富营养化浅水湖泊中磷化氢的研究进展

回顾了水环境中磷化氢的存在状况,影响湖泊沉积物中磷化氧释放的环境因素（pH、DO、温度等）,磷化氢的产生机理和磷化氢的检测方法。并展望了磷化氢的发现对湖泊中磷的生物地球化学循环和水体富营养研究的重要意义。     

富营养浅水湖泊中新发现的磷化氢

以富营养化湖泊太湖和南京乌龙潭为研究对象,采用气液两相平衡法,配合柱前2次冷阱富集和GC/NPD法,分析了原始湖水和经过0.45靘滤膜处理的湖水,均检测到了磷化氢.原始湖水比经过0.45靘滤膜过滤的湖水中的磷化氢含量高2~14倍.表层湖水与底层湖水中磷化氢的含量变化趋势一致,且磷化氢浓度相差不大.太湖,乌龙潭中微量磷化氢的发现,对湖泊水体中磷循环的深入研究和水体富营化的防治具有积极的现实意义.     

环境中磷化氢的含量差异及其影响因素

分析测定了不同环境来源的 12个样品的磷化氢含量 ,结果表明不同来源的样品其磷化氢含量差别很大 ,最高的是污水处理厂的污泥 ,其磷化氢含量可达 2 130 7 4ng·kg-1,远远高于目前文献报道的湖泊、稻田、垃圾场、海洋沉积物等来源样品的含量 ,磷化氢的产生在污水除磷处理中有一定的作用 ;其次是稻田土壤的磷化氢含量 ;最低的是太湖底泥样品 .进一步分析了样品中与微生物生命活动相关的因素 ,如微生物数量、总氮、氨氮、硝态氮、总磷、有机磷化合物、无机磷化合物、总碳、还原糖等 ,结果发现磷化氢与还原糖、厌氧微生物、总碳、有机磷化合物的关系最为密切 ,呈现显著的正相关性 ,其相关性系数R2 分别为 0 99、0 92 (厌氧微生物数量的对数 )、0 90和 0 81.磷化氢含量与其它环境因素的关系不大     

环境因子对湖泊沉积物中吸附态磷化氢生成和释放的影响

以富营养化湖泊的沉积物湿样为研究对象,采用室内模拟的方法,考察了pH、温度和氧气对沉积物中吸附态磷化氢生成和释放的影响．结果表明,实验过程维持pH值动态恒定,当起始pH值为1或12时,沉积物磷化氢消失很快;起始pH值为10时,吸附态磷化氢的净积累量较大;起始pH值4～12的条件下,向沉积物一水体系中加碱可使吸附态磷化氢的积累量增加．温度对吸附态磷化氢的生成和释放均有影响,20℃时沉积物中吸附态磷化氢的净积累量最大．氧气对吸附态磷化氢的影响不显．沉积物中吸附态磷化氢的净含量是其生成和释放相互平衡后的结果．     

磷化氢在胶州湾沉积物中的分布特征

于2003-09-06现场采集样品,调查分析了胶州湾沉积物中基质结合态磷化氢的含量和分布.检测结果显示:磷化氢最高浓度达143.75ng/kg(干重).磷化氢在湾内沉积物中含量普遍高于湾外,受人类活动影响污染较为严重的养殖区、河口区等海域沉积物中磷化氢的含量明显高于湾中心和湾外等海域.分析磷化氢与其沉积环境的关系发现,沉积物中磷化氢的含量和分布受到沉积物中有机磷和氧化还原电位、沉积物组成等因素的影响.     

环境中磷化氢对水稻根际环境与土壤有效磷的影响研究

以稻田湿地中磷化氢为研究对象,采用室内模拟的方法,考察了不同浓度的磷化氢(0,1.4,4.2,7.0 mg·m-3)对水稻根际与非根际土壤的p H值、氧化还原电位、Fe2+、Mn2+、磷酸酶活性及有效磷的影响.结果表明:磷化氢导致根际土壤p H明显下降,非根际土壤中p H变化不明显.而氧化还原电位(Eh)则不同,磷化氢使水稻根际与非根际土壤的Eh均增大.磷化氢对Fe2+、Mn2+和碱性磷酸酶的影响具有相似性,磷化氢处理的前15 d,根际土壤中的Fe2+、Mn2+和碱性磷酸酶变化不明显,随着水稻的生长,根际土壤中的Fe2+和Mn2+随磷化氢浓度的增大而增加,随暴露时间的增加而减少;而根际土壤中的碱性磷酸酶随磷化氢浓度和暴露时间的增加而增加.非根际土壤中的Fe2+、Mn2+和碱性磷酸酶在磷化氢作用下变化不明显.水稻在磷化氢的环境影响下,根际与非根际土壤的有效磷含量都提高,表明一定浓度的磷化氢对土壤磷表现出活化效应.     

太湖部分区域沉积物中磷化氢和微生物的分布

测定了太湖柱状沉积物中磷化氢和表层沉积物中微生物,分析了表层沉积物中磷化氢和各种代表性微生物的相关性.结果表明,磷化氢在太湖柱状沉积物中普遍存在,其浓度范围为0.15～36.1 ng/kg,磷化氢的含量随沉积物取样深度和点位的不同而变化.表层沉积物中的代表性微生物在不同点位的分布差异较大,微生物的数量和分布与沉积物污染程度、营养盐状况有关.表层沉积物中磷化氢与微生物(好氧细菌、厌氧细菌、放线菌、有机磷细菌和无机磷细菌)的相关性分析表明磷化氢与无机磷细菌呈显著正相关(R²=0.817,n=6),而与有机磷细菌则没有明显的相关性(R²=0.008,n=6).     

开放式空气CO2增高条件下稻田磷化氢气体的释放研究

磷化氢(PH3)已被证实是大气中普遍存在的痕量气体.采用FACE(free air carbon dioxide enrichment)平台,研究了不同氮施肥水平(常氮250 kg/hm2和低氮125 kg/hm2)下,CO2浓度升高对水稻田磷化氢释放通量的影响.结果表明,水稻生长旺盛期(分蘖,拔节)磷化氢通量和浓度高于生长缓慢期,FACE圈常氮区分蘖期磷化氢释放通量最大,为(155.2±22.71)ng/(m2.h).整个水稻生长期磷化氢平均释放通量最大值在FACE圈常氮区观察到,为(41.72±7.06)ng/(m2.h),最小值(-1.485±6.229)ng/(m2.h)出现在对照圈低氮区.FACE处理显著促进磷化氢的排放,不同氮素水平对磷化氢释放影响差异不显著.磷化氢的净通量和浓度与温度均呈显著正相关.对水稻成熟期全天释放通量及浓度测试表明,光照是影响白天磷化氢浓度的主要因素.     

金普湾海域表层沉积物中基质结合态磷化氢的分布特征

利用气相色谱-脉冲火焰光度检测器(GC-PFPD),对金普湾海域夏季表层沉积物中基质结合态磷化氢的含量及其影响因素进行了初步分析.结果表明,研究区域内沉积物中均检测到基质结合态磷化氢的存在,其含量介于62.58~190.81ng·kg-1之间,均值为114.42 ng·kg-1;并且,在近岸海域沉积物中基质结合态磷化氢的含量普遍高于远岸海域沉积物.相关数理统计分析显示,沉积物中基质结合态磷化氢与有机磷含量和碱性磷酸酶活性有显著的线性正相关(R=0.882,P=0.01;R=0.819,P=0.023),而与有机氮、无机磷含量、沉积物粒径的相关性并不显著.由此,揭示了金普湾海域沉积物中基质结合态磷化氢的累积与分布主要受有机磷化合物微生物降解作用的影响.     

结合态磷化氢在厌氧微生物产酸过程中的释放行为

通过动态实验分别研究了在产甲烷和酸化阶段厌氧污泥中结合态磷化氢的变化,并采用静态厌氧实验进一步阐明在酸化阶段有机酸的积累对磷化氢的影响及消失速率.结果表明,产甲烷阶段,厌氧颗粒污泥磷化氢浓度随高度升高呈下降趋势;酸化阶段,当pH达到4～5时会导致厌氧反应器颗粒污泥中结合态磷化氢消失.静态模拟实验研究表明,随着酸化程度的增加,厌氧污泥中结合态磷化氢消失速率加快.厌氧污泥在葡萄糖浓度2000mg·L^-1培养2d后,结合态磷化氢浓度从最初的1.76ng·kg^-1降低到0.09ng·kg^-1,磷化氢消失速率最高达到0.84ng·(kg·d)^-1;而葡萄糖浓度400mg·L^-1培养2d后,结合态磷化氢消失速率仅为0.27ng·(kg·d)^-1;随着进一步培养,当磷化氢浓度降低到一定程度后,消失速率也相应下降.