水体沉积物中磷形成规律

合集下载

湖泊与河流沉积物有机质分解驱动磷释放的机制研究

湖泊与河流沉积物有机质分解驱动磷释放的机制研究1. 湖泊与河流是地球上丰富的水资源，它们不仅是自然景观的一部分，还对周围的生态系统和人类社会发展有着重要的影响。

然而，随着城市化和工业化的快速发展，湖泊与河流的水质遭受到了严重的污染和破坏，其中磷的污染是一个严重的问题。

磷是水体富营养化的主要原因之一，而湖泊与河流的磷来源主要是来自沉积物。

2. 沉积物是湖泊与河流中重要的磷储存库，其中有机质的分解是导致磷释放的重要驱动力。

有机质是指湖泊与河流底部的有机物质，例如植物残体、浮游生物和微生物等在湖泊与河流中的沉积物。

这些有机质的分解会释放出磷，加剧水体的富营养化问题。

3. 有机质的分解驱动磷释放的机制是一个复杂的过程，涉及到多种生物和非生物过程。

湖泊与河流的有机质会被细菌和真菌等微生物降解，产生溶解性有机质和氧化还原物质。

这些产物会改变水体的生物地球化学循环，进而影响磷的释放。

有机质的分解还会影响湖泊与河流的氧化还原环境，导致磷的释放。

另外，底泥中的铁、锰等元素也参与了有机质的分解过程，并影响着磷的释放。

4. 有机质分解驱动磷释放的机制研究对于湖泊与河流的水质管理和保护具有重要意义。

通过深入了解这一机制，可以更好地预测湖泊与河流磷的释放情况，采取相应的控制措施，减少水体的富营养化问题。

对有机质分解驱动磷释放的机制进行研究，也为更好地保护水体生态系统提供了科学依据。

5. 个人观点和理解：湖泊与河流水质的污染问题是当今社会亟需解决的环境问题之一。

有机质分解驱动磷释放的机制研究对于解决水体富营养化问题具有重要的意义。

作为学者和研究者，我们应该加强对这一问题的研究，探索更多有效的水质管理和保护方法，为人类社会的可持续发展贡献力量。

总结回顾：通过本文对湖泊与河流沉积物有机质分解驱动磷释放的机制进行了深入探讨，我们了解到这一机制是一个复杂的过程，涉及到多种生物和非生物过程。

有机质的分解驱动磷释放的机制研究对于湖泊与河流的水质管理和保护具有重要意义，需要进一步加强研究和探讨。

湖泊总磷浓度变化规律及治理技术

湖泊总磷浓度变化规律及治理技术一、湖泊总磷浓度变化规律湖泊总磷浓度是指湖泊水中总磷的含量，它对湖泊水质的影响非常重要。

总磷是一种重要的营养盐，是植物生长和湖泊富营养化的重要指标之一。

湖泊总磷浓度的变化受到多种因素的影响，包括自然因素和人为因素。

了解湖泊总磷浓度的变化规律对于湖泊治理和保护具有重要意义。

1. 自然因素对湖泊总磷浓度的影响自然因素是指自然界中存在的各种因素，如气候、地质、水体流向等。

这些因素会影响湖泊水体中总磷的生成和迁移过程。

气候变化会影响湖泊水温和水下生物的生长，进而影响湖泊总磷浓度的变化。

地质条件也会影响湖泊周围土壤中总磷的含量，从而影响湖泊水体中总磷的浓度变化。

2. 人为因素对湖泊总磷浓度的影响人为因素是指人类活动对湖泊水体中总磷浓度的影响。

工业废水、农业面源污染、城市生活污水等都会导致湖泊水体中总磷浓度的增加。

流域内的土地利用和规划、人类活动的集中度等也会对湖泊总磷浓度产生影响。

人类活动对湖泊水体中总磷浓度的影响不可忽视。

3. 湖泊总磷浓度变化规律通过对湖泊总磷浓度的变化规律进行研究可以发现，湖泊总磷浓度受到季节变化的影响较大。

一般来说，春夏季节湖泊总磷浓度较高，而秋冬季节总磷浓度较低。

这与气温、生物活动、水体混合等因素密切相关。

湖泊总磷浓度还受到湖泊自身水动力、沉积作用的影响。

湖泊总磷浓度的变化规律是一个复杂的系统工程，需要多方位的研究和分析。

二、湖泊总磷浓度治理技术由于湖泊总磷浓度的增加会导致湖泊富营养化，进而影响水质，因此湖泊总磷浓度的治理技术成为研究的热点之一。

目前，针对湖泊总磷浓度治理的技术主要包括以下几个方面：1. 湖泊水质改善项目湖泊水质改善项目是通过控制入湖总磷的输入途径，减少外源性污染物的输入，从而降低湖泊总磷浓度。

这种技术在一定程度上能够改善湖泊水质，但需要持续不断的管理和维护。

2. 内源性富营养化治理内源性富营养化治理是通过改变湖泊内部环境，减少湖底沉积物中总磷的释放和再循环，从而达到降低湖泊总磷浓度的目的。

沉积物磷形态及影响因素研究进展

沉积物磷形态及影响因素研究进展作者：张奇来源：《绿色科技》2017年第10期摘要：指出了磷是多数淡水湖泊的营养控制性因子，沉积物中的磷向上覆水体释放会对水体中磷含量产生重要影响。

不同形态的磷有着不同的释放强度，而且影响因素也有所不同。

对沉积物磷形态及其影响因素的相关研究进行了总结，分析了其中存在的一些问题，并对以后的发展提出了展望。

关键词：沉积物；磷形态；影响因素中图分类号：P512.2文献标识码：A 文章编号：16749944（2017）100135041 引言沉积物是湖泊生态系统三大环境要素之一，通常是勃土、泥沙、有机质及各种矿物的混合物，经过长时间物理、化学和生物等作用及水体传输而沉积于水体底部所形成[1]。

人类活动产生的污染物随地表径流、降水等进入湖泊，经过一段时期积累，逐步埋藏形成沉积物[2]，因此沉积物营养物质的含量和分布特征，是了解和研究区域营养物质沉积历史和环境变迁的一种重要依据[3]。

沉积物是水体中营养物质的“汇”和“源”[4]，当外源营养物质不断注入湖泊，营养盐在湖泊沉积物中逐步积累，使沉积物成为了上覆水体中营养物质的“汇”[5]。

但是当外部环境发生变化时，被沉积物吸附的营养物质能通过解析、溶解等作用返回上覆水体，会对湖泊水质恶化产生重要的影响，此时沉积物便成为上覆水体营养物质的“源”[6]。

磷是绝大多数淡水湖泊的营养控制性因子[7]，沉积物中的磷，特别是“活性”的含磷组分的再生活化，可能导致沉积物向水体的磷释放，形成湖泊系统磷负荷的重要内源[8]，因此湖泊沉积物中磷形态分析研究有助于认识沉积物-水界面之间磷的交换机制和沉积物内源磷负荷机制[9]，也是了解水体沉积物磷地球化学循环的重要途径[10]。

因此笔者总结了沉积物磷形态及其影响因素的研究进展，以期找到现存的一些不足之处，并为沉积物磷形态的相关研究提出些许展望。

2 沉积物磷形态提取方法沉积物中磷以无机磷（IP）及有机磷（OP）两大类形式存在，其中无机磷的存在形式还可以进一步分为易交换态或弱吸附态磷、铝结合磷、铁结合磷、钙结合磷[11]；OP由于分离和鉴定困难，许多学者将有机磷看作一个形态[12]，实际上有机磷又可以分为糖类磷酸盐、核苷酸、腐殖质和富里酸部分、磷酸酯、膦酸盐[13]，不同形态IP 和OP的释放机制，稳定性及生物有效性差异甚远[14]。

湖泊水体与沉积物中磷形态分布相关性分析

湖泊水体与沉积物中磷形态分布相关性分析卢小慧;李奇龙;刘阳;叶潇潇;曾丹辉;虎博文;蒋丹琦【摘要】以南京玄武湖和河海大学东湖为例,采取钼酸铵分光光度法和SMT分级提取法测定湖底沉积物和上覆水中总磷和各形态磷含量,以探究不同的湖底沉积物与水体中磷含量的分布及其关联性.试验结果表明:湖底沉积物中磷含量受人为作用、植被情况、水力条件、地理位置等因素影响,OP含量远高于IP含量,IP中以NaOH-P为主体,约占40％～50％,HCl-P含量较少但更稳定,不易被固定吸附;上覆水体中TP含量与湖底沉积物中TP、Ad-sP、NaOH-P含量呈明显正相关关系,与OP和HCl-P含量无明显相关性,表明湖泊沉积物-水界面磷交换过程中以活性磷占主要交换量.该研究表明湖底沉积物磷负荷与水体磷含量密切相关,为从内源治理水体富营养化提供了理论依据和研究方向.【期刊名称】《安全与环境工程》【年(卷),期】2016(023)004【总页数】7页(P56-62)【关键词】玄武湖;东湖;沉积物;上覆水;磷形态;相关性分析【作者】卢小慧;李奇龙;刘阳;叶潇潇;曾丹辉;虎博文;蒋丹琦【作者单位】河海大学地球科学与工程学院,江苏南京211100;河海大学地球科学与工程学院,江苏南京211100;河海大学地球科学与工程学院,江苏南京211100;河海大学地球科学与工程学院,江苏南京211100;河海大学地球科学与工程学院,江苏南京211100;河海大学地球科学与工程学院,江苏南京211100;河海大学水文与水资源学院,江苏南京211100【正文语种】中文【中图分类】X703水体富营养化是当今世界面临的一个严重的环境问题，是水华现象发生的物质基础。

富营养化的主要指标有营养因子、环境因子和生物因子三类，其中营养因子是富营养化的根本原因，而在营养因子中，氮、磷对水的富营养化起关键性作用[1]。

氮、磷是藻类等浮游生物生长的最主要的限制因素，水体中氮、磷的含量直接决定了藻类的繁殖速率[2]。

沉积物磷

沉积物磷
磷是一种重要的营养元素，在自然界中广泛存在。

它对植物生长和动物生存至关重要。

然而，过量的磷也会导致水体富营养化，引起藻类过度生长，破坏水生态平衡。

因此，了解沉积物中磷的含量和分布对于环境保护和生态修复具有重要意义。

沉积物中的磷主要来源于土壤侵蚀、农业生产、工业排放和生活垃圾等。

在沉积物中，磷的存在形式包括有机磷和无机磷。

其中，有机磷主要与颗粒物结合，而无机磷则可以与沉积物中的钙、镁等元素结合形成难溶性磷酸盐。

沉积物中磷的迁移和转化受到多种因素的影响，如沉积物组成、水动力条件、微生物活动和环境因素等。

在迁移过程中，磷可以由沉积物释放到水体中，成为藻类生长的营养来源。

因此，研究沉积物中磷的迁移和转化机制是控制水体富营养化的关键。

为了降低水体富营养化的风险，需要采取一系列措施来控制沉积物中磷的排放。

例如，加强水土保持、推广生态农业、控制工业排放和垃圾处理等。

此外，通过人工湿地、生态浮床等技术手段也可以有效降低水体中的磷含量，促进水生态平衡。

总之，了解沉积物中磷的含量和分布对于环境保护和生态修复具有重要意义。

通过采取一系列措施来控制沉积物中磷的排放可以有效降低水体富营养化的风险，促进生态平衡和可持续发展。

水源水库沉积物磷形态分布及其释放特征

ＰｈｓｈｏｕｓＦｏｍｓａｔｓｒｂｕｉｎｉｕｒｅｏｐｒｒｎｄＩｓＤｉｔｉｔｏｎＳｏｃＷａｅｓｒｏｒＳｅｍｅｔｒＲｅｅｖｉｄｉｎｔ
ＨＵＡＮＧｎｌｎ，ＹＡＮｈｕｎｇ，ＣＨＡＩＢｅ— ｉＬＩＨｏＴｉｇ—ｉＳａｉｂｅ，Ｕｎｇ
第４４卷第７期２１年７０１月
天
津
大
学
学
报
、ｏ１Ｎｏ．，．４４７Ｊ．ｕ１２０ｌ１
Ｊｕｎｏｉｎｉｎｖｒｉ பைடு நூலகம் ｏｒ￣ｆａｊｎＵｉｅｓｙＴｔ
水源水库沉积物磷形态分布及其释放特征
黄廷林，延霜，柴蓓蓓，刘虹
ｆｒｓｉｈｅｈｔｒｓｄｍｅｔ．ＣｏｒｌｔｎｃｅｃｅｔｅｗｅｎｐｏｐｏｕｏｍｓａｄＳ — ｔｒｑａｉｅｔｏｍｎｔｅｆｓｗａｅｅｉｎｓｒｒｅａｉｏｆｉｎｓｂｔｅｈｓｈｒｓｆｒｎＣｏｉｍｅｗａｅｕｌｉｓｏｔｐｒｔｒａｄｓｍｅｏｈｒｓｄｍｅｔｅｃｅｉａｈｒｃｅｉｔｓｗｅｅａａｙｅ．ｈＰｃｎｅｔｎｓｒａｅｓｄｍｅｔｆｏｅｗａｅｎｏｔｅｅｉｎｏｈｍｃｌａａｔｒｓｉｒｎｌｚｄＴｅＴｏｔｎｕｆｃｅｉｎｇｃｃｉｏ
ｔｉｒｓｒｏｒｖｒｄｆｍ．３～１５２８－ｇＴｅａｅａｅｃｎｅｔｏｅＡＩｏｎｈ，ｈｒｓＦ／－）ｓｈｓｅｅｖｉａｉｏ１２０ｅｒ１５９．３Ｐ／．ｈｖｒｇｏｔｎｆＦ／ — ｕｄｐｃｐｏｕ（ｅＡ１ｗａｇｂｓＰ

海洋生态系统中的磷循环机制

海洋生态系统中的磷循环机制海洋生态系统是地球上最大的生态系统之一，其中涉及到许多重要的物质循环，其中之一就是磷循环。

磷是生物体体内重要的化学元素之一，它在生态系统中的循环起着至关重要的作用。

磷主要以溶解态存在于海洋中，它来源于陆地的岩石风化、冲刷和水体输入等。

海洋中的磷主要存在于底层水体中，并通过生物体的摄食和代谢过程被重新分布到上层水体。

海洋中的浮游植物是磷循环的主要参与者。

它们通过光合作用吸收量子能量，并利用底层水体中的磷和其他营养物质进行生长。

同时，浮游植物在代谢过程中会大量吸收磷，这导致了底层水体中磷的减少。

在海洋生态系统中，浮游植物的生长可以通过其他生物体的摄食被控制。

海洋浮游动物，如浮游甲壳类动物和小型鱼类，会摄食浮游植物，其中包括富含磷的有机物质。

这些动物在吸收磷的同时，还会将部分磷释放到周围的水体中。

此外，它们还会释放磷酸盐形式的废物，使磷再次进入水体循环。

除了摄食过程，物理和化学过程也会影响海洋中磷的循环。

例如，海洋中的温度、溶解氧和盐度等环境因素会影响磷的溶解度和生物吸收速率。

此外，海洋中的悬浮物和沉积物也可以吸附磷，并在不同的环境条件下释放磷。

这些过程共同影响着海洋中磷的分布和循环。

磷循环对海洋生态系统具有重要的生态功能。

首先，磷是一种重要的植物营养元素，对浮游植物的生长起着限制性的作用。

磷的供应水平将影响浮游植物的生物多样性和群落结构。

其次，磷的循环还与海洋碳循环相关。

浮游植物通过光合作用吸收二氧化碳，将其转化为有机物质，并释放出氧气。

在这个过程中，磷充当了催化剂的角色，促进了碳固定。

此外，磷还参与了海洋氧化还原反应，影响了海洋硫循环。

然而，由人类活动引起的磷输入可能会扰乱海洋生态系统中的磷循环。

人类活动，如农业和工业排放，会导致大量的磷进入水体中。

过量的磷输入可能引起富营养化的问题，导致水体中的藻类过度生长，形成藻华。

藻类过度生长会消耗大量的氧气，并影响其他生物的生存。

汾河流域磷赋存形态及来源解析

汾河流域磷赋存形态及来源解析汾河流域磷赋存形态及来源解析近年来，水体富营养化成为我国许多河流和湖泊面临的严重问题之一。

磷是水体富营养化的主要原因之一，对水体磷的来源和赋存形态进行解析对于制定有效的水质管理措施至关重要。

汾河流域作为华北地区的重要农业区，农业活动是其主要的磷污染源之一。

本文将对汾河流域磷的赋存形态和来源进行解析。

磷是土壤中的一种关键性元素，是作物生长所必需的养分之一。

然而，由于过度的施肥、农药的使用和农业废弃物的排放等人为因素，导致磷在农田中积累过多。

这些过量的磷随着农田的流失，通过径流和地下水进入河流和湖泊，进而导致水体富营养化的发生。

因此，正确评估和理解磷的来源和赋存形态对制定治理措施具有重要意义。

在汾河流域，磷的主要来源可以分为点源和非点源两类。

点源磷污染包括农业废水、农田排水、养殖废水和城市污水等。

这些点源磷污染源主要集中在城市和工业区域，通过排放渠道直接进入水体，造成磷浓度的异常升高。

非点源磷污染则主要来自农田和土壤。

农田中磷的流失主要通过径流和侵蚀作用，在降雨过程中随着土壤颗粒的流失而进入河流。

此外，土壤中的磷还可以通过冲淋作用和腐殖质的分解释放到水体中。

磷在水体中可以以溶解态、悬浮态和沉降态的形式存在。

溶解态磷主要来源于点源污染，它可以被水体中的植物和浮游生物充分吸收利用。

悬浮态磷则主要来自于非点源污染，它通常与土壤颗粒和有机质结合在一起，形成悬浮颗粒，通过沉积作用沉入河床。

沉降态磷则是指在水体底部沉积的磷，主要来自于沉积物中的磷释放，以及水体中的生物作用和化学反应。

此外，磷还可以以有机态和无机态的形式存在。

有机磷是指与有机质结合的磷，它在水体中难以利用，需要通过微生物的作用才能释放出来。

无机磷则是指直接以磷酸盐的形式存在的磷，它是水体中植物和浮游生物吸收利用的主要形式。

针对汾河流域的磷赋存形态与来源进行解析，可以帮助我们更好地理解磷富集的原因和机制。

通过合理利用农业肥料、精细管理农田、控制废水排放等措施，可以有效减少磷的输入，从而达到防治水体富营养化的目的。

养殖水体中磷的来源去向和发挥的作用

养殖水体中磷的来源去向和发挥的作用在四大家鱼养殖过程中，如果投饲量过多，往往会导致池中的水很浓很绿，严重的还会导致氨氮、亚硝酸盐超标，蓝藻爆发，败坏水质。

这是因为饲料中的蛋白质为养殖水体补充了充足的氮元素，导致水中氮过剩。

而养殖户在养殖过程中往往会忽视另一营养元素的作用，那就是---磷。

养殖水体中的磷到底是怎样的呢？一一为您道来。

水中藻类的生长和光合作用离不开磷元素，但是水体中磷含量非常之低。

水中的磷通常都是+5价的，可成溶解或者悬浮的正磷酸盐形式存在，也可成溶解或者悬浮不溶解的有机磷化合物形式存在。

要了解水中的磷，有必要了解水中磷的来源与去向。

水中磷的来源1、来自水生生物的尸体残骸及代谢废物养殖动物、浮游动植物以及微生物的代谢活动对表水层内有效磷的再生补给作用极大。

被浮游动物吞食的细菌、浮游植物的总磷中，约50%被浮游动物以可溶性磷形式排泄释回水中，供细菌、植物重新利用。

鱼类及其他水生生物的代谢废物内也含有磷，同时各种水生生物残骸及其他形式的有机碎屑也会迅速分解再生出有效磷。

2、来自沉积物及底层水水底沉积物是地表水中有效磷的一个巨大潜在贮源。

沉积物中的磷经过物理、化学、微生物的作用转化为溶解磷，通过扩散作用进入底水层，由水体流转进入表水层。

3、来自投饵、补给水源以及人工施肥人工施肥是补充养殖水体中有效磷较为快速的方法，通常是无机或者有机磷，是水中磷的重要来源。

一些外在补给水也能给水体带入有效磷。

此外降雨、生活污水、工业污水、地下水都能给水体补充磷。

水体中磷的去向1、水生生物的吸收利用养殖水体中的磷主要是被水中的藻类光合作用吸收的。

藻类进行光合作用是利用水中的二氧化碳、氮磷化合物等物质合成自身所需的物质和产生氧气。

水体中的微生物对磷也有一定的吸收。

2、随水体的流失定期更换养殖池中水、下雨池中的水过多溢出也是水体中磷消耗的一个去向。

3、化学及吸附引起的沉淀水体中的沉淀作用主要是与Fe3+、Al3+、Ca3+等生成相应的FePO4、AlPO4、CaPO4、等磷酸盐。

人工景观河道沉积物中磷的释放规律

释放量。
关键词：人工景观河道；沉积物；磷；好氧／厌氧
中图分类号：０６５
ห้องสมุดไป่ตู้
文献标志码：Ａ
文章编号：１６７３—２９２８（２０１８）０４—００４０—０４
在一般的静水水体中，沉积物接纳了大量的浮静态释放实验与表层沉积物磷动态释放实验两
取２２个２５０ｍｌ锥形瓶，于每个锥形瓶中加入１００ｍｌ盐度为５‰ 的蒸馏水溶液。再加入沉积物２ｇ（过１００目筛），置于叵温摇床上，每隔一定时间间隔取出，将悬浊液在３０００ｄｍｉｎ下离心１５分钟，取上清液过０．４５ｍ滤膜抽滤，测定滤液中磷的浓度。
体的健康。沉积物一水界面上的总溶解磷（ＴＤＰ）平衡浓度在０．０６ｒａｇ／１附近，当进水ＴＤＰ低于此值时，磷会呈现逐渐释放的趋势。沉积物表面的扰动会促进磷的释放，但不是主要因素。在厌氧状态下，沉积物中磷的释放量要大于好氧状态下磷的
表１ＴＥＤＡ河道沉积物物理化学性质
１．２实验方法１．２．１解吸动力学实验方法
根据对实验河道一天津经济技术开发区泰达人工景观河道水质的三个月连续检测结果，水体盐度在４％ｅ～８％ｅ之间，据此在本实验中以连续检测结果的中位数选取５％。作为实验模拟盐度。
处。根据实测河道水位与沉积物厚度，此比例约
为１０：１，据此出将水口设置为距沉积物面４００ｍｍ，控制入水流速为２６０ｍｌ／ｈ连续进水，使柱内水体平均１２小时更新一次。柱内设曝气装置，通过通入

总磷水中的存在形式

总磷水中的存在形式总磷是指水体中存在的各种形式的磷化合物的总量。

磷是一个重要的营养元素，对水生生物的生长和繁殖具有重要的影响。

然而，过多的磷会导致水体富营养化，引发一系列环境问题。

因此，了解总磷在水中的存在形式对于保护水环境至关重要。

总磷在水中存在的主要形式有溶解态磷、悬浮态磷和沉积态磷。

溶解态磷是指磷以无形态结合的形式存在于水中。

它主要来源于农业、工业废水和城市污水等人类活动的排放，也可以由水体底泥释放。

溶解态磷的含量是衡量水体富营养化程度的重要指标之一。

高浓度的溶解态磷会刺激藻类的生长，引发水华的发生，进而影响水体的透明度和氧气的溶解度，对水生生物的生存产生负面影响。

悬浮态磷是指磷以颗粒态的形式存在于水中。

它主要来自于土壤侵蚀和水体内生物体的代谢产物等。

悬浮态磷的存在会使水体变浑浊，降低水的透明度，影响光合作用的进行和水生生物的觅食能力。

悬浮态磷还可以通过沉降作用沉积到水体底泥中，成为沉积态磷的来源。

沉积态磷是指磷以沉积物的形式存在于水体底泥中。

它主要来自于水体中的悬浮态磷的沉降和水中生物的死亡等。

沉积态磷的含量与水体的富营养化程度有关，富营养化的水体通常含有大量的沉积态磷。

沉积态磷的存在对水体的富营养化程度起到了一定的缓冲作用，但如果底泥中的沉积态磷过多，会出现磷释放的现象，进一步加剧水体的富营养化。

针对总磷存在的不同形式，我们可以采取一系列措施来控制和减少水体中总磷的含量。

首先，要加强对农业、工业和城市污水的治理，减少磷的排放源。

其次，要加强对水体的监测和评估，及时发现并采取措施解决富营养化问题。

此外，要加强水体的生态修复，通过引入水生植物和其他水生生物来吸收和利用水体中的磷，达到减少磷的目的。

总磷在水中存在的形式主要有溶解态磷、悬浮态磷和沉积态磷。

了解总磷的存在形式对于保护水环境、减少富营养化问题具有重要意义。

通过加强磷的排放源治理、水体监测和评估以及生态修复措施，我们可以有效控制和减少水体中总磷的含量，维护水体的健康和生态平衡。

淡水与海水环境下沉积物磷形态分布特征分析

淡水与海水环境下沉积物磷形态分布特征分析摘要模拟在不同深度淡水和海水环境下沉积物中各形态磷分布特征，试验结果表明，淡水、海水环境下pH值在沉积物中出现分层现象，pH值呈现垂直方向逐渐下降趋势，范围在6.02～7.30之间，在相同深度上，淡水比海水环境下的沉积物pH值要大；1 m淡水比2 m淡水环境下沉积物pH值要大，2～10 cm 之间1 m海水比2 m海水环境下沉积物pH值要大，沉积物中各形态磷含量排序为HCl-P>BD-P>NaOH-P>Res-P>NH4Cl-P。

关键词淡水；海水；沉积物；磷形态；分布特征水质富营养化是现代工业化国家水污染的突出问题，也是发展中国家面临一个重要的环境问题[1]。

造成水体富营养化的污染来源可分为外源和内源，研究表明，在外源输入逐步得到控制的情况下，沉积物对上覆水释放的氮、磷将成为湖泊水质恶化和富营养化的重要原因[2-3]。

磷和氮，特别是磷控制着湖泊藻类的增殖，是藻类生长的主要限制因素，其含量直接影响湖泊富营养化的进程[1，4]。

沉积物中的磷以多种化学形态存在，其释放性及生物可利用性有较大差异[5]。

研究沉积物的主要性质和磷的不同赋存形态是探讨磷在沉积物—水界面迁移转化规律的基础，对控制富营养化问题具有重要意义[6]。

1 材料与方法1.1 试验材料本试验中受试海水取自中国近海，淡水和沉积物取自三峡库区香溪河支流回水区。

模型采用2根高度为1 m和2根高度为2 m、直径为16 cm的有机玻璃管，管底封闭，玻璃管外壁贴1层黑色遮光膜。

沉积物混合均匀后置于实验模型内，1 m淡水和1 m海水模型中沉积物厚度为12 cm，水深为70 cm，2 m淡水和2 m 海水模型中沉积物厚度为20 cm，水深为160 cm。

1.2 试验方法本次模拟实验过程中采用Orion便携式多参数仪测定水体pH值、Eh、DO 等，通过每天早、晚各1次对模型内水体的pH值、Eh、DO等指标进行监测至指标保持稳后停止监测，监测于2012年4月15日开始，截止时间为2013年4月22日。

河道沉积物中磷的分布、吸附及释放规律研究

３５３；．ｃｏｌｆＢ０ｅ＾０ｏ，ｓＣｈｎｉｅｓｔｆＳｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙ，ｈｎｈｉ２０３）２０５５ＳｈｏｃｇＥａｔｉａＵｎｖｒｉｏｃｅｃｎｃｎｌｇＳａｇａ０２７ｏｙ
ｍｅｔ，ｔｅｄｓｒｂｔｎ，ａｓｒｔｎａｄｒｌａｉｇｌｗｆｐｏｐａｅｉｉｍｕＨａｂｒｓｄｍｅｔａｄＳｚｏｖｒｓｄ— ｎｓｈｉｔｉｕｉｏｄｏｐｉｎｅｅｓｎａｏｈｓｈｔｎＪｎｒｏｅｉｎｎｕｈｕＲｉｅｅｉｏ
关键词河道沉积物
磷
分布吸附
释放
Ｄｉｔｉｕｉｎ．ｄｏｐｉｎａｄｒｌａｉｇｌｗｏｈｓｈｔｎｃａｎｌｓｄｍｅｔＺＨＡＮＧｅ，ｓｒｂｔｏａｓｒｔｎｅｅｓｎａｆｐｏｐａｅｉｈｎｅｅｉｎｓｏＷｉＬ＂、ｕｎｅ，『Ｋａｇｆｉ
ｍｅｓｏｎｔｆＳｈａｇｈａｅｅｓｕｄｅｎｉｗｒｔｉｄ．Ｔｈｏｌｉｎｓｗｅｅａｏｌｅｃｎｃｕｓｏｒｓｆｌｏｗｓ：（１）Ｔｈｅｃｎｔｎｔｏ — ｎｄＯｃＰｅｅｈｉｅｔｉｏｅｆＤｅＰａ — ｗｒｇｈｓｎｔｅｉｅｓ，ｏｈｒｓｃｅｅｅｌｓｗｏｓｄｍｎｔｔｅｐｅｉｓｗｒｅｓ，ａｎｈｅＦｅＰｄｍｏｔｃｄｔｈａｓｏｎｔｎｍｏａｉｅｐｈｐｔｅｔａｎｇｌｂｌｏｓｈａｅ；（２）Ｔｈｅａｏｒｔｏｎｉｄｓｐｉｓｔｒｓｏｏｓｈａｅａｌａｃｒｅｔｉｅｒｅａｉｎｉｗｏｓｄｉｅｓａｎｃｅｄｔｔｅｅｕｉｉｉｍｆｅ０ｈ；ｏｈｅｍｆｐｈｐｔｌｃｏｄｄｗｉｈｌｎａｑｕｔｏｎｔｅｍｎｔｄａｈｉｖｅ。ｈｑｌｂｒｕａｔｒ４．

河道沉积物中磷的分布

河道沉积物中磷的分布1 引言近年来，随着工农业的快速发展，由人类活动所产生的大量生活和工业废水进入河流，引起水体富营养化及周期性缺氧现象.沉积物是磷的重要源与汇，更是吸附/解析和迁移转化的重要发生地，进而影响其生物地球化学过程.沉积物中磷的赋存形态影响其相互转化、释放速率、生物有效性以及沉积物-水界面间交换，进而影响着水体中磷含量水平.侯立军等(2006)研究长江口沙洲表层沉积物，发现弱吸附态磷、NaOH-P和OP具有潜在的生物有效性.沉积物-水界面磷的交换通量不仅受沉积物组分影响，还受水体中pH、溶解氧和盐度影响.近年来，关于沉积物-水界面磷的交换通量的研究主要集中在河口地区，且交换通量具有空间差异性.Clavero等(2000)利用Fick′s第一定律和现场观测法研究西班牙Palmones河口磷的界面扩散通量，发现该通量随温度的升高而增加.张斌亮等(2003)也用Fick′s第一定律估算了上海潮滩沉积物-水界面间营养物质的扩散通量，无机磷的平均扩散通量为-0.53 μg²cm-2²d-1.张亚昆等(2013)研究了黄河下游沉积物-水界面间磷酸盐的交换通量，发现上覆水磷主要来自沉积物.沉积物在吸附外源磷的同时也伴随着内源磷的释放，且内源磷负荷对入库总量的贡献率占27.9%.因此，研究沉积物中磷的赋存形态及空间分布对分析磷的来源及评估水体环境质量具有重要意义.河口区作为海陆交互地带，在物质、能量输入及转换过程中扮演着重要的角色.有研究表明，90%以上的磷通过河流携带进入河口环境中.目前，国外已对河口沉积物中磷的赋存形态进行了大量研究，均取得了较好的研究成果.Van der Zee等(2007)报道不同磷形态由淡水潮区到靠岸带发生变化，以及颗粒态磷影响着磷酸盐通量.Monbet等(2009)研究得出Tamar河口沉积物中可酶解磷含量为1.1~15 μg²L-1，其含量变化受盐度影响较小，而主要决定于河口物质来源.Coelho 等(2004)研究了沉积物中NaOH-P、HCl-P和OP的赋存形态及其相互转化，并揭示了盐度梯度和盐沼植被对磷形态的影响.国内对沉积物中磷形态的研究多集中河口、海洋和湖泊河流).纵观长江口关于磷的研究，主要集中于潮滩或沙洲沉积物，且以OP、HCl-P和IP为主，而对长江口及其邻近海域沉积物磷的赋存形态及其影响因子的研究鲜有报道.因此，本文研究长江口及其邻近海域沉积物磷形态、含量及空间分布，并探讨了各形态磷的含量分布的影响因子，以期为河口地区水体富营养化认识提供理论依据.2 材料与方法2.1 研究区简况长江口位于北纬30.87°~31.77°，东经121.08°~122.58°，水深5.60~22.60 m.该地区属于典型的亚热带季风气候，年平均温度15.2~16.0 ℃，年平均降水量1030 mm.该区流系被长江淡水和黄海沿岸流、东海沿岸流以及台湾暖流所控制，水流强弱不同导致夏季沿东南方向输送营养盐和和颗粒物，冬季沉积物悬浮向南输移(杨作升和陈晓辉，2007).水体输送的营养盐中，以硝态氮为主，且洪季含量高于枯季;磷酸盐浓度接近国家一类标准，二者枯洪季含量均是由口内向口外近海处降低(周俊丽等，2006).长江口为中等强度潮汐型河口，地形地貌复杂，三级分汊四口入海，对河口入海泥沙的空间分布影响很大，年入海径流量约为9.0 x 1011 m3，年输沙总量4.86³108 t，季节分配较为集中，洪季输沙量占全年的87.2%(陈吉余和张重乐，1987)，同时给入海沿岸处带来了丰富的营养盐和有机质.盐度变化由于分汉道入海径流量不同而有所差异(陈吉余和张重乐，1987).2.2 样品采集沉积物样品采自长江口及其邻近海域.根据其自然环境状况差异性，选取所示16个采样点(如图 1)，其中S1、S3、S4、S5、S8位于河口区，其余点S2、S6、S7、S9、S10、S11、S12、S13、S14、S15和S16选于近海区，采样点经纬度采用GPS确定.于2013年7月和2014年1月分别在各站点处利用箱式采泥器采集，然后用有机玻璃柱采集表层(0~5 cm)沉积物放入干净的密封聚乙烯袋中，每个样点均采集3个平行样混合后作为该样点的代表样，于4 ℃冰箱保存带回实验室.沉积物样品一部分立即测定碱性磷酸酶活性，另一部分将其冷冻干燥后研磨过100目筛，装于密封袋中用于磷形态与理化性质的测定.采用气密型水体采样器采集沉积物上覆水，用于水体环境指标分析.图 1图 1 长江口及其邻近海域沉积物采样点分布图2.3 测定方法沉积物中磷的各种形态测定采用欧洲标准委员会推荐的SMT(Ruban et al.，1999; Ruban et al.，2001)化学连续提取法，测定了沉积物中的TP、IP、OP、NaOH-P和HCl-P，采用钼锑抗还原光度法测定不同形态磷的含量，每种形态均做3个平行样，取其平均值.碱性磷酸酶活性(APA)的测定采用苯磷酸二钠法，具体步骤为：称5 g鲜土置于200 mL三角瓶中，加2.5 mL甲苯，轻摇15 min后，加入20 mL 0.5%磷酸苯二钠(用硼酸盐缓冲液配制)，仔细摇匀后放入恒温箱，37 ℃下培养24 h.然后在培养液加入100 mL 0.3%硫酸铝溶液并过滤.吸取3 mL滤液于50 mL比色管中，每支比色管中加入5 mL硼酸缓冲液和4滴氯代二溴对苯醌亚胺试剂，显色后稀释至刻度，30 min后，于分光光度计上波长660 nm处测定.沉积物总有机碳(TOC)和总氮(TN)使用1 mol²L-1盐酸去除碳酸钙后，用碳氮元素分析仪测定(Elementar analyzer vario MaxCN，Germany).上覆水pH采用PHS-3C型pH计测定，上覆水盐度用YSI-30便携式盐度计测定.沉积物粒度用激光粒度仪(LS13 320，美国)测定，测量范围0.04~2000 μm，测量误差小于±1%.粒径大小分级采用国际通用标准，分为粘粒(<3.9 μm)、粉砂(3.9~63 μm)和砂粒(>63 μm)(侯俊等，2013).含水率的测定采用失重法，将沉积物放于105 ℃温度下烘至恒重.2.4 数据处理数据分析采用Excel 2003和SPSS 19.0软件进行，显著性差异用单因素方差(ANOVA)分析，采用LSD检验(p<0.05).相关性采用Pearson相关性分析，确定沉积物磷形态与理化性质之间的相互关系.空间分布图采用ArcGIS10.1软件绘制.3 结果与分析3.1 沉积物和上覆水理化性质沉积物和上覆水的理化性质见表 1.上覆水pH变化范围为7.8~8.85，冬夏季平均值分别8.35、8.13，呈碱性.夏季，沉积物以粉砂为主，且占全部粒径的61.26%，粘粒和砂粒所占比例分别为25.66%和13.02%;冬季沉积物以砂粒为主，占粒径的47.88%，粉砂和粘粒次之，分别为37.98%和14.11%.沉积物中TOC与TN在两个季节含量分别相差不大，TOC、TN夏冬季平均值分别为4.74、3.98、0.40、0.34 mg²g-1.上覆水盐度夏季平均值是15.51‰，小于冬季的32.54.表 1 沉积物和上覆水理化性质3.2 沉积物磷含量的时空变化3.2.1 沉积物中TP含量与分布特征由表 2可知，沉积物TP含量在夏冬季分别为476.91~934.02 μg²g-1、565.01~980.04 μg²g-1，平均值夏季小于冬季，含量高于珠江口湿地沉积物(340~581 μg²g-1)(岳维忠等，2007)，冬季含量高于闽江口湿地沉积物(607.91~807.60 μg²g-1)(胡敏杰等，2014)，具有潜在富营养化风险.由图 2可知，不同采样点TP含量差异很大且同一采样点在不同季节含量差异也很大.夏季含量由咸水端到淡水端呈现先降低后升高的趋势，可能是由于夏季陆源营养盐、有机质等的输入是TP的主要来源;冬季则呈现先升高后降低的趋势，可能与水动力作用加剧有关.表 2 沉积物中磷形态的含量变化图 2图 2 沉积物中总磷含量空间分布图3.2.2 沉积物中IP含量与分布特征IP冬夏季含量分别为480.89~844.86 μg²g-1、421.67~832.03 μg²g-1，约占总磷含量的85%左右，是影响TP变化趋势的主要部分.IP主要包括NaOH-P、HCl-P两种赋存形态，这两种磷形态含量平均值在冬夏季均呈现HCl-P>NaOH-P，表明HCl-P是影响IP变化的主要因素.相关性分析表明，IP与TP呈极显著相关关系(p<0.01).IP冬夏季空间分布与TP相似，高值点基本一致.表 2表明，NaOH-P在夏季、冬季含量分别是4.17~27.02 μg²g-1、8.29~52.76 μg²g-1，占IP的平均值分别为2.1%、3.2%，夏季所占比例较小可能与夏季水体耗氧较多有关，弱还原条件有利于NaOH-P向上覆水体中释放.空间分布上，NaOH-P含量在冬夏两季由咸水端到淡水端呈现增高的趋势.HCl-P含量在夏季、冬季分别是186.88~368.48 μg²g-1、306.97~431.69 μg²g-1，占IP的平均值分别为43%、59.5%，是IP的主要成分，显示了亚热带海相沉积物的特点(刘敏等，2000).由空间分布图 3可知，HCl-P冬季含量明显大于夏季且冬季淡水端含量较高.图 3图 3 沉积物中IP、NaOH-P、HCl-P含量空间分布图3.2.3 沉积物中OP含量与分布特征由表 2可知，OP在夏季含量是15.84~138.92 μg²g-1，占TP含量的的平均值为9.8%，冬季是36.02~139.21 μg²g-1，占TP12.1%，远低于IP占TP比例，原因是OP只有在有机质矿化时才会被释放.OP空间分布夏季无明显规律性，冬季在咸水端含量较高.图 4图 4 沉积物中OP含量的空间分布3.3 长江口沉积物碱性磷酸酶的时空变化沉积物中碱性磷酸酶(APA)介于26.85~112.82 μg²h-1之间，夏冬季平均值分别为83.25 μg²g-1²h-1、59.21 μg²g-1²h-1.由图 5可知，各采样点APA夏季均大于冬季.研究表明，夏季温度高酶活性大，冬季温度低酶活性低(周礼恺，1987; Wilczek et al.，2005)，温度升高可以增加酶与基质间亲附性，酶的催化速率提高(Chróst et al.，1993);另外，微生物新陈代谢速率会随温度升高而增大进而使微生物产生更多酶(Wallenstein et al.，2011)，因此研究区APA呈现出明显的季节变化.空间分布上，可以看出淡水端APA较大，说明APA与污染物陆源输入关系密切(章婷曦等，2007)，沿岸营养物质输入越多，有机磷或可酶解磷的含量增加越多，诱使APA越大，这种机制被称为底物诱导机制(刘存歧等，2007).因此，APA在一定程度上可以作为沉积物污染程度的指标(黄睿智等，2013).由相关性分析可知，APA仅在冬季与OP呈显著相关关系(p<0.05)，与其它形态的磷相关性较差.图 5图 5 沉积物中APA的时空分布4 讨论4.1 沉积物中各形态磷主要影响因素沉积物磷含量、赋存形态与空间分布是多个影响因子综合作用的结果，包括环境因子(沉积物组成、水动力等)及人类活动影响.长江口滨岸潮滩及岸带沉积物以HCl-P为主要赋存形态(刘敏等，2001; 侯立军，2001; 高效江等，2003)，印度的西南岸河口(Aaronson et al.，1976)、中国的海河(韩璐等，2010)以HCl-P为主，而中国巢湖受面源污染为主，西半湖NaOH-P含量大于东半湖，东西半湖HCl-P含量相当(徐康等，2011)，太湖严重富营养化区以NaOH-P为主，中富营养化区部分NaOH-P含量高，部分HCl-P含量高(金相灿等，2004)，不同地区磷赋存形态差异可能与沉积物类型和化学组成、有机质含量、pH值、氧化还原电位及沉积物-水界面间氧气的含量等环境因素有关(Frankowski et al.，2002).由表 3可知，pH、粒径、TOC、TN、盐度、APA 等环境因子均对磷形态的含量分布产生一定的影响，而且在不同季节影响不同.表 3 沉积物中各形态磷与理化性质相关性粒度是影响沉积物中磷含量的一个重要因素.一般来说，沉积物粒径越小，颗粒比表面积就越大，对磷的吸附力就越强(刘敏等，2001)，沉积物中赋存的磷就越多.本文中冬季沉积物TP与粒径相关性较好，而夏季相关性不明显.冬季IP粘粒和粉砂均呈显著负相关关系(p<0.05)，与砂粒呈显著正相关关系(p<0.01).IP中NaOH-P与粒径无显著相关性.HCl-P与粒径在冬夏季相关性都不大，但是表现出了随粒径增大而含量增多的趋势，可能的原因是HCl-P主要成分是难溶的碳酸钙矿物，这些矿物多在沉积物成岩初期形成，比较稳定，尤其在碱性环境中更难溶解，所以HCl-P多趋向砂粒中分布.而OP在夏冬季分别与粘粒呈显著p<0.05)、极显著(p<0.01)正相关关系，与粉砂冬季呈显著正相关关系(p<0.05)，体现了细颗粒比表面积大、吸附力强的特性(刘敏等，2001).这与上述一般规律有差异，可能的原因是其它环境影响因子(有机质含量、沉积物-水界面氧含量等)共同作用且影响程度大小不同导致了细颗粒对不同形态磷的吸附差异.pH对沉积物中磷的影响机理非常复杂，刘敏等(2002)在研究长江口潮滩沉积物的过程中得出pH对磷吸附影响为“U”型，而Zhou(2005)对太湖沉积物研究后发现pH对磷吸附的影响呈倒“U”型，安敏(2009)在对海河沉积物磷的吸附解吸研究中得出pH对沉积物中磷吸附影响为“U”型，而对磷解析影响是正相关关系.上述研究都是基于等温基础上，通过研究磷的吸附解吸进而决定了磷的最终赋存量.在本研究中，冬夏两季pH值均约为8，呈微碱性，这有利于OH-与被束缚的PO43-竞争吸附于沉积物的活性电位上，致使PO43-被释放出，进而NaOH-P、HCl-P含量减少.夏季pH均值稍小于冬季，磷酸盐溶解度大于冬季.由相关性分析可知，本文APA与TP、IP夏冬季分别呈正负相关性，与沉积物OP在夏季呈显著正相关(p<0.05).这与刘存歧(2007)、姜经梅(2011)等研究所得结果不一致，刘认为APA与沉积物TP呈显著正相关而与溶解性IP呈显著负相关;姜研究得出APA与沉积物中TP、IP和OP均显著正相关.另外有研究表明，APA与OP关系比较复杂.薛雄志(1995)认为，若沉积物OP被ALP 酶解产生的IP被沉积物中生物所利用，则APA与OP含量正相关;若沉积物OP经APA作用后产生的IP向上进到上覆水中，则APA与OP含量呈负相关性.黄邦钦(1999)则指出，溶解IP和小分子溶解OP浓度是影响APA变化的主要因子，表现为当溶解IP或小分子溶解OP几乎被耗尽时，APA跃至高值.因此，APA与颗粒态或溶解态磷的关系具有不确定性，可能与生物作用、沉积理化条件以及营养盐含量大小有关.此外，TOC、盐度也会对磷赋存形态及含量产生影响.OP与TOC在夏季呈显著正相关关系(p<0.05)，与TOC冬季正相关性也较好.细颗粒对有机质吸附性强，TOC可以表征有机质的量(康勤书等，2003)，故细颗粒对TOC吸附性强.除OP外，盐度与磷形态均呈负相关关系，在冬季与IP、NaOH-P表现出显著性(p<0.05)，说明盐度对其释放有一定限制作用，而与OP呈显著正相关关系(p<0.05)，OP解析量随盐度递增.TP、IP与TOC、TN相关性不显著可能与水动力、环境介质条件以及生物作用有关.4.2 沉积物中生物有效磷有研究指出，沉积物中生物有效磷(沉积物中能以溶解态磷酸盐释放，并被藻类吸收利用的磷)主要来自IP，其中NaOH-P中的Fe结合态磷易受沉积环境影响，沉积环境趋于还原状况，则结合态磷发生还原释放出正磷酸盐，补充生物有效磷，是潜在的生物可利用磷(Bai et al.，2009; 侯立军等，2006).HCl-P在碱性条件下较稳定，难以转化为正磷酸盐，几乎对上覆水磷酸盐浓度变化不起作用(金晓丹等，2015).OP较稳定地蓄积在沉积物中，对生物有效磷贡献较小.但是，当沉积物中IP被藻类等浮游生物过量消耗时，OP可水解成为生物有效磷，起着重要的补充作用(熊强等，2014).因此，NaOH-P与OP之和可估算出沉积物中生物有效磷含量，粗略计算出沉积物中潜在的可释放磷的上限，为判断水体富营养化及治理提供依据(Sonzogni et al.，1982; Rubna et al.，1999; De Jonge et al.，1993).通过对磷赋存形态分析，发现研究地区生物有效磷含量约为75.67~108.9 μg²g-1，平均占TP的13.02%，仅是沉积磷库中的一小部分，这部分磷在复杂的生物地球化学过程中还会再生活化，从而对水体富营养化、水域生态平衡产生不同程度的影响.4.3 国内外不同水体沉积物中TP含量近年来，自然环境中沉积物磷的研究成果多有报道，主要集中在河流、海洋、湖泊等水域，河流又分为河口、潮滩、沙洲、上下游等不同研究域，丰富了磷的基础数据资料.与其他水体沉积物磷含量相比，本研究地区TP含量处于高水平(表 4).加拿大安大略省制定的环境质量评价标准规定能引起最低级别生态风险效应的TP含量为600 μg²g-1(Leivuori and Niemist ，1995)，本研究区域夏冬季TP含量平均值分别为667.81 μg²g-1、740.74 μg²g-1，均大于600 μg²g-1，说明研究区中大部分TP含量已超标，具有潜在生态风险性.从沉积物类型来看，TP平均含量明显呈现湖泊>河口>海洋和滨海(表 4).具体参见污水宝商城资料或更多相关技术文档。

磷的研究

摘要：磷是水体浮游藻类生长和造成湖泊水体富营养化的重要控制因子之一，磷在表层沉积物中的赋存形态及其释放特性对于湖泊富营养化具有重要的影响。

本研究以水体表层沉积物为研究对象，研究表层沉积物的理化特征和磷的形态赋存特征，以及pH、扰动等环境条件对表层沉积物中磷释放的影响，以此探究了表层沉积物中磷的潜在释放对水体富营养化的影响。

在磷营养限制性湖泊，表层沉积物中的磷主要以无机磷的形式存在，各形态无机磷包括Cl-P，生物可利用磷在沉积物中的含量较高。

pH对内源P释Ca-P、Res-P、Al-P+Fe-P、NH4放的影响实验发现沉积物磷释放量整体表现出：碱性条件>酸性条件>中性条件。

在中性条件下，沉积物中的磷相对比较稳定，不易释放到水体中。

与中性条件相比，在酸性条件下，沉积物中磷的释放量因钙磷溶解有所增加；而在碱性条件下，因铁磷交换作用，沉积物中的磷向水体释放量较大。

扰动对沉积物中的TP的释放具有较大的影响，TP的释放量和释放速率均存在随着扰动强度的增大而呈显著增加的趋势。

扰动导致的沉积物的再悬浮并不会明显改变上覆水的酸碱环境，但是会促进易溶性阳离子的释放。

关键词：水体；表层沉积物；磷释放风险；富营养化1、问题的提出及研究意义水体富营养化是由于湖泊接纳过量的氮、磷等营养物质，使藻类等水生生物异常繁殖，水体透明度和溶解氧量降低，加速水体老化，使水体的生态系统和生态功能受到阻碍、破坏。

有关水体富营养化现象和水华爆发机制的研究在很大程度上依赖于对湖泊上覆水–沉积物界面营养盐，特别是营养限制因子——磷和氮的生物地球化学过程特点的理解和认识。

从外部输入湖泊中的磷以可溶性和不溶性的混合物进入水体，被动植物吸收利用或通过吸附、沉积作用转移到沉积物中，沉积物成为湖泊中重要的磷蓄积库，进入沉积物的磷不只是简单堆积，当温度、溶解氧、风浪扰动和光照等环境条件适宜时，沉积物中的磷进入沉积物间隙水中，进而通过扩散作用到上覆水体重新参加循环，因此，磷成为水体浮游藻类生长和造成湖泊水体富营养化的最重要控制因子之一，在富营养化的过程中起着十分重要的作用。

河流水生生态系统中的氮和磷循环情况分析

河流水生生态系统中的氮和磷循环情况分析河流是自然界的一种水体系统，是地球上珍贵的水资源之一。

随着人类活动的不断发展，河流生态系统出现了一些问题，最严重的问题就是污染。

氮和磷是引起河流污染的重要成分之一，因此，本文将对河流水生生态系统中的氮和磷循环情况进行分析。

一、河流水生生态系统的基本概念河流水生生态系统是指由河流、湖泊、沼泽等水体、河岸、洪泛区和流域组成的一个综合性的生态系统。

它不仅是生物多样性的重要保护区域，而且也是人类社会经济和文化发展的重要生产力。

河流水生生态系统可分为三个层次：物质循环层、能量流层、生物层。

物质循环层又可以细分为碳、氮、磷、硫等循环层。

其中，氮和磷是水生生态系统中的重要循环成分。

二、氮在河流水生生态系统中的循环情况氮是生物体内的重要元素，也是生命活动中必不可少的物质。

但是，当氮过多的时候，就会变成污染源。

河流水生生态系统中的氮循环包括氮的摄取、转化、释放等过程。

1.氮的摄取氮可以通过河流水中或空气中的氮气方式进入水生生态系统。

氮的摄取常见有两种途径：一是肥料、污水等氮源的污染；二是空气中的氮气被植物和藻类固氮。

2.氮的转化氮可分解转化为亚硝酸盐、硝酸盐等。

氮转化过程中会释放出氨、硫化氢等有害物质，影响河流的水质，给水生物带来威胁。

3.氮的释放河流水生生态系统中氮的释放有三种情况，即植物死亡、化学还原和微生物的分解。

植物死亡不仅会产生氮，还同样会释放磷和其他的营养物质。

这些营养物质进入河流会导致富营养化，加重氮和磷的污染。

三、磷在河流水生生态系统中的循环情况磷是生物体内重要的结构成分之一，但是磷过多时，同样会成为河流水体污染的源头之一。

河流水生生态系统中的磷循环包括磷的摄取、转化、释放等过程。

1.磷的摄取磷主要通过海洋矿物、沉积物、土壤和河流中的溶解磷等方式进入水生生态系统。

此外，肥料、污水等人类活动也会释放大量的磷元素，并进入河流中。

2.磷的转化磷进入河流后，会经过微生物的分解作用，进入河流水生生态系统中。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

水体沉积物中磷形成规律1 引言随着国家政策支持和引导力度的加大，太湖富营养化的治理逐见成效，对太湖富营养化的研究也逐步由外源性的污染控制转移到对内源性污染的关注，但外源性污染的控制依然不容忽视.太湖流域污染性工业已经得到一定控制，但流域内生活污水、农业面源污染仍未得到有效的控制，而这些污染物均通过入湖河流排入到太湖中.太湖流域内村镇级的河流特别是断头浜均与入湖河流水系相通，而这些河流长期受到沿岸农业面源污染、生活污水和人畜废水的影响，蓄积了大量的营养物质，底泥淤积严重，有些则形成黑臭河流，对下游河流及湖泊的水体生态系统构成重要的影响;此外，这些河流平时成为环保部门监测和治理的盲点区域，第一手资料仍然十分匮乏，因此，要从污染源头抓起，使外源性污染得到一定控制.沉积物是磷等营养物质的重要蓄积库，既可作为“汇”收集来自上覆水体中沉降、颗粒物、运输等多种途径带来的污染物;也可在特定的环境条件下，沉积物作为“源”将污染物再次释放到上覆水体中，从而引起水体二次污染.因此，对深受外源性污染影响的村镇级的河流特别是断头浜给予关注外，其河流的内源性污染也不容忽视.沉积物作为内源性污染的重要来源之一，是构成黑臭河流中重要的一部分.掌下浜(北段)是太滆南运河下游的自然支流之一，沿途与数条断头浜相连，流域内由于农村居住分散，加上农村集体经济实力有限，缺乏有效管理和技术处理能力，基本无完整的生活污水收集系统和处理设施，农村生活污水、农业退水直接排入现有排水沟渠塘及河道，导致河流污染日益严重，加上河道沉积物中污染物含量高，严重影响了太湖水质.同时，目前对湖泊、入湖河流、入湖河口、城市内河及湖泊的外源性污染控制的研究较多，但对农村地区的黑臭河流、断头浜的沉积物污染状况从外源和内源两方面研究相对较少.因此，笔者从太湖流域农村黑臭河流中选取掌下浜(北段)作为典型研究区域，分析河道沉积物中磷形态的分布特征及相关性，从日益加重的外源性污染和不容忽视的内源性污染两方面给予评价，以期为河流污染现状和治理及太湖富营养化防治提供基础数据.2 研究区域及方法2.1 研究区域概况掌下浜(北段)为太滆南运河下游的一条天然支流，全长约3 km，河段主要位于江苏省宜兴市周铁镇内，由北向南注入太滆南运河.河流两岸土地以农业用地和居住用地为主，随着区域经济的发展和居民生活水平的提高，日益增长的生活污水和农业退水均未经处理直接排入河流，导致河流污染日益严重.2.2 采样点设置及样品采集采样点的布设结合河流的特点，特别是农村村落分布及断头浜交汇处，从上游到下游共设13个采样点，样点具体布设如图 1所示.于2014年10月对掌下浜(北段)进行现场观测与采样，采用口径为9 cm的柱状采样器(HYDROBIOS，德国)采集未经扰动的沉积物柱状样品，每个采样点均随机采集3个样品，沉积物现场以5 cm分层，混匀后立即装入聚乙烯自封袋中，并同时运用有机玻璃采水器采集相应点位距离水面30 cm深处的河水，一同放入冷藏箱中4 ℃保存，送往实验室处理.沉积物样品送至实验室后采用孔径1 cm的铁筛对底泥进行粗筛，以除去植物残体和贝类等大颗粒物质，对筛过的底泥进行充分混匀，经冷冻干燥机(LABCONCO冻干机，美国)冻干后，玛瑙研钵充分研磨，过100目筛，放入玻璃瓶置于阴凉干燥处备用.采集的柱状沉积物均分为3层，即表层(0~5 cm)、中层(6~10 cm)、底层(11~15 cm).图1 采样点位示意2.3 理化指标测定上覆水体指标包括总氮(TN)、总磷(TP)，采样点位置及上覆水体部分理化指标如表 1所示.沉积物中磷形态分析采用欧洲标准测试测量组织提出的SMT(The St and ards，Measurements and Testing Programme)协议来进行沉积物的磷形态提取.SMT法将磷分为5种形态：总磷(TP)、无机磷(IP)、有机磷(OP)、氢氧化钠提取态磷(Fe/AlP)、盐酸提取态磷(CaP)，具体步骤如图 2所示.磷形态的测定采用钼锑抗分光光度法.有机质含量以沉积物分别在105 ℃及450 ℃下灼烧所得烧失量(LOI)表示.表1 采样点上覆水体部分理化指标图2 沉积物磷形态分级和测定2.4 数据分析实验所有数据均为3次平行取得的平均值.采用Excel2013进行整理，使用SPSS 18.0和Origin 8.0进行数据分析和相关图件制作.使用SNK检验进行差异显著性分析(p<0.05表示差异显著，p<0.01表示差异极显著).3 结果与讨论3.1 沉积物总磷和各组分磷的垂向分布特征3.1.1 钙结合态磷(CaP)CaP主要是与Ca结合的磷，是沉积物中较惰性的磷组分，也是一种难溶于水的化合物，它对湖水复磷贡献较小，常被认为是生物难利用性磷.CaP主要包括自生成因或生物成因的自生磷灰石磷，以及与自生碳酸钙共沉淀或外源输入的各种难溶性的磷酸钙矿物，如羟基磷灰石、过磷酸钙等.这些矿物在沉积物中稳定性很高，通常被认为是生物难利用磷，较难与活性磷成分进行形态转化，因此，也不易在沉积剖面中进行上下层间的迁移，是沉积物早期成岩过程的最终产物之一.在人为磷输入量较高的湖区，沉积物中 CaP 的含量应该较高.从图 3a中可以看出，各采样点沉积物中的Ca P含量在垂直剖面上总体呈现下降趋势.表层含量最大值出现在S13号采样点处，平均含量达到2484.84 mg · kg-1;底层(10~15 cm处)最小值出现在S2号采样处，平均含量达到392.73 mg · kg-1;在S10号采样点处含量降幅最大，表层CaP平均含量达到2102.40 mg · kg-1，底层(10~15 cm处)达到581.73 mg · kg-1，下降幅度达到72.33%.在采样点S8和S13的沉积物中，CaP的相对含量最高，分别占测定TP的58.91%和53.91%，也是沉积物中IP的主要组成部分(70.87%和67.87%).表层沉积物CaP含量高可能是由于河流两岸以居民聚居区和农田为主，河水带入大量的农业灌溉用水和生活污水，农业灌溉用水中含有大量的磷肥和未被利用的农药，加上动植物残骸随降雨径流带入河流，使得河流表层沉积物CaP含量相对较高.随着沉积深度增加，CaP含量在垂直剖面上表现出下降的趋势，说明掌下浜(北段)短暂的沉积历史内，钙磷的转化不是沉积磷早期成岩作用的优势过程.此外，这也与已有的一些研究结论并不相同.由于各研究采用的是不同的分级分离方法，得到的磷形态并不一致，导致结论不同也是可能的.从图 4可以看出，沉积物中CaP的平均含量占TP的比例达到57.13%，说明CaP构成了沉积物TP的主要部分，同时说明CaP是沉积物中主要的无机磷形态.图3 各采样点磷形态垂向分布(a.CaP ，b.Fe/AlP ，c.OP ，d.TP ，e.IP)图4 各采样点磷形态垂向分布含量占TP 的比例3.1.2 铁铝结合态磷(Fe/AlP)铁铝结合态磷(Fe/AlP)主要是指通过物理和化学作用吸附在铁、铝氧化物和氢氧化物胶体表面上的磷，深受沉积物粒度及pH 、氧化还原电位等环境因子的影响.大多数研究认为，铁铝结合态磷的迁移转化过程是沉积物向上覆水体释放磷的主要机制之一，因此，被认为是沉积物中主要活性磷组分，对沉积物水界面磷的循环起到主要作用.同时，Fe/AlP 在各种磷形态中占有重要的地位，这部分磷的来源与人类活动有关，主要来源于生活污水和工业废水，所以Fe/AlP 可以反映出区域磷污染的情况.从图 3b 中可以看出，各采样点沉积物中的Fe/AlP 含量在垂直剖面上从底层到表层总体呈现增加趋势，Fe/AlP 的相对含量在不同采样点存在明显差异.其中，在S6号采样点处含量降幅最大，表层Fe/AlP 平均含量达到320.55 mg · kg -1，底层(10~15cm)达到83.15 mg · kg -1，下降幅度达到74.06%.在S5号采样点处Fe/AlP 平均含量出现逆增长，Fe/AlP 平均含量由表层的72.27mg · kg -1增加到底层的78.45mg · kg -1，增长幅度仅到8.55%.在采样点S8和S13的沉积物中，Fe/AlP 的相对含量较高，分别占测定TP 的8.4%和8.19%.究其原因，由于铁存在氧化还原平衡，容易受到氧化还原电位变化的影响.随着沉积深度的增加，有机质降解消耗溶解氧，导致溶解氧随深度增加而不断降低，使沉积环境相应变得还原，沉积物还原能力也随之大大增强，氧化还原电位降低，沉积物中的三价铁随之被还原为二价铁，胶体状的〖Fe(OH)3〗x变成可溶性的Fe(OH)2，吸附在上面的磷随着二价铁的溶出而释放到间隙水中，然后依靠浓度梯度向上覆水中迁移释放，在氧化还原电位较高的表层沉积物中形成矿物而沉淀，表层沉积物对磷酸根迁移的屏蔽效应造成在沉积物表层的富集.底泥中存在的厌氧细菌也会促进这一过程的进行.另外，随着沉积深度的增加，非晶矿物逐步变得有序化，铁的氧化物和氢氧化物与磷结合能力随之逐渐减弱，这也可能是铁磷含量随深度增加而降低的原因.沉积物中铝磷含量同样随着沉积深度的增加而呈现降低的趋势，可能受到如沉积物粒度和沉积物粘度，以及其形成时间和沉积物成因等环境因子的影响，但关于其机理一部分人认为这可能与其氧化物在沉积物中的循环相关，随着深度的增加，沉积环境由氧化转向还原，Fe/AlP随着其氧化物被还原溶解而逐渐释放或向其它形态磷转化;另一部分人则认为Fe/AlP对沉积物中磷的吸附与释放虽然有很多相似之处，但铝氢氧化物不受氧化还原电位的影响，而且对水体和沉积物中的磷是永久性吸附.沉积物Fe/AlP 的分布规律及迁移机制还需进一步深入研究.3.1.3 有机磷(OP)有机磷(OP)包括由陆源性排放物质组成的难降解性有机磷部分和由死亡的水生生物尸体组成的可降解性有机磷部分.其中，可降解有机磷部分可以在早期成岩过程中随有机质的降解而释放，甚至向其它结合态磷转化.有机磷作为湖泊沉积物中重要的组成部分，是不容忽视的潜在生物有效磷源，对湖泊富营养化具有重要作用.有机磷在沉积物中的含量是由多种因素控制的，如输入量、沉积特性、早期成岩作用及生物作用等，被认为部分可被生物所利用，与人类活动有关，主要来源于面源污染.由图 3c可以看到，各采样点OP含量(除 S3、S5外)随深度增加而逐渐减小，其中，在S9号采样点处含量降幅最大，表层OP平均含量达到537.14 mg · kg-1，底层(10~15 cm)达到140.01 mg · kg-1，下降幅度达到73.93%.下降幅度最小出现在S5号采样点处，OP平均含量为152.26~143.69 mg · kg-1，下降幅度仅到5.63%.表层OP平均含量相对较高可能与河流两岸长期不断排放的生活污水和农业退水，以及地表径流将作物秸秆、有机生活垃圾带入河流，使大量有机质沉降在沉积物表层发生降解有关，造成表层有机磷含量偏高.此外，OP平均含量随着沉积深度增加而减少可能是OP己经部分出现分解释放，有一部分随着沉积深度的增加，沉积物中溶解氧含量随之降低，厌氧程度越高，而厌氧条件加剧了有机质的矿化作用，OP进入泥-水界面后转化为其他形态，很可能分解成为可溶性的小分子有机磷或溶解性正磷酸盐，溶解组分经过间隙水自下而上迁移扩散，转化为其它可生物利用的磷，从而影响上覆水的质量.3.1.4 总磷(TP)和无机磷(IP)掌下浜(北段)沉积物中TP含量及IP含量在剖面上的变化(除S3、S4、S5号采样点外)总体表现出自底层到表层逐步增加的趋势(如图 3d和3e所示)，表现出“表层富集”现象.在各采样点，沉积物中TP含量较高，平均含量达到2050.13 mg · kg-1;表层沉积物中TP含量最大值出现在S13号采样点处，达到4379.31 mg · kg-1，但降幅最大的出现在S7号采样点处，表层TP含量是沉积物底层(10~15 cm)的3.18倍，降幅达到68.55%.无机磷(IP)是湖泊生态系统中非常重要的磷形态.沉积物中IP平均含量达到1625.30mg · kg-1;表层沉积物中IP平均含量最大值和最小值分别出现在S13号和S5号采样点处，分别为3484.57 mg · kg-1和545.37 mg · kg-1，含量降幅最大的出现在S2号采样点处，表层TP含量是沉积物底层(10~15 cm)的3.57倍，降幅达到71.96%.从图 3d、3e和图 4中可以得出，沉积物TP、IP含量垂向变化趋势基本与CaP一致，而且CaP又在TP、IP中比例均达到最大，说明沉积物中TP含量主要受其中IP含量影响，而IP含量主要受其中CaP含量影响.沉积物中TP含量所表现出的“表层富集”一种普遍存在的现象，一些人认为这主要是外源污染严重而导致沉积物表层磷含量的增加: 还有一些人认为这可能是由于沉积物中磷的地球生物化学作用而导致其向表层迁移所致越大.TP含量在垂直距离上表现出逐渐降低的原因可能是河流流速缓慢，低栖动物较少，河流中水生植物较少，根系对沉积物中TP含量影响较小;此外，受到生活污水排放量的增加和农业面源污染加大的影响，大量的外源营养物质不能够及时扩散被悬浮物质吸附就直接沉淀下来.3.2 有机质含量与各形态磷的相关关系沉积物中有机质是极为重要的胶体之一，是与重金属及其有机质污染物发生吸附、分配和络合等作用的活性物质，同时也是反映沉积物有机营养程度的重要标志.掌下浜(北段)各采样点位沉积物中垂向剖面上有机质含量的变化如图 5所示.从图 5可以看出，各采样点沉积物中有机质的平均含量位于均7.25%~9.46%之间，比对长寿湖沉积物有机质含量研究结果高出3~4倍，与对南四湖沉积物有机质含量研究结果相似，与对太湖西岸湖滨带沉积物有机质含量研究结果相似但变化范围相比较小.在现场采样时发现各采样点河流均淤积严重，黑臭底泥淤积最严重的可达1 m 以上，沉积物中有机质的重要来源有可能是河流两岸的生活污水、农业退水和各种生物残体的分解.除S3、S5、S10采样点外，其余采样点沉积物中有机质含量均随沉积深度的增加而降低，其中，降幅最大的出现在S2号采样点处，由表层的8.05%降到底层的5.14%;此外，表层有机质含量最大值同样出现在S9号采样点处，表层最小值出现在S3号采样点处，有机质含量仅达6.72%.由表 2可知，沉积物中有机质与各形态磷的相关性并不一致.沉积物中有机质在空间分布上与TP 与IP含量均具有显著的相关性(p<0.01)，相关系数分别为0.94和0.92，说明沉积物中LQI的矿化分解过程中产生的有机酸与其他的螯合剂将部分无机固定态磷释放为可溶态的磷，有机质中富里酸聚阴离子与磷酸盐阴离子产生吸附竞争，通过专性吸附进入矿物离子，由此促进沉积物中磷的释放.此外，沉积物中有机质含量与CaP也显著相关(p<0.05，n=13)，与OP和Fe/AlP的相关性不显著，表明沉积物中TP含量主要来自于CaP，其次是Fe/AlP和OP.图5 各采样点垂直剖面上有机质含量的变化表2 沉积物样品中有机质、总磷和各形态磷含量之间的相关关系3.3 沉积物各形态磷相关性分析沉积物中磷的质量比受沉积物性质、水力条件、生物作用及人类干扰等多种因素的影响.了解沉积物中各形态磷之间的相关关系及各形态磷与物理化学因素之间的关系，有利于认识磷形态分布特征，能够为总结沉积物中磷迁移转化规律提供依据，从而更好地为入湖河流治理及管理服务，本文中各形态磷含量之间的相关关系如表 2所示.TP和IP、CaP具有显著的相关性(p<0.01)，相关系数均达到0.98以上，与OP也具有显著的相关性(r=0.88，p<0.05，n=13).TP与IP之间存在显著的相关性(r=0.99，p<0.01， n=13)，说明沉积物中TP的含量主要是由IP控制;而TP和CaP、IP和CaP含量同样均呈显著的相关性(r=0.98，r=0.99 p<0.01，n=13)，由此进一步表明沉积物中 TP 含量的增加，主要来自CaP，其次是OP，也说明CaP构成了IP的主要部分，同样也映证了近年来河流两岸农业废水和生活污水排放量日益增加的现状，使得采样区域富营养化现状不断加剧，河流水体中不断增加的磷向沉积物迁移，造成沉积物中磷的不断增加并在沉积物中沉淀下来.在各形态磷中，OP与Fe/AlP、CaP 均呈显著的正相关关系(相关系数分别为0.80、0.88，p<0.01，n=13)，表明沉积物中OP含量对Fe/AlP、CaP的含量均有影响，与其部分可被生物利用的特征较为符合，但从实验结果看，对CaP的影响要稍大一些.CaP与Fe/AlP之间也存在显著的相关性(r=0.95， p<0.01，n=13)，说明Fe/AlP的还原释放对CaP的形成，特别是对自生磷灰石磷形成具有一定的影响。