府南河沉积物—水界面磷的赋存状态及其分布

【摘要】： 磷在水生生态系统中起着基础营养盐的作用,然而过多的磷导致水质恶化。沉积物既是磷天然的储库,又是水体磷浓度的调节者。探讨沉积物中磷的含量和形态分布是深入了解水质污染状况的根本途径。论文以城市河流——府南河为研究对象,分析了水体及沉积物中磷的形态分布规律,以揭示磷的环境污染行为。论文的主要结论如下: 1上覆水TP平均含量:府河为2.14mg/L,南河为1.52mg/L,水体存在严重的磷污染。悬浮态PP是主要的磷形态,在TP中的百分含量分别是54.2%、60.5%。 2间隙水中TDP含量:府河在0.17～0.90mg/L之间,随深度变化呈现逐渐降低并保持稳定的趋势;南河在0.091～2.07mg/L之间,随深度变化呈现升高—降低—稳定的变化趋势;磷具有从上覆水向间隙水扩散的趋势。相关分析显示,府河SRP可能来自溶解有机磷、有机物的矿化降解和Fe/Al-P、Ca-P的释放,磷细菌的分解作用有助于磷转化为溶解态;南河SRP主要来自溶解态非活性磷的降解转化,两河SRP、DHP随TDP的变化趋势相同,沉积物对磷具有较强的保留能力。间隙水N/P远高于Redfield值,是磷控型河流。 3沉积物中TP含量:府河在1.69～2.53mg/g之间,其中IP、OP的百分含量分别是92.0%、5.1%,各形态磷的大小顺序为:TP＞IP＞Ca-P＞Fe/Al-P＞OP＞Lsor-P＞Ref-P;南河在1.32～2.40mg/g之间,其中IP、OP的百分含量分别是74.0%、5.2%,各形态磷的大小顺序为:TP＞IP＞Ca-P＞Fe/Al-P＞Ref-P＞OP＞Lsor-P。府河沉积磷几乎全部是化学试剂可提取的磷;南河存在难以提取的磷,可能来自流域水土侵蚀、大气颗粒沉降物。河流污染主要由工业废水和生活污水排放引起。 4府河、南河沉积物具有不同的磷沉降堆积过程。府河沉积磷随深度变化逐渐降低并保持稳定,反映了近年来污染的持续,以及生物化学作用使大量污染物累积于表层。府河TP以Fe/Al-P和Ca-P为主,是影响磷形态分布的主要部分,相关分析显示,Fe/Al-P和Ca-P之间存在相互转化;溶解有机物是氮、磷共同的来源,NH_4~+的离子交换作用有利于Lsor-P、Ca-P的释放,NN-N对磷的释放具有抑制作用;聚磷菌将硝态氮用作代替氧的电子受体进行吸收磷的反应;磷细菌促使磷质由水中向底泥迁移、沉积;硫细菌对Ca-P有分解作用,有利于Lsor-P的形成,而不利于有机磷的降解转化;硫与磷不具有同源性,ES的存在有利于溶解非活性磷的降解转化,PS有助于Ca-P的形成。 南河沉积磷随深度呈现累积—降低—稳定的变化趋势,反映了结合态磷的稳定性,在还原环境中易解吸释放到间隙水中。南河Ca-P、Fe/Al-P、OP是影响磷形态分布的重要组成部分,相关分析显示:OP与Fe/Al-P、Lsor-P之间存在转化关系;Ca-P与TP低相关,Fe/Al-P与Ca-P的相关性一般,溶解磷与沉积磷低相关,反映了南河的沉积环境发生了较大的变化。有机质的矿化降解是控制OP、Lsor-P、Fe/Al-P分布的主要因素。Fe,Mn氧化还原电位对磷的形态分布产生影响。溶解有机物是氮、磷的共同来源之一;NH_4~+的吸附作用;NN-N作为电子受体分解有机物是主控机制。硫与磷具有同源性;TRS对Fe/Al-P、OP、Lsor-P的分布产生影响;AVS形成时,间隙水中的磷易转化为Lsor-P;ES与Fe/Al-P、PS与Fe/Al-P、OP普遍相关显示硫化物的不完全氧化是可能的过程,ES、PS抑制Fe/Al-P、OP的释放,而促进溶解非活性磷转化为无机磷。四种菌(硫化菌、硝化菌、反硝化细菌、磷细菌)对沉积有机磷和溶解非活性磷有降解转化作用,反硝化菌还有利于Fe/Al-P的转化,在硫化菌、反硝化细菌作用下,Lsor-P易解吸,细菌生物群落对沉积磷具有显著的分解作用。