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大型植物占優勢的富營養化湖泊中有機磷礦化主導內源磷的釋放

時間:2023/8/30閱讀:455
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大型植物占主導的富營養化(MDE)湖泊由于沉積物中的高磷(P)負荷而引起廣泛關注,這對內源磷釋放和污染管理帶來風險。然而,由于其*的生產力特征,沉積物中有機磷礦化在MDE湖內部磷負荷中的作用仍在爭論中。本研究采用改進的Huffer序貫提取法、31P核磁共振譜(NMR)和薄膜擴散梯度(DGT)技術,研究了中國西南部MDE湖泊草海湖沉積物中P的釋放動態。


結果表明,沉積物-水界面處的表觀磷擴散通量非常高,平均值為0.37 mg m?2 d?1。沉積物中不斷沉積和降解的磷酸酯有機磷組分(即Mono-P和Diester-P)保持了湖泊的高生產力,礦化過程對內源P的釋放中起著關鍵作用。盡管沉積物中無機P的含量相對較高(約占總P的60%),但含磷氧化鐵/氫氧化物的還原機制對內部磷負載的貢獻較低,如鐵錳(Fe-Mn)/鐵鋁(Fe-Al)(BD-P和NaOH-P)結合態的磷釋放速率低,并且沉積物DGT有效態P和有效態Fe之間不呈現顯著的正相關關系。

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草海湖上覆水域和表層沉積物孔隙水中TP和SRP的濃度和空間分布。(A、B)分別為上覆水TP和SRP。(C、D)分別為表層沉積物孔隙水TP和SRP。

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草海湖沉積物中DGT有效態P(Fe)濃度的變化。(A–C)分別代表高流量季節草海湖沉積物的植物優勢區、中部過渡區和東部富營養區DGT有效態P(Fe)濃度。沉積物-水界面的位置用零表示。R2表示DGT有效態P和DGT有效態性Fe之間的線性相關系數。



本研究報告了高溶解氧和有機物富集環境下MDE湖泊表層沉積物中磷的動態變化。對沉積物剖面中磷形態的遷移和轉化進行比較,表明這些化合物不同程度地參與了該湖泊的磷循環和成巖轉化。根據對不同磷形態的分析,鐵錳(Fe-Mn)/鐵鋁(Fe-Al)(BD-P和NaOH-P)結合態磷的釋放和沉積速率較低,沉積物剖面中DGT有效態磷和有效態性鐵之間沒有顯著的正相關。此外,沉積物中有機磷的礦化可以轉化為Fe-Al/Fe-Mn結合態磷。然而,在嚴重富營養化的環境中,表層沉積物中Fe-Al/Fe-Mn結合態磷的富集在一定程度上抑制了單磷酸鹽的礦化。盡管本研究中提供的數據有限,涵蓋的范圍相對較小,但對淺水湖泊沉積物內源磷釋放可以得出一些有用的結論。沉積物中不斷沉積和降解的磷酸酯有機磷組分(即Mono-P和Diester-P)維持了湖泊的高生產力,而礦化過程在內源磷的釋放中起著關鍵作用。因此,在MDE湖泊的內源磷恢復過程中,應關注沉積物中的有機磷負載。


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