星湖底泥磷含量剖面特征及其生物可利用性研究.docx

1、Vol.33Na5May2008第33卷第5期環(huán)境科學(xué)與管理2008年5月ENVIRONMENTALSCIENCEANDMANAGEMENT文章編號：1673-1212(2008)05-0060-03星湖底泥磷含量剖面特征及其生物可利用性研究譚鎮(zhèn)',李傳紅微,張修峰，謝貽發(fā)之（I.惠州市環(huán)境科學(xué)研究所，廣東惠州516001；2.狂南大學(xué)水生生物研究所，廣東廣州510632）摘要:通過對星湖底泥柱狀樣的采集與分析，研究了星湖底泥中罅的賦存形態(tài)、垂向變化規(guī)律及生物可利用磷的特征。姑果表明,TP隨深度增加而降低，含量0.25mg廠|1mg-g",生物可利用性確的含量為0.1mg-g

2、'1-0.45mg,占TP比例較高；間隙水中橫酸鹽含量明顯高于湖水，相對于湖水星可釋放狀態(tài)。若外界氧化還原條件發(fā)生變化，底泥璘的釋放可成為影響星湖富營養(yǎng)化的主要因素之一。關(guān)鍵詞:璘;形態(tài)；垂向分布；生物可利用性；星湖中圖分類號：X524文獻(xiàn)標(biāo)識碼:AVerticalDistributionandBio-availabilityofPhosphorusinSedimentsofLakeXinghuTanZhen1,LiChuanhong1,2,ZhangXiufeng2,XieYifa2(1.InstituteofHuizhouEnvironmentalScience,Huizhou51

3、6001,China；2.InstituteofHydrobiology,JinanUniversity,Guangzhou510632,China)Abstract：Foursedimentcoresweretakenfromfoursub-lakesofLakeXinghu(Xiannvhu,Bohai-hu,Zhongxin-hu,andQinglian-hu)inApr.2005tostudyprofilesdistributionandchemicalformsofphosphorus,andtheirbio-availabilitycontributiontolakewater.T

4、heresultsshowedthatPinsedimentsdecreasedrapidlywithdepthandthehighervaluesatlowerdepthsindicatedthateutrophicationofLakeXinghuusedtobemoreserious.TPcontentsinsedimentsrangedfrom0.25mg,g'1to1mgg'1.BAPcontentsinsedimentsrangedfrom0.1mgg_1to0.45mg,g1andindicatedthegreatpotentialnutrientsrelease

5、capacityofthesediments.TheconcentrationsofSRPinporewaterweremuchhigherthanitinlakewaler.Keywords:phosphorus;fbnn；verticaldistribution；bio-availability;LakeXinghu星湖（112.23°E,23.6°N附近）位于廣東省肇慶市北部的七星巖風(fēng)景區(qū)內(nèi)，由中心湖、仙女湖、波海湖、青蓮湖和里湖等5個淺水子湖組成，總面積6.24kn?,平均水深2.3mo星湖水體富營養(yǎng)化問題由來已久，雖幾經(jīng)整治，未能得到根本改善。據(jù)研究,磷是星湖富營

6、養(yǎng)化的限制因素。在削減外源污染負(fù)荷后，內(nèi)源釋放可成為水體磷的主要來源，故底泥磷的含量及其形態(tài)對湖泊水環(huán)境產(chǎn)生重要影響。近年來有關(guān)星湖底泥磷的含量鮮有報道，因此本文研究了星湖底泥中磷的含量及各形態(tài)磷的剖面分布，進(jìn)而探討了生物可利用磷的特征及泥-水界面磷的交換狀況，以期為星湖乃至其他湖泊的生態(tài)修復(fù)與重建提供參考。收稿日期：2007-08-22作者簡介:譚鎮(zhèn)（1刃8-），男，河北邯鄲人，碩士,工程師。研究方向:水域生態(tài)修復(fù)及環(huán)境評價。1研究方法1.1樣品采集和處理采樣時間為2005年4月，分別在中心湖、仙女湖、波海湖和青蓮湖的湖心處水面開闊地帶采集柱狀泥樣，其長度為15cm30cm?，F(xiàn)場將樣品分層（

7、0cm20cm,每2cm分一層,20cm以下每4cm分一層），裝入塑料袋中密封帶回實驗室，分別進(jìn)行樣品的總磷（TP）及磷形態(tài)分析。間隙水經(jīng)底泥離心（4000rmin-】g,30min）,0.45呻濾膜過濾獲得。1.2分析方法可溶性活性磷（SRP）用鈕鎊抗比色法測定;底泥中TP用過硫酸鹽氧化法消解后測定；磷的形態(tài)分析采用Hupfer改進(jìn)后的測定方法，弱吸附態(tài)磷（NH4CrP）：lmolL_1NH4C150mL（振蕩0.5第33卷第5期2008年5月第33卷第5期2008年5月譚鎮(zhèn)等星湖底泥磷含址剖面特征及其生物可利用性研究Vol.33No.5May2008h）;可還原態(tài)磷（BD-P）：0.11m

8、ol-L-lNaHCO3-Na2S2O450mL（407,振蕩1h）；金屬結(jié)合態(tài)磷（NaOH-P）：1mol-L"1NaOH50mL（振蕩16h）；鈣結(jié)合態(tài)磷（HCI-P）：0.5molL"HC150mL（振蕩16h）。2結(jié)果與討論2.1總磷底泥TP含量剖面變化趨勢見圖1?？梢钥闯?，星湖底泥表面富含磷，隨沉積深度的增加,TP含量遞減，特別是在表層，隨深度增加,TP含量迅速減少。TP含量變化范圍為0.25mgg-11mg廠。平均含量為0.45mg.g-'o不同采樣點TP含量相比，波海湖最高，仙女湖最低。其他各湖區(qū)，含量大致相當(dāng),保持在不大的變化范圍內(nèi)。圖1底泥TP含量

9、剖面圖沉積物TP的剖面分布特征，反映了星湖底泥磷污染負(fù)荷從早年的緩慢增大直至近年迅速加重的過程，同時也反映了沉積物埋藏過程中磷的早期成巖作用改造。與國內(nèi)其他發(fā)生富營養(yǎng)化的城市（郊）湖泊相比，如杭州西湖為0.74mgg-1-1.65mgg-W），武漢東湖為i39mg-g”，南京玄武湖為2.8mg-廣，星湖底泥TP含量相對較低。2.2磷形態(tài)分析星湖底泥中各形態(tài)磷剖面變化趨勢見圖2,以下各形態(tài)磷分別敘述。NH4C1-P代表了底泥中不穩(wěn)定或弱吸附態(tài)磷,是最容易被水生生物利用的磷。NHCl-P的含量很少，在0.271.47uggT之間，只占無機(jī)磷的不到1%,NH4C1-P最高值出現(xiàn)在波海湖。與國內(nèi)一般城

10、市湖泊相比,星湖的NH4C1-P不高。BD-P代表了沉積物中可還原態(tài)磷，在沉積物呈還原態(tài)時可釋放到水體,被藻類利用。星湖底泥BD-P含量在0.011mgg-1-0.099mg-g”之間，平均含量占TP平均含量的11.23%。但各湖的差異性較大，仙女湖和青蓮湖的含量是波海湖和中心湖的34倍。垂向變化趨勢都是由表層向下含量逐漸減小。NaOH-P則指的是同金屬氧化物結(jié)合的磷，在厭氧或pH升高的情況下，這部分磷也會釋放出來供藻類生長。同磷的其他賦存形態(tài)相比，NaOH-P含最是磷各形態(tài)中最高的，在0.040mgg"-0.41mga"之間，平均含量占無機(jī)磷總量的50%以上，占TP含量的

11、三分之一。分布同TP的剖面特征相似，呈明顯的隨深度增加而下降的趨勢。HC1-P主要是由磷灰石磷組成,是底泥磷相對穩(wěn)定的部分，其最終歸宿是沉積下來。HC1-P含量在0.041mg-g"19mg-g"之間，平均含量占TP平均含量的22.27%。HC1-P隨底泥深度的增加呈減少趨勢。這部分磷在低pH值下活性較強(qiáng)，在星湖水微堿性（據(jù)測定pH為7.98.2）環(huán)境下，HC1-P相對比較穩(wěn)定。TP減去磷形態(tài)分析提取的四步磷總和即為殘余磷（Res-P）,主要包括有機(jī)磷及一些難融解的磷化合物，一般認(rèn)為較難被生物所利用,故不做多述。通過對星湖底泥磷的形態(tài)分析表明，無機(jī)磷的主要賦存形態(tài)為NaOH

12、-Po各形態(tài)磷含量的相對比例關(guān)系，在不同沉積深度的底泥中有一定變化,反映了沉積磷在埋藏過程的形態(tài)轉(zhuǎn)化以及不同形態(tài)磷的穩(wěn)定程度差異?？偟恼f來,雖然星湖底泥磷含量相對于其他城市（郊）湖泊，不是很高，但各點磷形態(tài)的垂直變化特征說明了近年來星湖的富營養(yǎng)化水平逐步加重的趨勢。2.3生物可利用性磷及其對水體富營養(yǎng)化的貢獻(xiàn)生物可利用性磷（BAP）表征了容易被藻類和水生植被直接利用以及能轉(zhuǎn)換成生物可利用形式的磷，它和水體藻類增長、富營養(yǎng)化直接相關(guān)。通常用NHCl-P、BD-P和NaOH-P三者之和來評價底泥釋磷能力的大小。由圖3可以看出，BAP含量變化范圍為0.051mgg'*-0.44mgg_,平均

13、含量為0.20mgg_，o其中波海湖BAP最高，其含最在剖面變化最大，從0.44mg-g-1®速下降到0.11mg.g-青蓮湖和仙女湖次之,中心湖最小。各湖的垂直變化趨勢比較明顯，表層較大，之后隨深度呈迅速減小趨勢，與近些年來星湖富營養(yǎng)化程度日益加重是相吻合的。第33卷第5期2008年5月譚鎖等星湖底泥磷含量剖面特征及其生物可利用性研究Vol33Na5May2008含員(叩沖)1357913579261111122n仙女湖波海湖135791357926111111n含量(mg.gt)0.60.811.2中心湖圖2底泥BD-P,NaOH-P,HCl-P及Res-P含宣剖面圖BAP(mg

14、g*1)圖3底泥BAP含量剖面圖.NaOH-P對BAP含量大小起主要貢獻(xiàn)作用,NaOH-P在一定程度上與人類的活動相關(guān),其來源為生活污水和工業(yè)廢水。據(jù)研究，星湖污染主要是有機(jī)污染，周邊地區(qū)人為排放的生活污水是水質(zhì)污染的主要來源;另外，星湖作為廣東地區(qū)城市湖泊中極少尚存有水生高等植物的湖泊，水生植被對底泥磷有著很好的吸收及固定作用，但近來的研究發(fā)現(xiàn)，星湖水環(huán)境的退化已經(jīng)使水生植被多樣性及分布區(qū)域急劇減少，將導(dǎo)致底泥磷負(fù)荷進(jìn)一步加重。在與上覆水交換強(qiáng)烈的表層(0cm10cm),仙女湖、青蓮湖、波海湖和中心湖底泥的BAP平均含量分別占到了TP平均含量的54.51%,49.27%,49.78%和29.

15、28%。BAP如此高的貢獻(xiàn)率,從長遠(yuǎn)看,如果出現(xiàn)適合磷釋放的條件，這部分磷會釋放到水體,對水體富營養(yǎng)化存在潛在的威脅。2.4泥-水界面可溶性磷(SRP)濃度梯度通常磷釋放時，首先進(jìn)入的是表層底泥間隙水,進(jìn)而向上層泥-水界面和上覆水混合擴(kuò)散,進(jìn)而影響湖水水質(zhì)。間隙水中污染物分布特征已被證實與湖泊內(nèi)源污染有直接關(guān)系3。星湖表層底泥間隙水和湖水的SRP含量關(guān)系見圖4?？梢钥闯?，表層底泥間隙水的SRP含量明顯高于上覆水，仙女湖、肯蓮湖、波海湖和中心湖含段分別是湖水平均值的6.9,10.2,12.7和1.7倍，在泥-水界面存在一個SRP濃度梯度，相對湖水呈可釋放狀態(tài)，為底泥磷向水體的擴(kuò)散提供了條件，擴(kuò)散

16、通量的大小可在一定程度上影響星湖水體的營養(yǎng)水平。中心湖間隙水中SRP含量與湖水差別較小，可能是由于中心湖上有圖4間隙水及湖水中磷酸鹽含量(下轉(zhuǎn)第83頁)第33卷第5期2008年5月張魂等固制.藍(lán)藻Nostoccommune和AnabaenaazoticaLey耐鹽性及機(jī)理研究Vol.33No.5May20089 JeanjeanR,MatthijsHCP,OnanaB,etal.ExposureoftheCyanobacteriumSynechocystisPCC6803tosaltstressinducesconcertedchangesinrespirationandphotosynthe

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