上覆水中磷质量浓度对磷在青萍_上覆水_沉积物中分配的影响
底泥中磷释放的影响因素
底泥中磷释放的影响因素罗玉兰，徐颖河海大学环境科学与工程学院 （210098）E-mail：loulan0624@摘 要：综述了水体底泥中磷的化学形态以及磷素释放的影响因素。
化学形态有水溶性磷、铝磷、铁磷、钙磷、还原态可溶性磷、闭蓄磷、有机磷等。
磷素释放的影响因素有：溶解氧、温度、pH值、磷存在的形态、微生物作用、沉积物-水界面磷的浓度梯度、盐度以及扰动。
这些因素具有关联性。
关键词：底泥 化学形态 磷释放 影响因素1 引言P是造成湖泊水质富营养化的关键性的限制性因素之一[1]。
一般认为当水体中磷浓度在0.02 mg·L - 1以上时,对水体的富营养化就起明显的促进作用[2 ] 。
由于近年来大量未经处理的生活污水加上农业面源氮磷的大量流失，造成河流尤其是河口富营养化趋势的逐年加剧[3 -4 ]。
大量的磷在河流等水体中沉积下来，其在适宜的条件下会重新释放进入水体，从而延续水体的富营养化过程并加剧了水体的恶化[5 - 8 ] 。
沉积物-水界面是水体和沉积物之间物质交换和输送的重要途径，沉积物中的磷可能通过有机质的矿化分解作用、铁氧化物解吸作用和沉积物扰动等形式向水体释放。
本文根据国内外研究富营养化水体磷释放的有关资料，综述了水体底泥中磷的化学形态以及底泥中磷释放的影响因素，对于今后研究水体中磷行为、抑制水体富营养化、改善水质具有深远的意义及参考价值。
2 沉积物中磷的含量和存在形态沉积物中磷形态通常分为水溶性磷( P sol) 、铝磷(P Al) 、铁磷(P Fe) 、钙磷(P Ca) 、还原态可溶性磷、闭蓄磷(P o-p) 、有机磷(P org) 等7 种化学形态[9 ] 。
闭蓄磷表面有一层不溶性的Fe (OH) 3 或Al (OH) 3 胶膜,包括一部分P Al和P Fe ,溶解度极小，含量较小，这部分磷被认为是生物不能利用的。
水溶性磷和还原态可溶性磷可以通过物理溶解作用进入水体，在沉积物中的含量也不会太高，但它们是最先被释放出来的，可以很方便地被水生生物吸收利用[10 ]。
鄱阳湖沉积物中磷吸附释放特性及影响因素研究
鄱阳湖沉积物中磷吸附释放特性及影响因素研究徐进;徐力刚;龚然;丁克强【摘要】沉积物是氮磷营养盐的主要蓄积库，它不仅是外来污染物的归宿地，同时其自身营养盐的释放也可对水环境产生重大影响。
针对鄱阳湖存在的沉积物磷释放问题，关键环境因子对基质磷吸附的影响规律进行了探讨。
通过控制在不同环境因素条件下，上覆水中磷的变化规律探讨，阐明磷在上覆水-底泥界面迁移转化的规律和环境因素对迁移转化过程的影响。
研究结果表明，吸附初始阶段，两者含量相差较大，起始吸附速率很高；随着反应时间的推进，两者含量差随之减小；当吸附时间达到30 min时，此时上覆水的平衡质量浓度为8.648 mg·L-1，两者含量达成平衡。
由磷的吸附等温试验同样可看出，随着平衡质量浓度逐渐增加，土壤吸磷量刚开始增加较快，随后增加趋势逐渐减缓直至磷饱和。
pH越小，上覆水质量浓度越低，沉积物对磷的吸附作用越强；pH越大，上覆水中TP质量浓度越大，强碱条件下，TP吸收量剧减。
在好氧条件下，沉积物对磷的吸附远远高于厌氧条件下沉积物的吸附。
好氧条件下，反应在4 h内，沉积物对磷的吸附速率最高，随后吸附量很小直至逐渐饱和。
厌氧条件下，吸附作用不明显；当反应时间达到24 h后，上覆水磷质量浓度保持不变，此时沉积物磷吸附达到饱和。
高溶解氧水平对于控制底泥向上覆水体释放磷，维持水体较低总磷是必要的。
温度为30℃，20℃和5℃3种条件下，当反应24 h后，三者均达到吸附平衡。
因此，当上覆水的磷质量浓度较低时，高温条件下基质的磷释放速度会高于低温条件下的磷释放速度。
研究结果旨在为正确认识、合理评估环境因素对湖泊水体磷的影响提供更为充分恰当的试验依据和理论解释。
%Sediment is the main accumulation library, which is the gathering place for external contaminants. Nutrients release also exists in lake sediment, which has a significant impact on the lakewater environment. In this paper, the influence factors on phosphorus absorption and release in Poyang lake sediment is investigated. Under different environmental conditions, the variation of phosphorus concentrations of the overlying water is analyzed; the phosphorus transformation processes and its influence factors in the interface of overlying water and sediment are discussed. The results showed that phosphorus concentrations have a large difference between soil and water overlying and the initial adsorption rate was high during the initial stages of experiment. As the adsorption continues, the concentration difference between soil and overlying water decreased. When the adsorption time reached 30min, adsorption-desorption equilibrium completed and the equilibrium concentration of phosphorus of the overlying water was 8.648 mg·L-1. As it also can be seen from phosphorus adsorption isotherm, while the equilibrium concentration gradual increase, phosphorus uptake of soil increased rapidly firs and then slow until reaching phosphorus saturation. And the lower pH and the concentration of the overlying water, the stronger phosphorus adsorption in sediments. The conclusion has been come to on the contrary when pH was relatively large. Phosphorus adsorption in sediment under aerobic condition was much higher than under anaerobic condition. Adsorption rate was highest within 4hours under aerobic condition. Then adsorption capacity is very small until gradually saturated. Phosphorus adsorption was not prominent under anaerobic condition. When the experiment has carried on for 24 h, phosphorus concentration of overlying water remained constant andPhosphorus adsorption in sediment was saturated. It was necessary for high concentrations of dissolved oxygen in controlling the phosphorus release from sediment to overlying water and maintaining low concentrations of phosphorus in water. When the temperature was 5, 20 and 30℃, respecti vely, adsorption equilibrium has finished when the experiment has carried on for 24 h. Sediment phosphorus release rate under high temperature condition was higher than that under low temperature condition when phosphorus concentration of overlying water was low. The results can provide a reasonable assessment and theoretical interpretation of environment factors affecting phosphorus of lake water.【期刊名称】《生态环境学报》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】6页(P630-635)【关键词】沉积物;磷;吸附;释放;鄱阳湖【作者】徐进;徐力刚;龚然;丁克强【作者单位】南京工程学院环境工程学院，江苏南京 211167; 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室，江苏南京210008;中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室，江苏南京210008;南京工程学院环境工程学院，江苏南京 211167;南京工程学院环境工程学院，江苏南京 211167【正文语种】中文【中图分类】X82沉积物是水体中营养物质最大的源和库(Perkins和Underwood, 2001; House和Denison,2000; Welch和Cooke, 1999)。
东湖、汤逊湖和梁子湖沉积物磷形态及pH对磷释放的影响
要分布区，对维持 区域经济 的可持续发展具有重 要 的意义 。本文选取长江 中游富营养化程度不 同 的 ３个湖泊 ，东湖 、汤逊湖和梁子湖作为研究对 象， 分析了沉积物的磷形态和不 同 ｐ Ｈ条件下湖泊 沉积 物磷 释放 特 征 的差异 性 ，探讨 了沉积 物理 化 性质 与磷 释放 之 间 的关 系 ， 旨在 为湖 泊水 环境 评 价 和管理 等提供 参考 依据 。
摘要 ：文章采用淡水沉积物 中磷形态标准测试程序（ Ｓ ＭＴ ） 研究 了东湖 、汤逊湖 和梁子湖沉积物 中磷的形态分布 ，并 比较 了不 同ｐ Ｈ条 件下沉积 物磷 释放特征 的差异性 。 结果表 明 ： 东湖沉积物总磷 质量分数最高 ， 平均值 １ ． ２ ３ ２ ｍ ｇ ・ ｇ ～， 其次为汤逊湖（ Ｏ ． ７ ６ ２ ｍｇ ・ ｇ 。 ） ，梁子湖沉积物总磷质量分数最低（ ０ ． ５ ７ ２ ｍｇ － ｇ 。 ） ；３ 个湖泊上覆水 总磷质量浓度也表现出类 似的变化规律 ，线性相关 性分析显示上覆水 中总磷质量浓度与沉积物总磷质量分数 显著 正相关 。 东湖和梁子湖沉积物总磷 中无机磷 和有机磷所 占比例 较接 近 ， 汤逊湖无机磷所 占比例远低 于有机磷 。不同湖泊之间磷形态的分 布并 没有一定 的规律性 ，湖泊 的地理分布 以及人为 因素可能是造成磷形态差异 的主要 因素 。当 ｐ Ｈ为 ２ ． ０ ～ ７ ． ０时 ， ３ 个湖泊沉积物 中溶解性活性磷（ ｓ Ｒ Ｐ ） 释放 量均呈先增加后减 小的趋势 ；当 ｐ Ｈ为 ７ ． ０ — １ ２ ． ０时 ，Ｓ Ｒ Ｐ释放量呈增加趋势。相关分析结果表 明，Ｓ Ｒ Ｐ的释放与有机质的质量分数无显著相 关ｌ 生。方 差分 析结 果显示 ３个湖泊沉积物在黏粒和粉粒组成上均没有显著差异（ Ｐ ＞ ０ ． １ ） ，表 明实验样品的粒径组 成不是造成 各个湖泊间磷 释放 差异 的原 因。不同 ｐ Ｈ条件下 ，Ｓ Ｒ Ｐ释放量与沉积物总磷质量分数显著正相关 ；酸性环境下 ，Ｓ Ｒ Ｐ释放量 与酸式磷 （ ＨＣ １ 。 Ｐ ） 的相关 性优 于碱式磷（ Ｎａ Ｏ Ｈ． Ｐ ） ，碱性环境 下则 刚好相反 。 关键词 ：沉积物 ；总磷 ；ｐ Ｈ；磷 释放 ；浅水湖泊
沉积物中磷素对水体富营养化影响的研究
沉积物中磷素对⽔体富营养化影响的研究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］，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0. 5 g沉积物样品，对其中⼀份进⾏灰化(500℃下灰化2 h)，经酸提取后(1 mol / L HCl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(1 mol/L HCl提取16 h)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2 h)的烧失量计算。
不同覆盖厚度对底泥中营养盐释放的影响
不仅能够平衡土 方工程量， 节约投 资， 还能利用 自然地 形和工程地质条件 ， 合理布置主要建筑物的位置 ， 减少地基处理 费用． ．
关键 词 选 煤 厂 山坡 丘 陵地 纵 向设 计 中 图分 类 号 Ｆ Ｄ ９ ４ ｇ ． １ 文献 标 识 码 Ｃ
Ｉ ｎｄ ｕｓ ｔ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ｉ ｔ ｅ ｖ ｅ ｒ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｎａ ｔ ｕｒ ａ ｌ ｔ ｅ ｒ ｒ ａ ｉ ｎ，ｔ ｈ ｅ ｔ ｏ ｔ ａ ｌ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｃ ｏ ａ ｌ ｐｒ ｅ ｐａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｗｉ ｔ ｈ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ
针对污染底泥 的治理 主要分 为原位 覆盖与异位处 理两种 ， 其 中由于覆盖技术修复效果 明显 ， 工程造价低
等优点 ， 使用颇为广泛 。本文通过底 泥氨氮 、 硝氮 和 亚硝态氮 的释放控制 模拟 实验 ， 系统地考 察 了不 同覆 盖深度对抑 制底泥 氮释放 的影 响和效 果 ， 可 以为地 表 水体底泥污 染物氮 的释放控制提供科学依据 。
摘 要 通 过 分 析 选 煤 厂在 山坡 丘 陵 荒 地 类 型 工 业场 地 的纵 向设 计 事例 ， 认 识 到 工 业 场地 纵 向设 计 利 用 自然地 形 ， 结 合 地 面 工 艺 的 总 体 布 置 地 面 工 艺 总体 布置 节 约投 资 ｄ ｏ ｔ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ５— ２ ８ ０ １ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ３ ． １ ０ ０
２ 实验 结果与 讨论
２ ． １ 亚 硝 态 氮
时问（ ｈ １
富营养化水体中磷浓度对不同种类浮萍生长的影响
随着社会的发展和生活水平的提高，水体富营养化问题 国在该领域也开展了实验室规模的基础性研究工作，如环境
日益严重，水体藻类的暴发给全球环境造成了严重的危害，导 和营养条件对浮萍生长的影响、浮萍吸收氮的动力学特性及
致了巨大的经济损失［1 －3］。近年来，利用水生植物去除污染 浅水体浮萍净化系统的除氮途径等，明确了浮萍对污染水体
水体中的氮、磷受到众多专家的关注。与大型水生植物相比， 中部分污染物去除的规律及浮萍植物生长的规律等［8 －9］。同
小型水生植物浮萍因其对氮、磷的吸收效果好、生长速度快、 时，浮萍中含有多种氨基酸，且其细胞壁中未检测到木质素成
T2 1． 00a 2． 00a 6． 67a 10． 00a 25． 33b 45． 00b
浮萍个数（ 个）
T3
T4
1． 00a 1． 00a
2． 00a 2． 00a
4． 00ab 3． 33a
8． 00ab 6． 33b
14． 67b 15． 00c
27． 67b 27． 33d
T5
T6
1． 00a 1． 00a
连： 大连海事大学，2008．
enzymes is involved in the greater effectiveness of a PGPＲ versus AM
［13］Phillips J M，Hayman D S． Improved procedures for clearingand stai-
20
500
KNO3
浅水湖泊底泥与上覆水间磷迁移规律的研究
物降解 ， 这些无机大分子絮凝物磷的释放能力一般 很 弱 ． 引
当风速达 到一定 的强度时 ， 底泥及湖底的浮游 植物大量悬浮 ， 浮物浓度显著增加 ， 悬 且随深度增大 而增大， 可供磷交换 的界面面积大大增加； 底泥孔隙
水中的营养盐被大量释放 ， 进入上覆水中． 强风浪扰动主要 引起水体悬浮物、 颗粒态磷浓
我 国长江中下游地 区的湖泊 ， 绝大多数平均水 深在 ５ｍ以 内， 夏季无 明显水温分层 ， 属于浅水湖 泊［． 川 与深水湖泊相 比， 浅水湖泊底泥更频繁地受到 风浪等水动力作用的扰 动， 底泥 与上覆水 间的营养 物质交换更为频繁． 在关于湖泊富营养的研究 中， 磷被公认 为是控
风浪扰动是造成底泥磷向上覆水体释放 的主要
收稿 日期：０ ６０—６ ２０ －１１．
作者简介 ： ￣ １７ －） 工程师 ， 陈Ｍ （９ ４ ， 现从事基本建设工作．
维普资讯
１ ８
环境研究与监测
第 １ ９卷
度的显著提高 ， 对于溶解态磷 的增加作用 ， 相对于中 弱强 度风 浪而言 ， 并不 明显 ［ ，大 量 的颗 粒 物悬 浮 ， ４ ］
动即发生悬浮 ， 还有部分在底泥的掩埋所产生的还
原环境 中发生降解 、 析出进入孔隙水．在低风速下 ， 底泥受水体的冲击较小 ， 再悬浮量低， 可供磷 交换
的界 面 面积小 ห้องสมุดไป่ตู้
底泥表层极易产生悬浮物质 ， 除了颗粒有机物
作用耦合的结果．研究不同环境因素影响了磷在浅 外还有那些结构疏松无定形的无机大分子絮凝物 ， 几乎每一次风浪扰动过程这些疏松物 水湖泊底泥和上覆水之 间的迁移规律 ， 对于计算浅 其比重较小 ， 若没有受高 活性 的生 水湖泊内源磷负荷及治理湖泊富营养化有重要指导 都参加．和颗粒有机物一样 ，
武汉东湖上覆水和沉积物中磷形态的垂直分布特征
汤林湖
Ｎ
０ １ ｋｍ
的研究［５￣８］，而以浅水湖泊为考察对象，同时考虑不同 形态磷的剖面分布及其季节性变化则未见报道。
郭郑湖
牛巢湖
本文对 ２００４ 年春、夏两季的东湖上覆水和柱状 沉积物中磷的赋存形态和含量特征进行了分析。为进 一步理解重污染湖区水－ 沉积物界面上营养元素各种 形态迁移和转换过程提供了基础资料，也为研究城市
夏季与春季相比，Ａｌ－ Ｐ 的比例有所增加， Ｃａ－ Ｐ
比例／％ ０ １０ ２０ ３０ ４０ ５０ ６０ ７０ ８０ ９０ １００ ０
比例／％ ０ １０ ２０ ３０ ４０ ５０ ６０ ７０ ８０ ９０ １００ ０
５
５
深度／ｃｍ 深度／ｃｍ
１０
１０
１５
１５
ＬＰ
Ａｌ－ Ｐ
Ｆｅ－ Ｐ
２０
２０
Ｃａ－ Ｐ
ｏｒｇ－ Ｐ
第 ２４ 卷第 ６期
农业环境科学学报
１１５３
经处理的城市污水长期超标排入湖中，东湖水质在近 （ＯｃＰ）和有机磷（ｏｒｇ－ Ｐ）的测定，参考《湖泊富营养化调
二三十年迅速恶化［１］，特别在水果湖、庙湖等西南湖区 查规范（第二版）》［１０］。
水域水体污染最为严重［２］，大量营养盐沉积于湖底沉
积物中［３］。在外源污染得到控制后，湖水和沉积物的性 质与营养盐内源释放的强度和持续时间之间的关系 对于湖泊富营养化有着重要影响［４］。近年来，国内对湖 泊沉积物营养盐的空间分布及其形态分析已有较多
物、藻类和其他水生生物活动显著增加，使水体 ｐＨ 值升高，溶解氧的渗透深度减小，沉积物处于弱还原
（Ａｌ－ Ｐ）、铁结合磷（Ｆｅ－ Ｐ）、钙结合磷（Ｃａ－ Ｐ）、闭蓄磷 环境导致沉积物中的磷产生释放，以无机态磷酸盐的
不同种类浮萍对磷的去除及其体内磷的累积变化研究
不同种类浮萍对磷的去除及其体内磷的累积变化研究作者：叶平平金杰侍远来源：《绿色科技》2012年第11期摘要：以巢湖流域常见的3种浮萍——紫背浮萍（以下称紫萍）、稀脉浮萍萍和芜萍为对象，研究了三种浮萍对地表水浓度范围内（0.01 mgP/L，0.05 mgP/L，0.1 mgP/L，0.2 mgP/L，0.5 mgP/L）的磷的去除作用，以及磷在三种浮萍体内的积累变化和三种浮萍对磷的吸收作用占总去除作用。
探讨了浮萍处理含磷污水系统的去除磷途径。
实验表明：植物体对磷的直接吸收是其净化作用的主要机制之一。
三种浮萍对磷都有较高的去除效率。
并且磷去除率紫萍>稀脉浮萍>芜萍，并且随浓度的降低而增加。
三种浮萍对磷的利用率较高。
紫萍对磷的利用率在60%～48.9%；稀脉浮萍在90%～47.2%；芜萍在90%～34.2%。
三种浮萍对磷的吸收作用基本上占总去除作用的70%以上；并且不同品种，不同磷浓度之间存在差异，为浮萍进行巢湖流域的除磷生态修复提供了理论基础。
关键词：浮萍；磷的去除；磷的累积1引言随着合肥特大城市建设及工业化的快速发展，环巢湖流域农业生产所产生的面源污染越来越严重。
农村城镇生活污水以及畜禽养殖场所产生的氮磷废水，造成了沿湖各支流以及湖体的高度富营养化。
由于环巢湖流农村所产生的生活污水，农业畜禽养殖业所产生的高氮磷废水分布范围广，很难用工业污水处理方法来进行处理，一种投资少、费用低，操作管理简便、适合农村特点，容易推广的就地净化技术是急需解决的关键技术问题。
而用浮萍净化富营养化水体是一种磷去除效率较高且处理成本相对较低的自然水体生态修复方法。
浮萍不仅对废水中的磷具有较高的耐性，而且具有明显的净化作用，本文以巢湖流域常见的三种浮萍为研究对象，研究了三种浮萍对地表水浓度范围的磷吸收作用以及HPO.2-4在三种浮萍体内的积累变化和三种浮萍对磷的吸收作用占总去除作用的研究。
探讨了浮萍处理含磷污水系统的去除磷途径。
城市浅水湖泊沉积物与上覆水之间磷的行为研究
磷、颗粒有机态磷、颗粒无机态磷和有机吸附结合态磷为 主, 且绝大多数磷是以非晶质或短序络合物呈共价键结 合, 这些络合物在成分上与某种形式经过水化的氧化铁 有关 [ 11~ 13]。沉积 物中磷的形态通常分为水 溶性磷、铝 磷、钙磷、还原态可溶性磷、闭蓄磷和有机磷等 7 种化学 形态 [ 14] 。在湖泊上覆水与沉积物之间, 一些可交换态磷 具有较高的活性, 容易被吸附到沉积物固体表面, 当水 体磷浓度发生变化时又解吸到水体, 始终保持吸附 - 解 吸的浓度平衡。这些磷的形态受湖泊的理化性质, 各种 形态磷结合态的性质、含量及环境因素的影响。
收稿日期: 2007- 03- 09 基金项目: 云南省昆明理工大学人才科研启动基金项目 (项目编号: 14118002 )。 作者简介: 吴文卫 ( 1979~ ), 男, 安徽枞阳人, 在读硕士研究生, 主要研究方向: 水污染生态修复。
6期
吴文卫等: 城市浅水湖泊沉积物与上覆水之间磷的行为研究
1 19
50% ~ 100% [ 5, 17]。由于微生物的矿化作用, 将会导致沉 积物内源磷的释放, 从而引起或者加剧湖泊的富营养化。 在无微生物状态下, 沉积物中磷的释放几乎为零。 2. 2 磷的吸附与解吸 磷的吸附与解吸是上覆水体和 沉积物之间进行磷交换的一种重要的方式, 是影响其在 上覆水中浓度、迁移、转化和生物可利用性的重要过程, 对上覆水中磷的含量起着缓冲作用, 并在很大程度上影 响了水体的自净能力 [ 18] 。吸附与解吸反应是物理化学 过程, 其主要取决于氧化还原作用条件下的有机碳的供 给与生化需氧量。上覆水与沉积物之间磷的吸附与解吸 的过程受磷的浓度差的支配 [ 19] 。
K ey words: Sedim en t; O verly ing wa ter; Phosphorus behav ior; Bio log ica l cyc le; M un ic ipal shallow lake
- 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)。
上覆水中磷质量浓度对磷在青萍-上覆水-沉积物中分配的影响郭万喜1,张 鹏2,金相灿3,侯文华3*1 北京化工大学化学工程学院,北京 1000292 北京化工大学生命科学与技术学院,北京 1000293 中国环境科学研究院湖泊生态创新基地,北京 100012摘要:通过模拟培养实验,研究了上覆水中 (磷)对磷在青萍处理系统中的青萍-上覆水-沉积物之间分配的影响.结果表明:随着培养前上覆水中 (磷)的增加青萍吸收的磷量呈增加趋势;培养前上覆水中 (磷)对沉积物中的碱性磷酸酶活性有显著影响;上覆水和沉积物之间磷的分配主要与二者之间磷含量差有关系,且上覆水中的可溶性磷含量越低,沉积物碱性磷酸酶的活性越高;培养前上覆水中 (磷) 0 5mg L 时,沉积物中的磷含量呈减少趋势;培养前上覆水中 (磷)为2~50mg L 时,沉积物中的磷含量呈增加趋势.关键词:富营养化;磷含量;磷分配;碱性磷酸酶中图分类号:X701 3 文献标识码:A 文章编号:1001-6929(2006)06-0064-04Effect of Different Concentration of Phosphorus in Overlay Water on Phosphorus Distribu tion among Lemna Minor Overlay Water Sed imentGUO Wan xi 1,Z HANG Peng 2,JIN Xiang can 3,HOU Wen hua31 School of Chemical Engineering,Beijing Universi ty of Chemical and Technology,Beijing 100029,China2 School of Life Science and Technology,Beijing University of Chemical and Technology,Beijing 100029,China3 Research Cen ter for Lake Envi ronmen ts,Chinese Research Academy of Environmental Sciences,Beijing 100012,ChinaAbstract :The effect of different concentrations of phosphorus on phosphorus distribution among lemna mi nor overlay water sedi ment was studied by sti mulated test in laboratory.The result showed that the absorbed efficiency of phosphorus by lemna minor rose with the increase of the phosphorus concentration in overlay water.The phosphorus concentration in overlay water had obvious i mpact on the activi ty of alkaline phosphates in the sediment.The phosphorus distribution between overlay water and sedi ment was mainly related to the difference of phosphorus contents of them.The lower the concentration of dissolvable phosphorus was,the more activity the alkaline phosphatase in the sedi ment had.In the concrete,a reducing tendency of phosphorus content in sedi ment was obtai n when concentration of phosphorus in overlay before cultivating was no more than 0 5mg L and a raising tendency when the concentration fluctuated from 2to 50mg L.Key words :eutrophication;phosphorus content;phosphorus distribu tion;alkaline phosphatase收稿日期:2006-03-02基金项目:国家重点基础研究发展计划(973)项目(2002CB412300)作者简介:郭万喜(1983-),男,吉林农安人,硕士研究生.*责任作者利用大型水生植物治理受污染水体具有低投资、低能耗,处理过程与自然生态系统有更大的相融性等特点[1].浮萍科植物由于具有能去除水体中的营养物质,容易打捞且具有经济价值等特点[2],而被广泛应用于水体污染治理中.磷是导致水体浮游藻类异常增殖并造成湖泊水体富营养化的重要控制因子[3].一般认为,当水体中 (磷)>0 02mg L 时,对水体富营养化有明显的促进作用.水体中 (磷)与底质中磷含量关系密切,在生物的作用下,上覆水经常同底质进行物质和能量的交换[4],为了更好地应用水生植物净化水体,应加深对水生植物净化水体的机理研究.笔者通过第19卷 第6期环 境 科 学 研 究Research of Environmental SciencesVol.19,No.6,2006模拟培养实验,研究了上覆水中 (磷)对磷在青萍系统中的青萍-上覆水-沉积物之间分配的影响.1 材料和方法1 1 供试水生植物及沉积物来源青萍种源和沉积物均取自江苏省宜兴市大浦镇境内的湿地系统,属太湖地区.取样的位置为31 17 408 N,119 55 101 E.除去湿地中的植被后用柱状采样器采集表层10cm的沉积物,沉积物的pH为7 1,其他理化指标见表1.表1 沉积物的理化性质Table1 Some physical and chemical characteristicsof the sediment%w(有机质)w(总氮)w(总磷)w(总铁)w(总钙)w(总钾)w(总锰) 4 63200 30120 07572 78610 57541 72380 03751 2 实验方法在上口径15cm,下口径10cm,高10c m的小型塑料桶中装100g经过离心处理的沉积物后,加入不同 (磷)的Steinberg培养液[5]500mL(配方见表2).培养前的 (磷)分别为0 01,0 20,0 50,2 00, 5 00和50 00mg L,pH为6 5,加入4g青萍,每组实验做3个重复.在人工光照培养箱中进行培养,培养温度为26~28 ,光照强度为36 mol (m2 s),光照时间为16h d,湿度为60%.每2d补充挥发的和植物吸收的水分.分别在培养前、培养第2天、第4天、第6天、第8天、第10天取样测定上覆水中碱性磷酸酶活性.培养10d后测定上覆水中可溶性正磷酸盐、可溶性总磷、总磷,植物中总磷和沉积物的总磷含量.表2 Steinberg培养液Table2 The composi tion of modified Steinberg medium mg L 成分质量浓度成分质量浓度KNO3350H3BO30 12KH2PO490Na M oO40 044K2HPO412 6ZnSO4 7H2O0 18 MgSO4 7H2O100FeCl3 6H2O0 76Ca(NO3)2 4H2O295Na2ED TA 2H2O1 5M nCl2 4H2O0 181 3 分析方法上覆水中磷采用孔雀绿-磷钼杂多酸分光光度法测定[6].沉积物中总磷的测定采用欧盟推荐的STM法测定[7],植物样品总磷含量采用钼锑抗分光光度法测定[8].碱性磷酸酶的活性(APA)以对硝基苯磷酸二钠盐(PNPP,Sigma,AG)为底物,采用分光光度法测定[9].2 结果与分析2 1 青萍中磷含量的变化生长在不同 (磷)的水体中,青萍的磷含量(以w(磷)计)差别很大(见表3).由表3可见,上覆水中的 (磷)对磷在青萍系统中的分配有一定的影响.随着培养前上覆水中 (磷)的增加,青萍吸收磷的量呈增长趋势.上覆水中 (磷)为0 01mg L时,培养后青萍中的w(磷)为4 1657mg g, (磷)为50 00mg L时,青萍中的w(磷)为14 2121mg g.一般浮萍的w(磷)为4~15mg g[10].实验发现,各培养条件下的青萍干重无明显差别,培养后青萍的干重为0 25~0 27g.由此可以看出,青萍吸收磷量的增加主要与单位质量青萍的磷含量有关.表3 培养前上覆水中 (磷)对青萍吸收磷的影响Table3 E ffect of phosphorus concentration in overlay water of pre culture on phosphorus absorption of Le mna minor(磷) (mg L-1)青萍中的w(磷) (mg g-1)0 014 16570 204 76800 505 14182 005 16235 008 370050 0014 21212 2 上覆水中磷含量的变化由图1可见,经过10d的培养,上覆水中的磷发生了重新分配.培养前上覆水中 (磷)为0 01 mg L时,培养后 (总磷)有了一定的增加;而其他的情况下 (总磷)与上覆水中的 (磷)相比均有所降低.上覆水中 (总磷)的降低,除与植物吸收有关外,还与磷在沉积物和上覆水之间的动态迁移有关.从培养前上覆水中 (磷)为2 00mg L开始,植物吸收的磷量已经小于上覆水中减少的总磷量.由于系统中的总磷量恒定,此时沉积物吸附上覆水中的总磷量要多于其向上覆水中释放的.培养前上覆水中的 (磷)为5 00~50 00mg L,沉积物从上覆水中吸收的总磷量有增长的趋势.2 3 沉积物中磷含量的变化由图2可见,培养前上覆水中 (磷)<0 50 mg L时,沉积物中的w(磷)与培养前比较有轻微的降低,从培养前上覆水中 (磷)为2 00mg L开始,沉积物中的w(磷)在培养后有了一定的增加.由于沉积物中w(磷)的背景值较高,当培养前上覆水中65第6期郭万喜等:上覆水中磷质量浓度对磷在青萍-上覆水-沉积物中分配的影响图1 培养前上覆水中 (磷)对培养后上覆水中磷含量的影响Fig.1 Effect of phosphorus concentration in overlay water of re culture on phosphorus mass concentration of overlay water(磷)为2 00和5 00mg L 时,w (磷)的变化不很明显.培养前上覆水中的 (磷)为50 00mg L 时w (磷)的变化较明显.图2 培养前上覆水中 (磷)对沉积物中w (磷)的影响Fig.2 Effect of phosphorus concentration in overlay waterof pre culture on phosphorus content of sediment沉积物和上覆水中磷的分配主要与二者之间磷含量差有关系.当上覆水中磷含量高时,其中的磷向沉积物中迁移的量要大于向上覆水中迁移的量,从而引起沉积物磷含量的升高.反之则由于向上覆水中迁移的量相对较大,引起沉积物中磷含量的减少和上覆水中磷含量的增加.因为系统中总磷含量是恒定的.由表4可见,当培养前上覆水中 (磷)为0 01mg L 时,青萍与上覆水中的总磷量都有一定程度的增加,可以推断此时沉积物中的磷含量会有一定程度的降低;培养前上覆水中 (磷)为0 20和0 50mg L 时,青萍吸收的磷量大于上覆水中降低的总磷量,可见此时沉积物向上覆水中迁移的量相对较大;培养前上覆水中 (磷)为2 00~50 00mg L,上覆水中降低的总磷量要大于青萍吸收的总磷量,此时上覆水中的磷向沉积物中迁移的量要大于沉积物向上覆水中迁移的量,从而引起沉积物磷含量的升高.一般情况下在天然的富营养化水体中,上覆水中的 (磷)均小于0 50mg L,而沉积物中的磷含量一般较高.此时青萍处理系统沉积物中的磷主要以向上覆水中释放为主,从而导致沉积物中磷含量降低.表4 系统中上覆水与青萍总磷质量的变化Table 4 Effects of the amount of phosphorus in systems上覆水中 (磷) (mg L -1)上覆水中总磷质量的变化 mg 青萍吸收的磷质量 mg 0 010 07540 52740 20-0 01820 58790 50-0 17010 61642 00-0 91140 72215 00-2 40521 278150 00-24 70761 54622 4 沉积物中碱性磷酸酶活性的变化给定 =0 05,查表得F 0 05(5,25)=2 60,对表5数据进行二元方差分析得到F A =6 25>2 60,表明培养前上覆水中 (磷)对沉积物中碱性磷酸酶活性有显著影响.由表5可见,当培养前上覆水中 (磷)<0 50mg L 时,水体中因缺少生物可利用的可溶性磷,需要动用沉积物中的有机磷,所以碱性磷酸酶活性升高.当培养前上覆水中 (磷)为2 00~50 00mg L 时,青萍吸收的总磷量大于上覆水中降低的总磷量,上覆水中的磷向沉积物中迁移的量要大于沉积物向上覆水中迁移的量,此时上覆水中有足够多的生物可利用磷,而不需要沉积物中的有机磷,所以碱性磷酸酶活性变化不大.表5 上覆水中 (磷)对沉积物碱性磷酸酶活性的影响Table 5 Alkaline phosphatase activity of sedi ment in different phosphorus concentration in overlay watermol (L h)(磷) (mg L -1)第0天第2天第4天第6天第8天第10天0 0126 61631 21635 77438 15146 11158 7490 2026 63831 7436 00138 59546 63962 7560 5026 65229 71634 23637 30445 90456 7422 0026 65828 42427 87024 94525 68824 1825 0026 71328 60627 78624 96824 66827 65550 0026 83228 54527 28224 44621 41625 3583 结论在青萍系统中,培养前上覆水中的 (磷)对磷在系统中的分配有明显影响.培养前上覆水中 (磷)为0 01~50.00mg L 时,青萍吸收的磷含量随66环 境 科 学 研 究第19卷着上覆水中 (磷)的增加呈增加趋势.上覆水和沉积物之间磷的分配主要与二者磷含量之差有关,且上覆水中的可溶性磷含量越低,沉积物中碱性磷酸酶的活性越高,这是生物为适应在可溶性磷含量低的情况下生长而形成的一种自身的调节机制.参考文献:[1]种云霄,胡洪英,钱易.大型水生植物在水污染治理中的应用研究进展[J].环境污染治理技术与设备,2003,4(2):36 40Zhong Yunxiao,Hu Hongyi ng,Qian Yi.Advances in utilization ofmacrophytes in water pollution c ontrol[J].Techniques andEquipment for Envi ronmental Polluti on Control,2003,4(2):3640[2]侯文华,宋关玲,汪群慧.浮萍在水污染治理中的应用[J].环境科学研究,2004,17(增刊):70 73Hou Wenhua,Song Guanling,Wang Qunhui.Applications ofduckweed i n water pollution treatment[J].Research ofEnvi ronmental Sciences,2004,17(s uppl.):70 73[3]姚扬,金相灿,姜霞,等.光照对湖泊沉积物磷释放及磷形态变化的影响研究[J].环境科学研究,2004,17(增刊):30 33Yao Yang,Jin Xiangcan,Jiang Xia,et al.Study on effec ts of light onphos phorus release and phosphorus form change in lake s ediments[J].Research of Environmental Sciences,2004,17(s uppl.):3033[4]金相灿,王圣瑞,赵海超,等.磷形态对磷在水-沉水植物-底质中分配的影响[J].生态环境,2005,14(5):631 635Jin Xiangcan,Wang Shengrui,Zhao Haic hao,et al.Effects ofphos phorus form on the distri bution of the phosphorus in waters ediment submerge plant ecosys tem[J].Ecology and Environment,2005,14(5):631 635[5]Michael Cleuvers,Hans Toni Ratte.Phytotoxicity of coloureds ubstances:is Le mna duckweed an alternative to the algal growthinhibi ti on test[J].Chemosphere,2002,49:9 15[6]国家环境保护总局.水和废水监测分析方法[M].第4版.北京:中国环境科学出版社,2002 243 250State Envi ronmental Protection Adminis tration of China.Monitori ngand analysis of water and waste water[M].4th ed.Beiji ng:Chi naEnviromental Sci ence Press,2002 243 250[7]Ruban V,Brigault S.An investigate of the ori gin and monibili ty ofphosporus in freshwater sedi ments from Bort Les Orguses Reservoir,France[J].Environ Moni t,1999,(1):403 407[8]鲍士旦.土壤农化分析[M].北京:中国农业出版社,2001 268 270Bao Shidan.Anal ysi s of s oil agro che mis try[M].Beijing:Chi naAgricultural Pres s,2001 268 270[9]范丙全,唐玉霞,孟春香.长期施肥对土壤溶磷微生物的影响[J].河北农业科学,1999,3(3):9 12Fan Bingquan,Tang Yuxi a,Meng Chunxi ang.Effects of long termfertili zati on on s oil microorganism and its role i n adjusting andcontrolli ng s oil fertili ty[J].J ournal of Hebei Agricultural Sci ences,1999,3(3):9 12[10]高光,高锡芸,秦百强,等.太湖水体中碱性磷酸酶的作用阈值[J].湖泊科学,2000,12(4):353 358Gao Guang,Gao Xi yun,Qin Baiqi ang,et al.Experi mental study onthe P3O4-P thres hold of the al kali ne phos phatase acti vity in TaihuLake[J].J ournal of Lake Sciences,2000,12(4):353 358(编辑:孔 欣)67第6期郭万喜等:上覆水中磷质量浓度对磷在青萍-上覆水-沉积物中分配的影响。