)占TP的质量分数为10.31%~29.62%,其中以中游河段(尤其是眉山段、乐山段)质量浓度最高,这表明岷江中游河段表层沉积物中磷的生物可利用性较强,潜在环境风险较高.     

黄河上中游沉积物理化特征及磷赋存形态研究

对黄河上中游10个沉积物样品进行了理化性质及磷赋存形态分析,在此基础上探讨了沉积物各理化性质与磷赋存形态间的相关关系.结果表明,黄河上中游表层沉积物的总磷含量为97.86～129.33 mg·kg^-1,有机质总量为0.11%～1.96%,沉积物中活性态Fe和Al的含量分别为2.02～7.40 mg·g^-1和0.29～0.90 mg·g^-1;颗粒组成以粉砂级为主,主要矿物组成为石英和长石,粘土矿物以伊利石/蒙混层矿物为主,其次是伊利石、绿泥石和高岭石;磷的形态以无机磷为主,钙结合态P的含量为37.61～64.04 mg·kg^-1,是沉积物中的主要赋存形态.沉积物理化性质中阳离子交换量与沉积物中粘粒和粉砂粒总量表现正相关（R²=0.76）;沉积物的有机质总量与沉积物中的无机磷存在一定的线性关系（R²=0.66）;氧化还原敏感态P和金属(水合)氧化物结合态P含量的总和与活性态Fe和Al的(水合)氧化物的含量总和之间有显著的线性关系（R²=0.80）.     

长江口沙洲表层沉积物磷的赋存形态及生物有效性

利用磷的连续分级提取方法,研究了长江口沙洲沉积物中磷的赋存形态分布特征,并探讨了沉积物中磷的生物有效性.结果表明,沙洲沉积物中总磷的含量为437.6～1103.7μg·g-1,其中79.5%以无机磷的形式存在,而无机磷中以碎屑态磷灰石磷为主;有机磷约占总磷的20.5%.磷的生物有效性分析结果显示,潜在的生物有效性磷主要包括弱吸附态磷、铁结合态磷和有机磷等3种赋存形态,而长江口沙洲沉积物中潜在的生物有效性磷含量较少,约为60.5～510.9μg·g-1,平均仅占沉积物总磷的28.86%.     

巢湖表层沉积物中磷赋存形态的时空变化

以巢湖表层沉积物为对象,采用欧洲标准测试委员会框架下发展的SMT分离方法分析总磷（total phosphorus,TP）、有机磷（organic phosphorus,OP）、无机磷（inorganic phosphorus,IP）、铁铝磷（NaOH-P）、钙磷（HCl-P）等磷形态的含量,利用ArcGIS 9.2和地统计学软件GS＋5.3进行空间数据和插值处理,探讨了巢湖表层沉积物中磷的形态分布特征及来源.结果表明：①沉积物中TN、TP和有机质含量的季节变化较小,在空间上均表现出西半湖含量高于东半湖的分布特点;C/N比率在21.35～28.19之间（平均值为24.94）,表明巢湖的入湖污染物主要以面源污染为主.②巢湖表层沉积物中TP含量的变化范围为528.90～1 385.71 mg.kg-1,IP为主要赋存形态（占TP的质量分数为55.78%～79.86%）.③巢湖表层沉积物中,OP含量为169.05～841.24 mg.kg-1,东、西半湖OP含量分别为376.02 mg.kg-1和406.53 mg.kg-1（占TP的质量分数为47.49%和36.28%）;NaOH-P含量为33.77～411.37 mg.kg-1,东、西半湖含量分别为108.37 mg.kg-1和276.30 mg.kg-1（占IP的质量分数为21.73%和33.12%）;HCl-P含量为194.95～477.45 mg.kg-1,东、西半湖HCl-P含量分别为321.71 mg.kg-1和338.08mg.kg-1（占IP的质量分数为64.50%和40.53%）,是IP的主要组成部分.④冬春季节OP含量高于夏秋季节,而夏秋季节HCl-P和NaOH-P含量高于冬春季节.     

洱海沉积物中不同形态磷的时空分布特征

为揭示洱海沉积物磷形态变化的影响因素及其内源磷负荷状况,研究了洱海沉积物中不同形态磷的空间分布和季节性变化特征. 结果表明,洱海表层沉积物中w(TP)为418.71～1108.34mg/kg,空间分布总体呈中部湖区＞南部湖区＞北部湖区;w(IP)为302.35～871.00mg/kg,分布趋势与w(TP)相同;w(Fe/Al-P)为36.22～406.40mg/kg,与w(IP)分布趋势相同;w(Ca-P)为172.34～420.38mg/kg,北部最高;Fe/Al-P和Ca-P是IP的主要形态. 夏季(7月)w(TP)、w(IP)和w(Fe/Al-P)升高,w(labile-P)(labile-P为弱吸附态磷)和w(Fe/Al-P)季节性差异显著. 沉积物柱状样w(TP)、w(OP)、w(labile-P)和w(RSP)(RSP为可还原态磷)随着沉积物深度的增加呈下降趋势,表层富集明显;w(IP)、w(Fe/Al-P)和w(Ca-P)随深度的增加呈上升趋势. 洱海沉积物磷时空分布主要受外源磷输入影响,随水深增加沉积物中w(TP)呈升高趋势,不同形态磷分布受水生生物活动影响较大. 与长江中下游湖泊相比,洱海沉积物中w(TP)高,其中w(IP)及其所占w(TP)的比例较小,磷内源可释放量较低,Fe/Al-P和RSP等生物可利用磷的质量分数及其占w(TP)的比例较大,释放风险较高.      

抚仙湖不同来源沉积物磷形态垂向分布特征

采用连续萃取法(SEDEX)对抚仙湖岸带代表不同污染来源的5个样点和湖心沉积物中磷形态的分布特征及垂向变化特征进行分析.结果表明,沉积物中无机磷(IP)是总磷(TP)的主要组成部分,占TP的70.46％ ±8.06％;磷形态以碎屑磷灰石(CAP)和闭蓄态磷(Org-P)为主,分别占TP的41.65％±17.04％和29.53％±8.06％,而可交换态磷(Ex-P)含量最低,仅占TP的2.42％±1.45％.不同点位TP含量和各形态磷分布特征不同,以磷矿开采污染为主的东大河口沉积物总磷含量及各形态磷含量远高于其它污染来源的沉积物,其中CAP含量达(131.46±84.78)μmol·g-1.沉积物磷形态垂向特征表征了流域人类活动对抚仙湖的污染历程.东大河口沉积物各形态磷含量随深度变化剧烈,尤其是CAP在8～14 cm随深度增加突然增大后又急剧降低,且均在11 cm处达最大值,这与抚仙湖流域磷矿开采兴起到矿点关闭的历史相吻合.湖心沉积物磷形态分布特征显示了湖岸各种污染来源“汇”的特点.     

浙江近岸海域海水和沉积物中铬形态分布特征研究

本研究在浙江近岸4个海域开展同步采样和观测,分析海水和沉积物中铬（Cr）形态分布特征。结果表明,表层海水总Cr浓度范围为0.405～0.653μg/L,Cr(Ⅵ)浓度范围为0.009～0.087μg/L;底层海水总Cr浓度范围为0.426～0.638μg/L,Cr(Ⅵ)范围为0.005～0.099μg/L,海水中Cr形态含量分布与深度无相关性。沉积物中Cr含量范围为50～82 mg/kg,以残渣态为主;有效态Cr的含量大小依次为有机结合态Cr>铁锰氧化物结合态Cr>离子交换态Cr>碳酸盐结合态Cr;沉积物中水溶态Cr(Ⅵ)含量范围为2.99～11.71μg/kg,小于0.02 mg/kg。上述结果表明,浙江近岸海域环境存在一定程度的Cr污染,但水溶态Cr(Ⅵ)含量低,潜在风险较小。     

蓝藻暴发对巢湖表层沉积物氮磷及形态分布的影响

以巢湖表层沉积物及上覆水体为对象,于蓝藻暴发前(4月)和蓝藻暴发期(7月)采集水样及沉积物样品,分析了氮磷及其形态赋存特征,并探讨了沉积物氮磷及其形态与蓝藻暴发的关系.结果发现,蓝藻暴发时,巢湖表层沉积物总磷减少,总氮增加,同时削弱了磷在空间上分布的异质性.从氮磷形态来看,蓝藻暴发未造成巢湖表层沉积物氮形态(NH4+-N、NO3--N和Org-N)含量和比例的明显波动,但却造成了活性磷(弱吸附态磷和铁铝结合态磷之和)含量及比例的下降,钙结合态磷(Ca-P)以及有机磷(OP)含量及比例增加,生物有效性磷(AAP)的含量的减小.相关性分析表明,上覆水中叶绿素a(Chl-a)的浓度与铁铝结合态磷(Fe/Al-P)以及有机磷(OP)的含量显著相关(P<0.05),却与氮形态(铵态氮,硝态氮和有机氮)相关性不显著.巢湖沉积物磷(Fe/Al-P及AAP)对巢湖水体蓝藻暴发具有促进作用,而氮及其形态对蓝藻暴发作用较弱.     

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.     

泉州湾河口湿地不同植被恢复下沉积物磷形态和酶活性特征

基于定位观测,研究了泉州湾河口湿地秋茄（Kandelia obovate,KO）、桐花树（Aegiceras corniculatum,AC）、以及秋茄+桐花树（KA）混交等3种植被恢复下沉积物磷形态、酶活性以及环境因子变化特征,并与养蛏滩涂（恢复前,SC）进行了比较,以评估不同植被恢复模式对沉积物磷库及酶活性的影响.结果表明：(1)植被恢复19年后,3种恢复模式下沉积物全磷（TP）和无机磷（IP）含量相较恢复前均呈上升趋势,其中KA最高,SC最低;而沉积物有机磷（OP）含量在不同恢复模式间差异不显著;不同恢复模式下,IP均是沉积物磷的主要形态,占TP的60%～73%;其中,沉积物氢氧化钠提取磷（NaOH-P）和盐酸提取磷（HCl-P）在KA处理下明显高于恢复前（SC）.(2)与恢复前相比,不同恢复模式下沉积物碱性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶活性明显增加,总体表现为AC>KA>KO>SC,但过氧化氢酶在不同植被恢复模式下并无明显差异.(3)冗余分析结果显示,不同恢复模式下沉积物磷含量变化主要受酶活性（特别是碱性磷酸酶）及环境因子（pH、有机质、全氮等）的综合影响.泉州湾河口湿...     

草海湖滨带沉积物微生物群落对磷形态的影响

为探究高原湖泊湖滨带沉积物中微生物群落对磷赋存形态的影响,以草海湖滨带沉积物为研究对象,分析了磷素赋存形态;通过高通量测序技术分析了细菌和古菌的群落组成.结果表明,草海湖滨带表层沉积物的总磷含量范围在662.89~881.26mg/kg之间,平均值为750.36mg/kg;各磷形态中NaOH-NRP＞Res-P＞BD-P＞HCl-P＞NaOH-SRP＞NH₄Cl-P.细菌群落由变形菌门(Proteobacteria)等59个门和硫杆菌属(Thiobacillus)、厌氧粘细菌属(Anaeromyxobacter)等1259个属组成;古菌群落由泉古菌门(Crenarchaeota)等8个门和甲烷丝菌属(Methanosaeta)等67个属组成.冗余分析、主成分分析和共现性网络分析表明,微生物群落能驱动草海沉积物中磷的形态转化,细菌主要通过影响铁的氧化/还原和碱性磷酸酶的活性;古菌则通过改变有机质和酸性磷酸酶活性来调控沉积物磷形态.     

底泥预处理对磷等温吸附特征及磷形态的影响

以校园河流底泥为材料,研究了通过不同预处理对有机质去除后,底泥对磷的等温吸附特征以及底泥中磷的赋存形态的转化.结果表明,对底泥曝气预处理强化了底泥对磷的吸附能力,最大吸附量(S_max)达到714.3mg/kg.不同底泥灼烧后,最大吸附量为天然底泥的1.64～2.25倍,且明显高于未灼烧底泥.对底泥曝气与对水曝气预处理使易被生物利用态磷向难被生物利用态磷转化,易被生物利用态磷较预处理前分别减少了7.02%和0.23%,而空白试验底泥的易被生物利用态磷则增加了4.85%.底泥灼烧后,SMT法不适合分析磷的赋存形态.底泥预处理后,酸性或碱性均促进了磷的释放.底泥灼烧后,在pH5～6条件下,磷的释放量低于未灼烧底泥.     

Characteristics and distribution of phosphorus in surface sediments of a shallow lake

Phosphorus ( P ) in sediments plays an important role in shallow lake ecosystems and has a major effect on the lake environment. The mobility and bioavailability of P primarily depend on the contents of different P forms, which in turn depend on the sedimentary environment.Here, sediment samples from Baiyangdian (BYD) lake were collected and measured by the Standards, Measurements, and Testing procedure and Phosphorus-31 nuclear magnetic resonance spectroscopy (31P NMR) to characterize different P forms and their relationships with sediment physicochemical properties. The P content in the sediments varied in different areas and had haracteristics indicative of exogenous river input. Inorganic P (334–916 mg/kg) was the dominant form of P . The 31P NMR results demonstrated that orthophosphate monoesters (16–110 mg/kg), which may be a source of P when redox conditions change, was the dominant form of organic P (20–305 mg/kg). The distribution of P forms in each region varied greatly because of the effects of anthropogenic activities, and the regions affected by exogenous river input had a higher content of P and a higher risk of P release. Principal component analysis indicated that P bound to Fe, Al, and Mn oxides and hydroxides (NaOH-P) and organic P were mainly derived from industrial and agricultural pollution, respectively. Redundancy analysis indicated that increases in pH lead to the release of NaOH-P. Organic matter plays an important role in the organic P biogeochemical cycle, as it acts as a sink and source of organic P .