论文部分内容阅读
底泥扰动对磷在底泥-水界面的迁移转化有重要的影响，但目前从生物有效磷的角度来解释底泥扰动在水体富营养化发展进程中的作用机制的研究甚少。因而研究底泥扰动状态下上覆水中生物有效磷的迁移转化规律以及悬浮物上内源磷赋存形态间的转化机制，对解释扰动在水体富营养化发展进程中的作用机制具有重要的意义。本文探讨了底泥扰动状态下，上覆水中生物有效磷的变化规律、悬浮物上不同形态磷间的转化规律及其与水体中生物有效磷之间的关系，为揭示扰动在水体富营养化进程中的作用提供了一定的基础理论依据。 本研究对以往研究中常用的扰动方法进行了改变，采用了新的扰动模式—底泥反复扰动模式，试图了解底泥扰动对实际水体中磷的迁移转化的长期环境效应。结果表明，底泥扰动方式、频率、持续时间、强度、溶解氧等对上覆水中生物有效磷的迁移有显著的影响。间歇扰动降低了上覆水中生物有效磷含量，在24～216h和216～624h之间，生物有效磷分别稳定在0.09mg·L-1和0.052mg·L-1，显著低于初始状态(0.679mg·L-1)。并且，间歇扰动使得溶解态磷发生了“滞后释放”，并促进了溶解态磷向可被生物利用颗粒态磷的转化。不同扰动频率下，水体中颗粒态磷生物有效性降低，而且，底泥扰动频率越高，颗粒态磷生物有效性越低。单次扰动的持续时间越长，则水体中不同形态磷含量越高，相应地，生物有效磷含量越高。但是，对于颗粒态磷生物有效性而言，持续时间越长，则生物有效性越小。较高扰动强度下(相当于太湖风速12m·s-1)，水体中不同形态磷(总磷、颗粒态磷、溶解性总磷)含量均高于较低扰动强度(相当于太湖风速8m·s-1)。同时，水体中生物有效磷含量也明显低于较小扰动强度。溶解氧含量过高或过低都对水体中生物有效磷产生不利影响。 研究发现，较高和较低扰动强度下，悬浮物上总磷(Tot-P)分别增加了10mg·kg-1(平均值)和60mg·kg-1(平均值)。较高扰动强度下铁铝结合态磷的变化恰好说明了形态磷间存在转化趋势。因为铁铝结合态磷增加了85.7mg·kg-1(平均值)，明显高于Tot-P的实测值(10mg·kg-1，平均值)和理论值(27mg·kg-1，平均值)，说明有其它形态磷转化成铁铝结合态磷。弱吸附态磷和钙结合态磷含量的降低正说明这一点。扰动作用下(10min,9h)，铁铝结合态磷(Fe/Al-P)占总磷(Tot-P)的百分比逐渐降低。但钙结合态磷(HCl-P)占Tot-P的百分比则增加。对照试验中，Fe/Al-P和HCl-P占Tot-P的百分比则基本保持不变。底泥不同扰动频率下，随着扰动时间延长，藻类可利用态磷(AAP)占Fe/Al-P的百分比逐渐降低。试验结束，该值分别降至39.52％(扰动频率较小)和27.68％(扰动频率较大)。说明闭蓄态Fe/Al-P含量有所增加。基于Fe/Al-P的迁移活性，采用NH4Cl-P与AAP估算BAP是合理的。 研究揭示了扰动状态下外源磷在不同形态磷间的流向。底泥吸附的外源磷中超过61％被结合到铁铝结合态磷(Fe/Al-P)中，而对照试验则上升为83％。考虑到Fe/Al-P的生物有效性，结合到非闭蓄态铁铝结合态磷中的外源磷分别占40.6％(扰动试验)和59.5％(对照试验)。另外，扰动状态下，超过23％的底泥吸附的外源磷结合到钙结合态磷(HCl-P)，而静态试验中HCl-P基本保持不变。底泥吸附外源磷后，2种底泥磷最大吸附容量(Smax)均有所降低，而扰动后底泥的磷平衡浓度(EPC0)、磷饱和度(P％)的增加幅度明显低于对照试验底泥。 本文初步认为，底泥扰动可以降低上覆水中生物有效磷浓度，并通过促进易释放态磷向难释放态磷的转化而提高底泥对磷的持留能力，进而延缓水体富营养化的发展进程。