长江中下游浅水湖泊沉积物磷释放动力学[j]

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1、金丹越等：长江中下游浅水湖泊沉积物磷释放动力学729长江中下游浅水湖泊沉积物磷释放动力学金丹越1，2，王圣瑞1*，步青云11.中国环境科学研究院湖泊生态环境创新基地//国家环境保护湖泊污染控制重点实验室，北京100012；2.天津航道勘察设计研究院，天津300042摘要：在室内模拟条件下，通过沉积物磷释放动力学实验，研究了长江中下游浅水湖泊13个沉积物的磷释放动力学特征，并分析了沉积物组成特征对磷释放动力学的影响，结果表明：（1）指数动力学模型可以很好地拟合长江中下游浅水湖泊沉积物磷释放动力学特征，前20h为快反应，磷释放速度较大，随后进入慢反应，逐渐达到最大释放

2、量；（2）沉积物磷释放动力学特征与其组成有关，其中与总氮、总磷和有机质含量呈显著正相关，与沙粒含量呈显著负相关，而与粘粒含量没有达到显著水平，与Olsen-P（0.5mol·L-1NaHCO3,pH8.5提取的磷）和易解吸态磷（RDP）含量达极显著正相关水平；（3）可以根据总磷和有效磷含量来比较和预测湖泊沉积物磷释放动力学特征，且根据有效磷含量可以得到比根据总磷含量更可靠的结果。研究成果可为系统揭示浅水湖泊富营养化发生机制提供依据。关键词：沉积物；磷；释放动力学；沉积物组成；长江中下游浅水湖泊中图分类号：X131.1文献标识码：A文章编号：1672-2175（20

3、07）03-0725-05金丹越等：长江中下游浅水湖泊沉积物磷释放动力学729磷作为湖泊生态系统主要营养元素之一，也是水体生产力的关键性限制元素，对湖泊富营养化具有非常重要的影响[1-2]。湖泊沉积物中磷释放是决定湖泊上覆水体磷浓度的重要因素[3]。特别是在外源污染得到控制的条件下，作为内源的沉积物磷释放对上覆水体的磷浓度有重要影响[4]。沉积物组成特征是影响其释放磷的重要因素，但不同研究者在针对不同的研究地点，得到的结论并不完全相同。研究表明沉积物磷释放受其铁、铝氧化物含量影响显著[5]，也有研究发现沉积物有机质能够与铁铝等金属离子发生络合，进而限制沉积物的磷释

4、放[6-7]；另有研究认为沉积物中有机碳和碳酸钙含量对磷释放也有重要影响[8-9]。长江中下游地区是我国浅水湖泊分布最为集中的区域，也是我国富营养化湖泊的主要分布区域[10]。目前对该地区湖泊沉积物磷的释放已经开展了大量的研究，但大多集中在磷释放的影响因素等方面[11-13]，关于沉积物磷释放动力学特征与其组成之间关系的报道并不多见。基于此，本文研究了长江中下游浅水湖泊沉积物磷释放的动力学特征，并分析了与其组成间的关系。本研究成果可为系统研究浅水湖泊富营养化发生机制提供依据。1材料与方法1.1样品采集长江中下游6个浅水湖泊，利用柱装采样器采集表层10cm沉积物样品

5、，共13个。其中太湖采集4个，编号为T-g、T-m、T-w和T-x，洪泽湖采集1个，编号为H，玄武湖采集1个，编号为X，月湖采集2个，编号为Y-1和Y-2，鄱阳湖采集3个，编号为B-1、B-2和B-3，洞庭湖采集2个，编号为D-1和D-2。具体采用点的位置图见文献[14]。所采沉积物样品回实验室冷冻干燥后备用。1.2释放动力学实验分别称取0.5g沉积物样品于一系列100mL离心管中，各离心管分别加50mL0.02mol·L-1KCl溶液（保证一定离子强度），在(25±1)℃下，恒温振荡，每隔一定时间取一个离心管，5000g离心10min，上清液过0.45µm微孔滤

6、膜，采用标准方法测定磷酸盐含量[15]，根据上清液磷酸盐含量计算磷释放量。以上实验在相同的条件下作3次平行实验，相对误差<5%。实验所用器皿均用稀硝酸浸泡过夜，所用药品均为分析纯。1.3分析方法本研究所采沉积物样品分别测定有机质总量、总氮、总磷、铁铝氧化、Olsen-P和易解吸态磷（RDP）含量以及沉积物粒径组成。其中沉积物铁铝氧化含量用电感耦合等离子体发射光谱仪（P-E,USA,ICP/6500）测定。沉积物粒径分析采用激光粒度分析仪（MalvernCo.,U.K.）。该仪器分析范围为0.02µm～2000µm。激光的波长是750nm，精度≤1%，平均测样时间5

7、～7min。把干样品放在烧杯中，加水20～50金丹越等：长江中下游浅水湖泊沉积物磷释放动力学729mL，用手摇晃烧杯，使样品均匀散开，上机测试。有机质总量用经典的重铬酸钾法[16]，总氮采用硫酸铜消解法[16]，总磷用SMT法测定[17]。易解吸态磷（RDP）的测定方法为，称取0.5g干燥土样置于100mL离心管中，加入0.01mol·L-1CaCl2溶液50mL在25℃恒温振荡1h，5000g离心10min，上清液过0.45µm孔径滤膜，测定滤液磷酸盐浓度，即RDP含量[18]。Olsen-P的测定方法为称取2.5g沉积物样（100目）于100mL离心管中，加入

8、0.5mo