长江口低氧区沉积物中磷的形态及其环境意义

磷是长江口外邻近海域潜在的限制性营养元素,沉积物中磷的转化与保存对于指示区域环境变化和物质循环具有重要的作用.通过对长江口外低氧区和非低氧区柱状沉积物中磷和氧化还原敏感参数的分析,探讨了沉积物中磷的形态、分布及其环境意义.研究表明,Detr-P是沉积物中磷主要的赋存形态;其次是Org-P、Fe-P和Auth-P,Exch-P对总磷的贡献5%;磷的含量与分布受陆源输入和早期成岩作用的影响;活性磷组分在沉积-保存过程中发生了明显的形态转化,Auth-P主要来源于Fe-P和Org-P的转化.长江口低氧区沉积物中磷的保存与陆源输入和水体环境变化密切相关,磷的形态能够较好地反映区域环境变化.低氧区与非低氧区沉积物中活性磷的分布具有一定的差异性,突出表现在低氧区沉积物具有更高的C/P值.研究区域内DRP的释放通量为0.90~1.13μmol·(cm~2·a)~(-1);磷的埋藏效率高于70%,其中Detr-P的埋藏效率约为100%,Fe-P和Org-P分别为38%和26%.Auth-P是活性磷最主要的埋藏形态,大约51%的Auth-P来源于Fe-P和Org-P的转化.长江口低氧区磷的埋藏效率低于东海内陆架海域,低氧现象降低了磷的埋藏效率,并可能对富营养化等生态环境问题产生深远影响.陆源输入的变异显著影响长江口沉积物中磷的组成,流域磷的输入与河口初级生产和低氧等一起深刻影响着长江口磷的循环模式.     

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.     

东海特定海区柱状沉积物中磷的存在形态及其环境指示意义

对国家海洋二所1998年5月调查过程中采自长江口外特定海区的柱状沉积物样品进行了系统的总磷及各形态磷分析。邻近长江口，杭州湾的MESO站位，总磷（TP）、铁结合态磷（Fe-P）和有机磷（OP）增色高于其它站位，表明来自长江、钱塘江水系的污染物已对东海海域的环境造成了一定影响。在垂直方向上，各站位TP、OP和Fe-P的含量自下而上增高，此外，Fe-P和OP由于还原溶解与生物降解等作用，倾向于进入孔隙水，参与海洋磷的再循环。吸附态磷（Ad-P）与钙结合态磷（Ca-P）的含量向上递减，与成岩期自生磷灰石的沉淀，以及磷的吸附-解吸附再平衡有关。     

荆州市地表水沉积物中磷的形态分析

通过对荆州地区主要地表水沉积物中磷的形态分析,揭示了地表水沉积物中不同形态磷的分布特征。结果表明：地表水沉积物中磷主要有交换态磷（Ex—P）、铝磷（Al-P）、铁磷（Fe—P）、闭蓄态磷（Oe—P）、自生钙磷（ACa—P）、碎屑钙磷（De—P）、有机磷（Or—P）7种磷,其中以自生钙磷（ACa—P）、碎屑钙磷（De—P）和有机磷（Or—P）为主,约占总提取磷的95％。自然条件下,绝大部分湖泊的沉积物中95％以上的磷是以生物较难利用的形态存在的,活性磷所占比例较小,不足沉积物总磷的3％;沉积物中铝磷、铁磷、闭蓄态磷、自生钙磷的含量与总磷含量均没有明显相关性。各形态磷的含量分布与水体沉积物的释磷特点及其地球化学循环规律,并受沿岸污水排放及近岸养殖排污等人为活动的影响。     

胶州湾沉积物中的磷及其环境指示意义

研究了胶州湾沉积物中磷形态的地球化学分布特征、控制因素及环境意义,将胶州湾沉积物中的磷分为可交换态磷、铝结合态磷、铁结合态磷、闭蓄态磷、自生钙磷、碎屑态磷和有机磷7种不同的形态,并结合210Pb测年法计算了不同年代各形态磷的埋藏通量,在此基础上,分析了胶州湾沉积物中磷所给出的环境信息.结果表明,无机磷是胶州湾沉积物中磷的主要形态,有机磷只占较小的比例,无机磷中钙磷占的比例相对较大,其中碎屑态磷是含量最高.磷的含量及埋藏通量的垂向分布受到pH、盐度、温度、生物扰动、沉积速率等环境因子的影响.相关分析及元素的OC/OP比值分析证明,近20a,陆源输入是胶州湾沉积物主要来源,并且沉积速率不断增大.由于近年来采取的较为得力的治污与排放措施,胶州湾的环境状况已有明显改观.研究还表明,Fe-P,Al-P和Oc-P的含量与海域污染程度有较密切的关系,可作为表征海洋沉积环境污染状况的指示因子之一.     

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.     

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.     

沉积物中不同形态磷提取方法的改进及其环境地球化学意义

本文给出了一个较为系统的沉积物中不同形态Ｐ的提取方法，将沉积物中Ｐ以吸附态磷，铝结合磷，铁结合磷，闭蓄态磷，自生钙结合磷，原生碎屑磷和有机磷等７种形态分步提取，并重点考虑了分离提取原生碎屑磷和自生钙结合磷，分离提取铝结合磷，分离提取铝结合磷，铁结合磷和闭蓄态磷。本方法具有很强的环境地球化学研究应用价值。     

长江口岸带柱状沉积物中磷的存在形态及其环境意义

通过对长江河口岸带柱状沉积物中P的分析，揭示了沉积物中P的存在形态和分布特征。柱状沉积物中P的存在形态主要有DP、Al-P、Fe-P、Ca-P和OP等5种，其中以Ca-P（约占TP的28%-52%）和OP（约占TP的43%-68%）为主。研究发现，在近排污口的柱状沉积物中Al-P和有机碳（TOC）具有相似的变化趋势，具Al-P含量明显高于非排污口处的朝阳柱样，反映了柱状沉积物中各形态P的分布特征受人类活动的影响比较明显。此外，柱状沉积物中P的存在特征受沉积速率的影响显著。     

沉积物中磷负荷及其释放对水质的影响

以华东师范大学校河为研究对象，通过野调研与室内模拟实验相结合，研究了校河沉积物中磷负荷量，释放量与释放速度以及温度和水体扰动对其影响，并探讨了沉积物中磷释放对校河水质的影响，为校河的富营养化防治提供科学依据。     

长江口及其邻近海域沉积物磷的赋存形态和空间分布

采用SMT磷分级法研究长江口及其邻近海域沉积物中磷的赋存形态及分布特征,并探讨了其影响因子.研究结果表明,沉积物中总磷(TP)含量为476.91~980.04μg·g~(-1),有机磷(OP)含量为15.84~139.21μg·g~(-1);而无机磷(IP)为主要赋存形态,其含量为421.67~844.86μg·g~(-1),约占TP 72.9%~96.7%.IP中以钙结合态磷(HCl-P)为主,其含量为186.88~431.69μg·g~(-1),占IP的42.3%~57.79%;而铁/锰结合态磷(Na OH-P)的含量最少,其含量为4.17~52.76μg·g~(-1),仅占IP的2.0%~3.3%.空间分布上,不同形态磷含量具有明显的时空变化特征.夏季TP和IP的含量由咸水端到淡水端呈现出先降低后升高,冬季则先升高后降低的趋势.OP的含量在夏季时无明显分布规律,而在冬季时表现出由咸水端到淡水端降低的趋势.Na OH-P含量在冬夏季均表现为淡水端处较高;HCl-P含量在夏季无明显的变化规律,而冬季时近淡水端处较高.沉积物粒径大小影响磷的赋存形态,表现为夏季粘粒对OP影响较大;冬季粘粒和粉粒与IP存在着负相关性,与OP存在着显著的正相关性.此外,沉积物总有机碳、盐度和碱性磷酸酶活性也是影响磷赋存形态的主要因子.     

洪泽湖不同入湖河流沉积物磷形态特征及生物有效性

为揭示洪泽湖入湖河流沉积物磷形态空间差异性及影响因素,分析了洪泽湖自西北向西南7条入湖河流65个表层沉积物中不同磷（P）形态,并探讨了磷形态空间赋存特征的影响因素及环境意义.研究表明：沉积物总磷（TP）含量为488.90mg/kg~960.22mg/kg,无机磷（Pi）为主要形态,相对含量为65.81%~76.16%.西部入湖流域沉积物有机磷（Po）以非活性有机磷（NLOP）为主,汴河最高,相对含量约占Po的50.41%,生物有效态无机磷（BAP）相对含量最高,占Pi的66.84%,污染程度最高;西南和西北入湖流域Po则以中活性有机磷（MLOP）为主,Pi以钙结合态无机磷（HCl-Pi）为主.西北入湖流域由于受当地地质背景的影响,HCl-Pi所占Pi相对含量最高（43.02%）,从而减缓了磷的移动能力,污染程度最低.随着沉积物污染程度的增加,生物有效态Po含量增加,但所占Po相对含量降低;HCl-Pi含量增加,所占Pi相对含量降低,这一现象和我国其它典型地区沉积物磷形态空间分布类似.西部和西南入湖流域主要受水土流失、有机面源污染及藻类生长的影响,有机质环境较高,水交换能力弱,可被有机质降解的Po组分高于可被矿化的Po组分,大部分难降解Po组分易沉积,导致西部和西南入湖流域较高的BAP和NLOP含量,富营养化程度较高.沉积物OM是各形态磷之间相互转化的关键因素,和沉积物内源磷地球生物化学循环密切相关.洪泽湖入湖流域沉积物磷形态空间差异性主要由农业面源污染物的输入而导致内源磷负荷加剧.洪泽湖西部和西南入湖流域应重点控制农田水土流失及养殖业面源污染,建设滨岸修复带,遵循少量多次增施有机肥原则,减少农用地水土流失.健全农村养殖业废水废渣处理;划定科学养殖区;提倡铜围网箱,增加水体交换率.而对于洪泽湖西北入湖流域则应重点防止过度城镇化带来的水土流失及对生态功能保护区过高的污染负荷.     

洪泽湖不同入湖河流沉积物磷形态特征及生物有效性

为揭示洪泽湖入湖河流沉积物磷形态空间差异性及影响因素,分析了洪泽湖自西北向西南7条入湖河流65个表层沉积物中不同磷（P）形态,并探讨了磷形态空间赋存特征的影响因素及环境意义.研究表明：沉积物总磷（TP）含量为488.90mg/kg~960.22mg/kg,无机磷（Pi）为主要形态,相对含量为65.81%~76.16%.西部入湖流域沉积物有机磷（Po）以非活性有机磷（NLOP）为主,汴河最高,相对含量约占Po的50.41%,生物有效态无机磷（BAP）相对含量最高,占Pi的66.84%,污染程度最高;西南和西北入湖流域Po则以中活性有机磷（MLOP）为主,Pi以钙结合态无机磷（HCl-Pi）为主.西北入湖流域由于受当地地质背景的影响,HCl-Pi所占Pi相对含量最高（43.02%）,从而减缓了磷的移动能力,污染程度最低.随着沉积物污染程度的增加,生物有效态Po含量增加,但所占Po相对含量降低;HCl-Pi含量增加,所占Pi相对含量降低,这一现象和我国其它典型地区沉积物磷形态空间分布类似.西部和西南入湖流域主要受水土流失、有机面源污染及藻类生长的影响,有机质环境较高,水交换能力弱,可被有机质降解的Po组分高于可被矿化的Po组分,大部分难降解Po组分易沉积,导致西部和西南入湖流域较高的BAP和NLOP含量,富营养化程度较高.沉积物OM是各形态磷之间相互转化的关键因素,和沉积物内源磷地球生物化学循环密切相关.洪泽湖入湖流域沉积物磷形态空间差异性主要由农业面源污染物的输入而导致内源磷负荷加剧.洪泽湖西部和西南入湖流域应重点控制农田水土流失及养殖业面源污染,建设滨岸修复带,遵循少量多次增施有机肥原则,减少农用地水土流失.健全农村养殖业废水废渣处理;划定科学养殖区;提倡铜围网箱,增加水体交换率.而对于洪泽湖西北入湖流域则应重点防止过度城镇化带来的水土流失及对生态功能保护区过高的污染负荷.     

巢湖表层沉积物磷的空间分布差异性研究

通过对巢湖表层沉积物磷形态、有机质及粒径分布特征分析,与沉积物总磷历史数据进行对比,结合不同形态磷的剖面变化,探讨了内源磷释放风险.结果表明,巢湖表层沉积物TP自西向东呈递减趋势,平均含量为790 mg.kg-1,比20世纪80年代平均增加了55%,其中东半湖增加211 mg.kg-1、西半湖增加386 mg.kg-1.表层沉积物磷形态含量和分布有较大差别:铁铝结合磷(NaOH-Pi)和活性有机磷(NaOH-Po)含量占TP含量的42%,分别介于55～648 mg.kg-1和27～468 mg.kg-1范围,西半湖平均含量分别为331 mg.kg-1和225 mg.kg-1显著高于东半湖(147 mg.kg-1和91 mg.kg-1,P<0.01);相对而言,钙镁结合磷(Ca-P)和惰性磷(Res-P)含量在东西部湖区没有显著差别,分别占TP含量的18%和40%.沉积物TP含量随深度减少而增加,西半湖增加量高于东半湖,各种磷形态中NaOH-Pi和NaOH-Po的垂直变化规律与TP相似,是沉积物磷增加的主要形态.西半湖高活性磷、高有机质和多砂质粉砂的特征共同作用极大增加了沉积物中磷向上覆水中释放的风险.     

巢湖沉积物有效态磷与硫的DGT原位同步分析研究

沉积物有效态磷(P)与硫(S)的含量分布是影响湖泊营养元素循环和水体富营养化的重要因子.本文利用Zr O-Ag I薄膜梯度扩散技术(Zr O-Ag I DGT)原位同步获取了南淝河-巢湖沉积物中有效态P和S的高分辨分布信息.结果发现:绝大部分沉积物有效P和S自界面向下呈急剧升高趋势,并在50 mm深度内出现峰值;河道内沉积物有效P和S的含量高于湖体,且P在界面的表观释放通量明显高于湖体,表明河道沉积物是湖体P的输入源.部分采样点出现有效P与S同步变化的现象,两者具有显著相关性,证实沉积物内部P和S存在同步释放的规律.     

长江中下游浅水湖泊沉积物中磷的形态及其与水相磷的关系

研究了长江中下游22个不同生态类型的浅水湖泊表层沉积物中磷的地球化学形态及水相磷含量等水质特征.对沉积物中磷形态的连续提取分析发现,自然粒度下,绝大部分湖泊的沉积物中90%以上的磷是以生物较难利用的形态存在的,活性磷所占比例很小.而在严重污染的城市湖泊中,活性磷含量则可以占到总磷的35%以上.沉积物中活性磷含量的高低与总磷含量并不一致.水草的存在对水相磷含量及沉积物中磷的活性都有显著的影响.水相磷的含量与沉积物中交换态磷的含量、沉积物铁磷比有显著的相关关系.研究表明,沉积物地球化学性质、水体营养盐含量及浅水湖泊生态类型之间存在复杂而密切的联系.     

Temporal and spatial changes in nutrients and chlorophyll-a in a shallow lake, Lake Chaohu, China: An 11-year investigation

Temporal and spatial changes of total nitrogen (TN), total phosphorus (TP) and chlorophyll-a (Chl-a) in a shallow lake, Lake Chaohu, China, were investigated using monthly monitoring data from 2001 through 2011. The results showed that the annual mean concentration ranges of TN, TP, and Chl-a were 0.08-14.60 mg/L, 0.02-1.08 mg/L, and 0.10-465.90 μg/L, respectively. Our data showed that Lake Chaohu was highly eutrophic and that water quality showed no substantial improvement during 2001 through 2011. The mean concentrations of TP, TN and Chl-a in the western lake were significantly higher than in the eastern lake, which indicates a spatial distribution of the three water parameters. The annual mean ratio of TN:TP by weight ranged from 10 to 20, indicating that phosphorus was the limiting nutrient in this lake. A similar seasonality variation for TP and Chl-a was observed. Riverine TP and NH₄⁺ loading from eight major tributaries were in the range of 1.56×10⁴-5.47×10⁴ and 0.19×10⁴-0.51×10⁴ tons/yr over 2002-2011, respectively, and exceeded the water environmental capability of the two nutrients in the lake by a factor of 3-6. Thus reduction of nutrient loading in the sub-watershed and tributaries would be essential for the restoration of Lake Chaohu.     

南四湖及主要入湖河流河口区表层沉积物磷的形态与分布特征研究

利用化学连续提取法对南四湖湖区及主要入湖河流河口区的表层沉积物样品中的磷的化学形态进行了提取.分析结果表明:南阳湖、独山湖和位于湖西的入湖河流沉积物中总磷含量较高,变化范围为571.67～1113.55mg·kg-1;不同形态磷的含量差异较大,排序为:钙磷(Ca-P)>有机磷(OP)>弱吸附态磷(Ads-P)>铁磷(Fe-P)>铝磷(Al-P);TP与Ca-P、Ads-P、OP之间存在正相关关系,相关系数r分别为0.85(p<0.01)、0.85(p<0.01)和0.63(p<0.01);Ads-P与Ca-P、Ads-P与OP之间也存在正相关关系,r分别为0.74(p<0.01)和0.60(p<0.05);Fe-P与Ca-P之间存在负相关关系(r=-0.62,p<0.05);BAP只与OP之间显著正相关(r=0.82,p<0.01),由OP可以粗略地估算出沉积物中潜在的可释放磷,即有效的内源磷负荷;南四湖沉积物中有机磷的含量很大程度上取决于有机质含量的多少.     

巢湖沉积物中有机磷的生物可利用性研究

沉积物中有机磷通过转化为无机磷被藻类利用,加速水体富营养化进程。采集巢湖沉积物柱状样品,用Ivanoff连续提取法分级提取不同深度沉积物中有机磷,测定了沉积物中碱性磷酸酶的活性,并研究了碱性磷酸酶对沉积物中碳酸氢钠提取态有机磷(NaHCO₃-Po)、盐酸提取态有机磷(HCl-Po)、氢氧化钠提取态有机磷(NaOH-Po)的水解效果。结果表明:东半湖区C14采样点的有机磷浓度高于西半湖区C4采样点,C4采样点NaOH-Po、HCl-Po、NaHCO₃-Po和残渣态-Po浓度占总有机磷浓度的比例分别为41.70%、12.82%、11.05%和2.22%,C14采样点分别为43.75%、19.00%、6.12%和 4.22%,2个采样点不同形态有机磷浓度均为NaOH-Po>HCl-Po>NaHCO₃-Po>残渣态-Po;C4采样点的碱性磷酸酶活性高于C14采样点,这与西半湖区富营养化程度较高有关;NaHCO₃-Po、HCl-Po、NaOH-Po均能被碱性磷酸酶水解,C4和C14采样点表层沉积物中各形态有机磷的水解比例显著高于下层沉积物,说明人类活动产生的有机磷生物可利用性较高,其中,以简单小分子化合物为主的NaHCO₃-Po被水解的比例最高,为65.78%~69.47%。