沉积物中磷素对水体富营养化影响的研究

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1、沉积物中磷素对水体富营养化的研究摘要：英文摘要：磷在水体营养元素循环中占有极重要的地位，是水体富营养化的主要控制因子之一.水体中磷的来源可分为外源性磷和内源性磷.沉积物是水体中磷的重要蓄积库，沉积物中的磷迁移转化过程直接影响着上覆水体富营养化过程.磷在沉积物中的形态十分复杂，磷形态转化是控制沉积物-水界面间磷循环的主要因子［1～4］.在已有沉积物磷形态研究中，往往把磷分为交换态磷、铁铝态磷、钙镁态磷、有机态磷和残余态磷，即把有机磷作为一个整体.然而有越来越多的研究发现，有机磷在沉积物中的含量可以占到总磷的20%～80%［5,6］，其作用不可忽视.沉积物释磷量大小不仅与沉积物有机磷含量有关［7

2、］，有机磷活性也是决定有机磷在沉积过程中矿化为无机磷的关键因素，直接影响上覆水质的营养状况，在整个水域中起重要作用.按照活性可将有机磷分为活性有机磷、中活性有机磷和稳性有机磷.有机磷形态受到各种因素影响，包括温度、pH值、有机质等，但是有机质是最重要的［8,9］目前针对沉积物有机磷的研究较少，尤其缺乏对有机磷活性方面的认识。本实验选择了我国不同地区7个典型湖泊，采用Ivannoff等的连续提取方法对沉积物有机磷进行了分级提取，研究不同流域特征、生态结构、污染程度的湖泊沉积物中有机磷形态分布特征，分析有机磷分级组分与其它指标的关系，探讨有机磷组分与生物有效性和湖泊富营养化的关系.1、材料与方法

3、1.1湖泊概况及样品采集在我国不同地区选择7个不同流域特征、生态结构、污染程度的湖泊.其中，东部平原湖区选择富营养化湖泊巢湖，延中线在东西湖区不同污染区域设置4个采样点;云贵高原湖区选择富营养化湖泊杞麓湖，中营养湖泊程海，贫营养湖泊泸沽湖，分别设置2～3个采样点;青藏高原湖区选择青海湖，在典型区域设置2个采样点;蒙新高原湖区选择草型湖泊乌梁素海和呼伦湖，分别在典型区域设置2个采样点.2009年7～12月用彼得森采泥器采集湖泊表层沉积物样品，装在密封袋中，用干冰覆盖低温密闭保存，运回实验室后经超低温冷冻干燥后研磨过100目筛，密封后冷藏保存待分析用.1.2样品分析1.2.1理化性质分析称取2份

4、0.5g沉积物样品，对其中一份进行灰化(500℃下灰化2h)，经酸提取后(1mol/LHCl提取16h)，采用钼锑抗比色法测定TP含量;另一份直接经酸提取(1mol/LHCl提取16h)后采用钼锑抗比色法测定无机磷(Pi)含量，最后由TP和Pi相减获得总有机磷(Po)的含量.有机质的含量根据沉积物在500℃下(煅烧2h)的烧失量计算。1.2.2沉积物有机磷的分级连续提取沉积物有机磷分级连续提取析参照Ivannoff等的土壤Po分级的方法，将沉积物中Po分为3种形态:①活性Po，用0.5mol/LNaHCO3(pH8.5)萃取16h.然后分别取2份上清液一份测定TP，另一份测定Pi，Po的含量

5、计算为溶液TP减去Pi;②中活性Po，先用1mol/LHCl，后用0.5mol/LNaOH萃取.0.5mol/LNaOH提取液中包括一部分中活性Po(fulvicacid-Po)和一部分非活性Po(humicacid-Po).用浓盐酸酸化0.5mol/LNaOH提取液到pH=0.2，然后胡敏酸沉淀，富里酸仍然留在溶液里.离心测定上清液中的Po为fulvicacid-Pohumicacid-Po通过0.5mol/LNaOH提取液中Po扣除fulvicacid-Po而得;③非活性Po，包括humicacid-Po和残渣态有机磷(residualPo.0.5mol/LNaOH提取后的残渣经去离子水

6、冲洗，移入坩锅中在550℃下灰化1h，再用1mol/LH2SO4振荡萃取24h后测定溶液中磷的浓度即为residualPo.实验中对所有样品均取3份平行测定并取其平均值实验误差<5%.Po的回收率以分级提取各组分中Po之和与总Po的比值计算.2结果与讨论2.1沉积物特性7个湖泊表层沉积物的化学组分含量见下表1泸沽湖沉积物中TP的含量最高，超1300mg/L，其它6个湖泊沉积物TP含量处于500～1300mg/kg，平均含量顺序依次为杞麓湖>巢湖>呼伦湖>程海>乌梁素海>青海湖.沉积物中磷的形态以Pi为主，Pi含量范围为324.87～1218.56mg/kg，占TP的58.1%～87.8%;P

7、o含量范围为70.71～463.92mg/kg，其中泸沽湖Po最高，平均420.11mg/kg，乌梁素海和呼伦湖最低，平均分别为95.96mg/kg和98.49mg/kg.沉积物中有机质(OM)含量范围为4.12%～19.54%，OM与Po表现出显著相关关系(R2=0.80，p<0.01)，说明有机质是有机磷的重要载体.在沉积物中OM和P尤其是Po的生物地球化学循环有密切联系.Po主要来源于陆源输入和食物链等