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黄河水体沉积物中铁与磷的形态分布及相关分析

马旭阳  
【摘要】:本文以黄河为研究对象,应用改进后的颗粒物中铁及磷的连续浸提方法研究黄河干流沉积物中铁和磷的赋存形态、水平分布特征以及铁对磷形态及沉积物磷释放的影响。通过对沉积物样品中∑Fe与∑P,铁形态和磷形态进行相关性分析,揭示了黄河沉积物中铁与磷形态的关系,利用基于金属总量、形态学和w(∑Fe)/w(∑P)、w(Fe/Al-P)/w(Ca-P)比值法等评价方法,预测和判识了黄河沉积物中磷的释放风险和水体富营养化潜在危险。同时,结合了黄河流域广泛的人工筑坝因素,讨论了大坝造成的总颗粒物浓度的降低对黄河中下游富营养化以及铁循环、磷循环的影响。结果表明:(1)黄河沉积物各形态铁中Fe-6含量最高,∑Fe含量主要受Fe-6控制;有效态BFe含量很低,远低于Fe-6,但它与∑Fe也呈现明显的正相关关系。在BFe中,Fe-4是有效态的主体,BFe含量主要受Fe-4及OM的控制。(2)黄河沉积物中IP含量很高,与∑P呈显著正相关关系,说明∑P主要受IP的限制,Porg的含量较低,远低于IP,主要是样品中OM含量偏低所致。黄河水体沉积物中的PCa含量较高,Bio-P含量较低,导致黄河沉积物中磷的释放风险较低。此外,黄河全程21个站位w(Bio-P)/w(PCa)的比值中,仅有黄河H15段沉积物中w(Bio-P)/w(PCa)高于0.5,说明黄河水体沉积物磷释放水平较低,但是H15段磷释放强度较大。(3)黄河流域人工筑坝导致TPM的改变对磷循环产生了不可忽视的影响,而对铁循环影响不大,铁主要通过影响磷释放而影响磷的生物地球化学循环,它与黄河流域地质地貌有一定关系。(4)黄河沉积物中活性铁(Fe-1)以及稳定态的铁(Fe-6)对∑P的含量有较大的影响,并且Fe-1与Porg呈显著正相关关系,Fe-2与Pex和PAl呈显著负相关关系,Fe-6与Paut、PDe显著正相关,表明黄河大多数河段沉积物中磷的释放受铁的限制。(5)黄河上游沉积物OM与∑P含量明显高于下游;∑Fe与上覆水的TP的分布趋势与OM、∑P相反,黄河上游明显低于下游。此外,黄河沉积物∑Fe及∑P含量与太湖、长江中下游及玄武湖接近,低于富营养化严重的海河和东湖。


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