海州湾海洋牧场表层沉积物中磷形态及释放通量

为了解海州湾海洋牧场建设对沉积物-水界面磷酸盐交换的影响,于2017年5月采集了海州湾海洋牧场区表层沉积物及对应站点上覆水、间隙水等样品。采用SMT法(standard measurement test)分级提取磷的不同形态,包括可交换态磷(Ex-P)、铁铝态结合磷(Fe/Al-P)、钙结合态磷(Ca-P)并测定其浓度,结合室内磷通量模拟实验,尝试探索沉积物-水界面磷交换通量。结果显示,海州湾海洋牧场区表层沉积物中总磷(TP)浓度为392.44～463.46μg/g,IP浓度为219.21～282μg/g,Ca-P浓度为117.73～130.07μg/g。无机磷(IP)是磷的主要赋存形态;分级提取的磷形态浓度顺序为Ca-P Ex-P Fe/Al-P,对照区各种磷形态浓度大于鱼礁区,上覆水中的各种形态磷浓度均高于间隙水。室内模拟实验显示,沉积物中各种形态磷的浓度增加,IP仍为磷的主要赋存形态;沉积物-水界面TP、TDP(可溶性总磷酸盐)、PO_4~(3-)(可溶性正磷酸盐)的交换通量分别为-0.53～-0.05、-0.15～-0.01、-0.03～-0.29 mmol/(m~2·d)。实验初期交换速率较快,然后趋于平缓,与对照区相比,海洋牧场区磷的交换通量稍大,但都表现为从上覆水体向沉积物中迁移,即沉积物中的磷表现为上覆水的汇。     

渤海中部海域表层沉积物磷形态及潜在生物可利用磷分布特征

磷是海洋浮游植物生长和繁殖所必需的重要生源要素，也是海洋初级生产力和食物链的基础元素，沉积物中能参与界面交换的生物可利用磷（Bioavailable phosphorus, BAP）的潜在含量取决于沉积物中磷的形态，而渤海中部区域的相关研究较少。因此本文以渤海中部海域的5个区域（唐山沿岸、秦皇岛沿岸、渤海东北部海域、渤海海峡、渤海西南部海域）为研究对象，采用分级浸取法，测定了23个采样点的沉积物样品中磷的组分、含量，并计算潜在BAP含量，研究分析了其分布特性及影响因素。结果表明：渤海中部海域表层沉积物中无机磷（Inorganic phosphorus, IP）是渤海中部海域表层沉积物中总磷（Total phosphorus, TP）的主要存在形式，唐山沿岸、秦皇岛沿岸、渤海东北部海域、渤海海峡、渤海西南部海域这五个区域沉积物中IP含量平均分别占其 TP含量的78.39%、79.06%、71.46%、84.60%、81.46%，而有机磷（Organic phosphorus, OP）则均占较小的比例。IP均以碎屑磷（Detrital phosphorus, De-P）为主要赋存形态，平均分别占TP的54.02%、52.12%、33.33%、69.41%、57.28%，IP中各形态磷的含量顺序为：碎屑磷（Detrital phosphorus, De-P）>?闭蓄态磷（Occluded phosphorus, Oc-P）>铁/铝吸附态磷（Fe and Al oxidation state phosphorus, Fe/Al-P）>弱吸附态磷（Exchangeable phosphorus, Ex-P）>钙结合态磷（Calcium-bound phosphorus, Ca-P）。河流输入、沉积物粒度和沉积环境是影响渤海中部海域表层沉积物中不同形态磷含量及分布的主要因素。根据沉积物中潜在的BAP含量分析表明，唐山沿岸、秦皇岛沿岸、渤海东北部海域、渤海西南部海域表层沉积物中潜在的BAP含量平均分别占 TP 的44.77%、46.94%、64.87%、40.54%，具备较强的向水体中释放磷的潜力。为渤海中部海域有效地提供沉了积物环境的相关信息。     

广州市主要湖泊沉积物磷的赋存形态

沉积物中磷的富集及其形态学特征是导致城市水体富营养化的重要因素之一。2016年-2017年对广州市8个主要城市湖泊花都湖、白云湖、东山湖、流花湖、天河湖、海珠湖、荔湾湖、麓湖表层沉积物的总磷（TP）及各形态磷的含量与分布特征进行了研究，并运用单因子污染指数法和生物有效性指数法对沉积物磷污染程度进行了评价。结果表明:广州市湖泊表层沉积物TP含量范围为368~5276 mg/kg，平均值为3277 mg/kg，其分布特征表现为东山湖>白云湖>花都湖>流花湖>天河湖>荔湾湖>麓湖>海珠湖。TP中以无机磷（IP）为主要存在形式，占TP含量的67.56%~87.44%，IP中又以铁结合态磷（Fe-P）为主，占TP含量的32.77%~60.24%，均值为42.88%。相关分析表明TP与Fe-P和有机磷OP，Fe-P与De-P，Ca-P与OP呈显著的正相关关系，表明其来源的相似性。通过分析可将广州市湖泊分为受珠江干流直接影响、接纳河涌入水、相对封闭和无明显外源输入的四类湖泊，表明输入源是决定广州市湖泊沉积物磷含量与分布特征的主要因素，工业废水、生活污水是主要污染源。单因子污染指数与生物有效性指数评价结果显示广州市湖泊沉积物整体处于重度磷污染水平。本研究对于科学评估广州市城区湖泊环境状况、潜在生态风险，有针对性的进行生态修复具有重要的意义。     

东太湖沉积物中磷的形态分布特征研究

应用化学连续提取法对东太湖沉积物中不同形态的磷进行提取,并分析了其空间分布特征和垂直分布特征。结果表明,东太湖沉积物中磷形态以碎屑态磷(Ca-P)、有机磷(Or-P)、自生磷(De-P)、铁结合态磷(Fe-P)为主,平均含量分别为188.6±32.5、73.1±18.6、45.2±3.3、34.3±18.5μg/g;弱吸附态磷(Ex-P)、闭蓄态磷(Oc-P)和铝结合态磷(Al-P)含量较低,分别为6.7±2.2、4.0±1.9、1.3±0.4μg/g;总磷（TP）的平均值为353.1±46.3μg/g。Ca-P、Or-P 、De-P 、Oc-P四种不易释放的磷形态占88%,而Fe-P、Ex-P、Al-P三种易释放的磷形态仅占12%。除了Ca-P含量随沉积物深度的增加而增大,Al-P含量较低且随深度增加无明显变化,其他各形态磷含量大致随深度的增加而减少,表现出“表层富集”现象。上述结果表明,东太湖的内源磷负荷较小,但有增加的趋势。     

桑沟湾养殖海域柱状沉积物中磷的赋存形态和生物有效性

以桑沟湾扇贝和海带两个养殖海区的柱状沉积物为研究对象,采用连续提取法将沉积物中磷的赋存形态分为交换态磷（Ex-P）、铁结合态磷（Fe-P）、自生磷（Au-P）、碎屑磷（De-P）和有机磷（Or-P）,并分析了各形态磷的垂直分布特征;利用沉积物年代序列测定的结果,结合桑沟湾水产养殖历史,探讨了近200年来桑沟湾养殖海域沉积物中磷形态的含量变化情况,并进一步分析了该区域的生物有效磷。结果表明,柱状沉积物中上层各形态磷的含量高于底层,表明养殖活动使桑沟湾表层沉积物中的磷含量增大。各形态磷的含量在贝壳沉积区内变化幅度均较大,Or-P是沉积物中磷的主要形态;扇贝养殖区沉积物中的总磷（TP）、Or-P和海带养殖区沉积物中的TP、Or-P在沉积时间序列上分布基本一致,其含量变化与各时期工业生产和海水养殖活动密切相关;两个区域柱状沉积物中潜在生物有效性磷占总磷的百分比为61.2%和71.0%。沉积物中Ex-P的含量对该海域的初级生产力的影响较大。     

洱海河口湿地沉积物环境因子对磷形态空间分异的影响

为探讨沉积物理化指标、可提取态金属元素浓度等环境因子对沉积物磷空间分异规律的影响,选择洱海入湖河口湿地沉积物为研究对象,分析了无机磷形态在湿地水平和垂直方向的空间分异,讨论了沉积物环境因子的影响。结果表明:(1)洱海入湖河口湿地沉积物总无机磷(TIP)含量变化范围为1360.24~2093.66 mg/kg,其中残渣态磷(RP)含量最高,占比变化范围为62.94%~85.18%,铁/铝结合态磷(Fe/Al-P)和钙结合态磷(Ca-P)含量次之,占比变化范围分别为9.37%~25.97%和0.54%~11.42%,可交换态磷(EP)和水溶态磷(DP)含量最低,占比变化范围分别为0.94%~3.91%和0.22%~0.65%。(2)水平方向上,TIP和各形态磷含量总体上均呈现沿水流方向逐渐递减的规律,其中TIP、EP、Fe/Al-P、Ca-P在出口位置含量稍高于湿地内部;垂直方向上,DP、EP、Fe/Al-P和RP含量在表层富集,随深度增加呈下降趋势,Ca-P含量在表层较低,在中层和底层富集。(3)冗余分析显示,可提取态金属含量最低的Mn对磷形态分布规律(P<0.05)的解释率最高(12.7%);相关性分析显示,可提取态Al、Mn含量、pH和ORP对各磷形态分布的影响程度随深度的增加而加强;而可提取态Ca含量对Ca-P的影响随深度的增加而减弱。     

沉水植物苦草对沉积物各形态磷时空分布的影响

监测苦草生长过程中根系及沉积物中磷含量和形态的时空变化,探讨苦草根系在生长过程中对沉积物磷时空分布的影响。聚乙烯塑料桶中铺设沉积物为暴发水华水体的底泥,厚度10cm,干重4 821.00g,底泥铺设完毕后缓慢注入100L水(TP 0.02mg/L)。试验桶种植2g苦草休眠芽。沉积物样品磷形态分析采用国际通用的SMT法,在采集沉积物同时采集苦草样品,测定根系生长情况及根系在沉积物中的分布。结果表明:苦草在生长过程中能降低沉积物各层总磷(TP)、NaOH提取磷(NaOH-P)、HCl提取磷(HCl-P)、无机磷(IP)和有机磷(OP)的含量,沉积物各形态磷含量的下降速率为:NaOH-PHCl-PIP=OP;随着苦草根系的生长,在苦草根系分布区沉积物中各形态磷的含量明显低于非根系分布区。苦草根系通过对环境因子氧化还原电位和pH的改变从而影响根系周围沉积物磷的含量,沉积物中各形态磷含量随着苦草根系面积的增加而减小。     

湿地生态系统磷迁移转化机制研究进展

磷在湿地生态系统中的生物地球化学行为备受关注。湿地土壤以有机磷(OP)为主,无机磷(IP)为辅。铁铝结合态磷(Fe/Al-P)是IP的主要组分,钙镁结合态磷(Ca/Mg-P)惰性最强。OP因与土壤成分固定程度较低,更易在土壤中移动,而成为优于总磷(TP)可指示水体富营养化程度的指标。土壤酸碱度、温度、有机质含量、干湿交替和C∶N∶P是影响湿地生态系统磷生物地球化学循环过程的关键环境因素。耕地恢复为湿地后,湿地土壤TP含量基本呈升高趋势。速效磷(A-P)因对土壤理化性质的改变比较敏感,不同区域研究结果差异较大。随着退耕年限的延长,湿地土壤对磷的最大吸附量(Xm)、最大缓冲容量(MBC)和吸附常数(K)逐渐升高;但退耕初期,湿地土壤对磷的解吸率较高,可能会造成周边水域水体富营养化。     

哑铃湾网箱养殖海区表层沉积物磷的含量特征

在哑铃湾不同养殖历史网箱下、距离网箱50m和100m以及对照海区共布设8个采样点,于2002年4月~2003年1月分四季采集表层沉积物样品,对沉积物中总磷、无机磷和有机磷进行了测定,分析了调查区磷的空间分布和季节变化特征。结果表明:哑铃湾海水养殖网箱下沉积物磷含量明显高于对照点,沉积物中总磷是对照点的3.71~9.99倍。养殖历史越长,沉积物中的磷含量越高;网箱养殖引起的沉积物磷累积仅限于网箱下及距离网箱50m范围内,对距离100m以外的海区影响较小;沉积物中的无机磷占70%以上,以无机磷为主;养殖历史较长的东升村养殖区沉积物磷的季节变化明显,有机磷的变化与养殖活动密切相关。     

巢湖富磷地质区沉积物磷的生物可利用性

2010年4-9月,以巢湖富磷地质区池塘为试验对象,测定了叶绿素a与不同形态磷的浓度以及藻类的数量和组成,分析了沉积物藻类可利用性磷(AAP)含量与磷平衡浓度,提取并用分子生物学方法鉴定了沉积物无机磷细菌的主要种类.结果表明,沉积物溶解总磷与AAP含量显著正相关(P＜0.05),与叶绿素a浓度极显著正相关(P＜0.01).沉积物磷在吸附和释放趋势上基本对应于藻类随季节消长的模式.藻的种类较丰富,沉积物无机磷细菌的主要种类包括微单胞菌(Micromonospora sp.,Micromonospora chokoriensis)和链霉菌(Streptomyces neyagawaensis,Streptomyces torulosus).微生物驱动的富磷地质区沉积物磷的溶解可为藻类生长提供生物可利用的磷营养.     

鲢鳙在长寿湖水生态系统氮磷循环中的作用

为探究长寿湖鲢、鳙在水体生态系统氮(N)磷(P)循环中的作用,研究测定了季节性水体总氮(TN)、总磷(TP)的变化,进行了原位鲢、鳙排泄率的测定。通过N、P排泄对比分析了鲢、鳙对水体N、P的贡献率。通过长寿湖鲢、鳙鱼体N、P含量测定,估算水体中N、P去除量。结果显示:鲢、鳙N、P排泄率夏季最高,冬季最低,季节性温度变化对其排泄率有一定影响;2016—2017在长寿湖平均水温为19.88℃条件下,鲢的N、P排泄率分别为0.973 1μg L-1d-1和0.242 2μg L-1d-1;鳙的N、P排泄率分别为0.642 5μg L-1d-1和0.174 9μg L-1d-1,鲢、鳙N、P排泄量分别占长寿湖藻类初级生产所需N含量的1.19%和0.79%,P含量的9.57%和6.91%;2016—2017长寿湖通过捕捞鲢、鳙产品带走的N、P含量分别为60.61 t和23.31 t。结果表明,长寿湖开展生态养殖对水体N、P贡献较小,不会引起水体富营养化。     

对虾养殖池沉积环境中TOC_TP_TN和pH垂直分布

１９９５年冬季,测定了青岛地区四个池龄１０年以上的对虾养殖池不同层次沉积物中有机碳（ＴＯＣ）、总氮（ＴＮ）、总磷（ＴＰ）和ｐＨ并研究了其垂直分布。结果表明,沉积物中的ＴＯＣ和ＴＮ污染较底层严重,泥质虾池表层污染较泥沙质更严重。沉积物中ＴＰ为输出过程而导致缺乏,ＴＰ的受扰动层与ＴＯＣ和ＴＮ的污染层基本一致。沉积物的ｐＨ无规律性变化。     

有机质对大型富营养化浅水湖泊沉积物磷吸附特征的影响

以大型浅水湖泊(太湖和巢湖)为研究对象,系统分析了沉积物有机质(OM)含量和组成、磷吸附参数、磷形态及间隙水溶解反应性磷(SRP)浓度在水平方向上的分布.吸附解吸平衡浓度(EPC0)与SRP浓度的比较结果表明,在太湖北部与巢湖南淝河入湖口等污染较严重的区域,沉积物仍表现出吸附磷的功能；OM与土壤有效磷(Olsen-P)、磷吸附指数和碱性磷酸酶活性均显著正相关,有机质分解所产生的小分子物质可增加磷的吸附容量；添加小分子有机质的室内模拟试验进一步证实了上述假设,糖类主要影响磷的吸附能,而氨基酸主要增加最大吸附量.有机质自身及其降解产物以不同方式影响沉积物对磷的吸附能力,并据此调节湖泊富营养化过程.     

梅溪湖表层沉积物营养盐和有机质分布特征及污染评价

梅溪湖属于城市浅水湖泊，其沉积物特征可反映湖泊的水生态环境状况，对防止湖泊富营养化具有重要意义。2020年11月至2021年7月，分季节对梅溪湖表层沉积物（0～10 cm）进行了采样，分析了沉积物TN、NH4+、NO3-、TP、有效磷（AP）和有机质（OM）等指标的时空分布特征和污染程度。结果表明：沉积物（0～10 cm）TN、NH4+、NO3-、TP、AP和OM的平均含量依次为1654.68± 754.22 mg/kg、24.66± 20.02 mg/kg、13.60± 2.33 mg/kg、512.60± 281.39 mg/kg、8.58± 6.81 mg/kg和2.84± 1.43 %。湖区东部营养物和有机质含量最高。人类活动对梅溪湖表层沉积物营养盐的空间分布有着较大的影响。梅溪湖沉积物TP和NO3-含量在春季最高（4月份），冬季（1月）最低。AP含量在春季（4月）最高，在夏季最低（7月份）。沉积物TN、NH4+和OM含量没有明显的季节差异。梅溪湖沉积物TN和TP的含量变幅分别为667～4000 mg/kg和184～1475mg/kg，均已超出我国东部浅水湖泊沉积物的营养物参考阈值范围；TN和TP的标准指数变幅分别为1.21～7.27和0.31～2.46，TN全部超标，梅溪湖生态环境质量受N元素的影响较为严重，对湖泊生态系统安全构成了一定的威胁。相关分析表明，沉积物OM与TN、TP、AP、NH4+、NO3-均显著正相关，说明沉积物有机质的降解和释放对梅溪湖氮磷营养盐具有重要影响。