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外源硫酸盐对武汉东湖沉积物磷的短期效应

丁敏  
【摘要】:水体酸化和水体富营养化都是当今湖泊的重大环境问题,水和沉积物是湖泊体系的两大重要部分,二者之间的物质交换与水体富营养化密切相关。目前,随着工业化的快速发展,硫酸盐向水体中的输入不可避免,其对沉积物内源磷释放的研究也相继展开。本文以武汉东湖上覆水和沉积物为研究对象,通过实验室模拟,研究外源硫酸盐输入的短期效应以及对沉积物有机磷的迁移转化的影响,主要结论如下: (1)外源硫酸盐输入引起上覆水盐度改变、pH降低、Eh增高。与对照组沉积物相比,处理沉积物上下层pH值变化趋势一致,在第3周pH值降低最多,后3周pH值升高,沉积物Eh的变化受沉积物pH值影响较大。硫酸盐输入后活性有机质与有机质的变化一致,且相关性极显著,说明沉积物中有机质矿化的主要是活性有机质。 (2)外源硫酸盐输入后,经过各价态硫元素的转化,部分硫元素在第6周以SO_4~(2-)的形态重新出现。其循环的基本过程是:上覆水SO_4~(2-)浓度降低,间隙水SO_4~(2-)浓度增加,上层沉积物单硫化物含量降低,双硫化物含量增加,单质硫含量增加,下层沉积物单硫化物变化不大,双硫化物也未有明显变化。 (3)外源硫酸盐的输入引起上层沉积物磷向间隙水和上覆水扩散,并可能使磷在沉积物上下层之间转移;硫酸盐的还原会降低上层沉积物中活性有机磷的含量,但随着还原作用的减弱活性有机磷会恢复到原来的水平,下层沉积物活性有机磷总体呈现增加趋势,硫酸盐的输入增加了活性有机磷的生成与消耗速率。 (4)通过~(31)P核磁共振(31P-NMR)发现,沉积物中有机磷主要以磷酸单酯形式存在,约占总磷的10%~23%,其变化趋势与沉积物有机磷含量变化趋势一致。外源硫酸盐的输入改变了沉积物中磷酸单双酯酶的活性,其中硫酸盐还原过程会提高磷酸单双酯酶活性,使得磷酸多酯向磷酸单酯转化;随着还原作用的减弱和硫氧化过程的进行,磷酸单双酯酶活性又会降低。


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