底泥中磷释放的影响因素

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1、底泥中磷释放的影响因素罗玉兰，徐颖河海大学环境科学与工程学院（210098）E-mail：loulan0624@126.com摘要：综述了水体底泥中磷的化学形态以及磷素释放的影响因素。化学形态有水溶性磷、铝磷、铁磷、钙磷、还原态可溶性磷、闭蓄磷、有机磷等。磷素释放的影响因素有：溶解氧、温度、pH值、磷存在的形态、微生物作用、沉积物-水界面磷的浓度梯度、盐度以及扰动。这些因素具有关联性。关键词：底泥化学形态磷释放影响因素1引言P是造成湖泊水质富营养化的关键性的限制性因素之一[1]。一般认为当水体中磷浓度在0.02mg·L-1以上时,对水体的富营养化就起明显的促进作用[2]。由于近年来

2、大量未经处理的生活污水加上农业面源氮磷的大量流失，造成河流尤其是河口富营养化趋势的逐年加剧[3-4]。大量的磷在河流等水体中沉积下来，其在适宜的条件下会重新释放进入水体，从而延续水体的富营养化过程并加剧了水体的恶化[5-8]。沉积物-水界面是水体和沉积物之间物质交换和输送的重要途径，沉积物中的磷可能通过有机质的矿化分解作用、铁氧化物解吸作用和沉积物扰动等形式向水体释放。本文根据国内外研究富营养化水体磷释放的有关资料，综述了水体底泥中磷的化学形态以及底泥中磷释放的影响因素，对于今后研究水体中磷行为、抑制水体富营养化、改善水质具有深远的意义及参考价值。2沉积物中磷的含量和存在形态沉积物

3、中磷形态通常分为水溶性磷(Psol)、铝磷(PAl)、铁磷(PFe)、钙磷(PCa)、还原态可溶性磷、闭蓄磷(Po-p)、有机磷(Porg)等7种化学形态[9]。闭蓄磷表面有一层不溶性的Fe(OH)3或Al(OH)3胶膜,包括一部分PAl和PFe,溶解度极小，含量较小，这部分磷被认为是生物不能利用的。水溶性磷和还原态可溶性磷可以通过物理溶解作用进入水体，在沉积物中的含量也不会太高，但它们是最先被释放出来的，可以很方便地被水生生物吸收利用[10]。沉积物中P的结合态及形态之间的相互转化是控制沉积物P迁移和释放的主要因素。P释放量是由不同的迁移和转化过程决定的，控制沉积物P迁移（释放和

4、形态转化）的环境参数的相对重要性首先取决于沉积物中P的化学形态[11]。沉积物释P量的多少并不与沉积物中的总P量成比例关系，释放进入间隙水中的P大部分是无机可溶性P[12，13]。在厌氧释放过程中，存在着有机P向无机P转化，Fe-P、Al-P向Ca-P、O-P转化的趋势，沉积物中总P浓度不断减少，就是P形态迁移转化动态平衡的结果[14]。沉积物中释放的P与Fe-P关系密切相关，PFe是沉积物向水体释磷的主要形态。曾有人提出用沉积物中P：Fe比例作为表层沉积物P释放能力的一个参数，两者呈负相关关系[15]。3水体磷释放的影响因素3.1溶解氧（DO）底层水体中溶解氧含量（DO）对沉积物

5、P的释放起着决定性的作用，底泥首先要消耗溶解氧，降低溶解氧浓度，加速水体进入厌氧状态。厌氧状态可大大促进P在沉积物的迁移和释放，而在好氧状态下释放速率远小于厌氧释放速率[16]。两者差一个数量级[17]。水中的溶解氧会影响沉积物的氧化还原电位,P释放对表层沉积物的氧化还原电位（Eh）的变化非常敏感。当表层沉积物Eh较高时(>350mv)，Fe3+与磷酸盐结合成不溶的磷酸铁，可溶性P也被氢氧化铁吸附而逐渐沉降；而当Eh较低时（<200mv），有助于Fe3+向Fe2+转化，PFe表面的Fe(OH)3保护层转化为Fe(OH)2,然后溶解释放，使Fe及被吸附的磷酸盐转变成溶解态而析出，沉积

6、物P释放量增加[18]。研究表明，底质所释放的磷主要为溶解性正磷酸盐，是水生生物最易吸收的形式，这样就为大型水生生物和藻类的增殖提供条件，加速其生长繁殖的速度。而这些死亡后的生物残体不能及时取走，由于微生物分解、腐烂，消耗水中的溶解氧，使水体更加缺氧，这种缺氧的环境反过来加速底质磷的释放，形成恶性循环[19]。另外浅水湖泊中高的硝酸盐浓度可使Fe处于氧化状态从而对沉积物P释放存在一定的拮抗作用[20]。3.2温度温度升高有利于沉积物释P。沉积物P的释放因季节而变化，在冬天释放量很低，在夏天达到最大值[21、22]。这是由于温度升高会增加沉积物中微生物和生物体的活动，促进生物扰动、矿

7、化分解作用和厌氧转化等过程，导致水-土界面呈还原状态，促使Fe3+还原为Fe2+，加速磷酸盐的释放。3.3pH值对非石灰性湖泊沉积物而言，pH在中性范围时，沉积物释P量最小；而升高或降低pH值释P量成倍的增大，溶解P总的释放量与pH值呈抛物线（或U型）相关[23、24]。在pH值较低时，沉积物释P以溶解作用为主；而在高pH值时，体系中OH-可与无定形Fe-Al胶合体中的磷酸根发生交换，沉积物中P释放量的增加是因为水体中pH影响了磷酸盐的存在形式。当pH为3～7时，磷主