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BAPP的再生与转化对底泥反复扰动的响应机制

武晓飞  
【摘要】:沉积物再悬浮对磷在沉积物-水界面的迁移转化有重要的影响,但目前从可被生物利用颗粒态磷的角度来解释沉积物再悬浮在水体富营养化进程中的作用机制的研究甚少。因而研究沉积物在悬浮条件下上覆水中生物有效磷的迁移转化规律、沉积物中不同形态磷间的转化机制以及沉积物中不同形态磷对可被生物利用颗粒态磷的贡献,对解释沉积物再悬浮在水体富营养化发展进程中的作用机制具有重要意义。本文探讨了沉积物再悬浮状态下,上覆水中生物有效磷的变化规律、沉积物上不同形态磷间的转化规律以及其与可被生物利用颗粒态磷之间的关系,为揭示沉积物再悬浮在水体富营养化进程中的作用提供一定的基础理论。 研究发现,长期反复扰动条件下,上覆水中不同形态磷(DIP、DTP、TP)的数量分布发生了明显变化,春季上覆水中TP、DTP、DIP含量都表现出逐渐降低的变化趋势,且在试验结束时低于静止状态,表明反复扰动促进了上覆水中不同形态磷向沉积物的迁移,然而夏、秋两季上覆水中TP表现出逐渐增加的变化趋势,DTP、DIP则表现出逐渐降低的变化趋势,这可能跟藻类的自身生长代谢有关。沉积物较短时间尺度反复扰动有利于降低上覆水中不同形态磷(DIP、DTP、TP)的含量。反复扰动下,每1次扰动过程中,DIP、DTP均呈先升高后降低的趋势,但随着扰动次数增加,DIP和DTP升高的幅度逐渐降低。除此之外,上覆水中AAP占DTP的百分比随着扰动次数增加呈逐渐降低的趋势。加藻反复扰动条件下上覆水中DIP和DTP都表现出先增加后降低的变化趋势,且反复扰动条件下,上覆水中DIP和DTP并不是每次扰动后都有所增加,反而是随着扰动次数的增加而有所降低。这暗示扰动间对内源磷迁移转化存在内在联系,且反复扰动有利于降低DTP的生物有效性。 沉积物赋存形态磷的变化与季节密切相关,长期反复扰动条件下,春季沉积物中Ca-P表现出逐渐增加的变化趋势,而夏、秋两季沉积物中Ca-P则表现出逐渐降低的变化趋势。且反复扰动条件下,春、夏、秋三个季节沉积物中Ca-P含量都明显大于其静止状态。除此之外,在加藻反复扰动试验中,单纯反复扰动条件下,沉积物中Ca-P表现出先略微降低后又有所增加的变化趋势,而在加藻反复扰动条件下沉积物中Ca-P在整个试验过程中都表现出逐渐降低的变化趋势,且上覆水中藻类的浓度明显增加,这表明一部分Ca-P属于生物有效磷,且反复扰动促进了其他形态磷向Ca-P的转化。此外,相对于春季,长期反复扰动条件下夏、秋两季沉积物中Res-P增加量较大,且都大于其静止状态。除此之外,加藻反复扰动试验中,不同于静止状态,单纯反复扰动和加藻反复扰动条件下,沉积物中Res-P均表现出逐渐增加的变化趋势,且加藻反复扰动增加量明显大于单纯反复扰动。这暗示了藻类可能有利于其他形态磷向Res-P的转化,加强了沉积物对磷的固定能力。 沉积物长期反复扰动条件下,整个试验过程中,春、夏、秋三季上覆水中BAP都表现出逐渐降低的变化趋势,且相对于静止状态,反复扰动条件下其下降量更大。表明反复扰动有利于上覆水中BAP向沉积物的迁移,抑或向其他形态磷的转化。沉积物较短时间尺度反复扰动BAPP含量随着扰动次数增加而呈先增加后降低的趋势。另外,悬浮物中BAPP含量明显大于其AAP、NH4Cl-P含量之和,并且相关性分析发现BAPP与Ca-P也具有较好的相关性,而且相关系数仅次于悬浮物中AAP与BAPP的相关系数。表明BAPP的80%是由NH4Cl-P和AAP组成的。阐明只是单纯的以悬浮物中的NH4Cl-P、非闭蓄态Fe/Al-P等易释放态磷来表示BAPP可能是不合理的,有些传统定义上的难释放态磷在相应的条件下也有可能被藻类所利用,且Ca-P对BAPP具有显著的贡献。


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