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沱江水环境中磷赋存形态及其垂向分布研究

刘霞  
【摘要】:磷是水生生态系统中重要的生源要素之一,是动植物包括藻类生长不可缺少的营养成分,但过量的输入又会导致富营养化、赤潮、蓝藻水华等生态灾难的发生。沉积物-水界面是地球化学循环和生物体系之间进行各种耦合作用的最初场所。因此,开展磷在沉积物-水界面的迁移转化及其垂向分布特征研究具有非常重要的意义。本文针对沱江流域金堂、简阳两地沉积物及其间隙水中磷的赋存形态进行了系统的分析,揭示了磷形态在河水沉积物中的垂向分布特征,并对比了十年(2017年和2007年)前后两地磷形态赋存变化。(1)两地上覆水中可溶活性态磷(soluble reactive phosphorus,SRP)是总溶解态磷(total dissolved phosphorus,TDP)的主要存在形态,上覆水水质已达到劣V类标准。其中,金堂地区SRP和TDP的含量总体呈减小趋势,可溶非活性态磷(soluble un-reactivephosphorus,SUP)呈增大趋势;而简阳地区SRP和TDP呈先增大后减小的趋势,SUP呈先减小后增大的趋势。(2)在两地沉积物间隙水中,各形态磷的垂向分布波动较大,SUP是TDP的主要存在形态。其中,金堂地区SRP在-6 cm~-9 cm和-9 cm~-13 cm层面先增大后减小,SUP和TDP在-3 cm~-6 cm和-9 cm~-12 cm层面先增大后减小;简阳间隙水中-9 cm以下SRP、SUP和TDP均呈现先增大后减小的趋势。(3)在两地沉积物中,无机磷(TIP)是总磷(TP)的主要部分,而无机磷主要以钙结合态磷(Ca-P)形式存在。其中,金堂沉积物中可交换态磷(Exchangeable-P,Exc-P)、钙结合态磷(Ca-P)、难提取磷(Res-P)、TIP和TP随深度增加逐渐减小,在沉积物表层含量较高,铝结合态磷(A1-P)随深度增加逐渐增大;而简阳沉积物中Exc-P在-7 cm以上先减小后增大,表层含量较高,Al-P在-7 cm以下先增大后减小,Res-P在-9 cm~-14cm先增大后减小。(4)上游金堂和下游简阳的对比,发现:上覆水中SUP的含量在上游较高,而SRP和TDP含量在下游较高;间隙水中,SRP、SUP和TDP的含量均是上游高于下游;沉积物中除Exc-P外,其余各磷形态总体都是在上游的含量较高,表明河流上游磷主要“汇”在沉积物中,而下游河流上覆水中TDP含量高,说明下游存在磷的外源污染。(5)十年前后的对比,发现:金堂上覆水中SRP和TDP含量均已减少,但SUP含量增大;简阳上覆水中SRP、SUP和TDP的含量均呈现增大趋势。金堂间隙水中-7 cm以上SUP和TDP含量增大,SRP含量减小;简阳间隙水中SRP、SUP和TDP含量均增大。金堂段沉积物中磷的污染状况从总体来说得到了缓解,但金堂沉积物中磷的释放是上覆水和间隙水中各磷形态变化的主要因素。简阳段水体和沉积物中磷的污染状况均加重,可能仍存在外源污染。


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