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反复扰动与藻类共存条件下底泥中不同形态磷含量变化规律

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第28卷第2期苏州科技学院学报(工程技术版)Vo1.28No.22015年6月JournalofSuzhouUniversityofScienceandTechnology(EngineeringandTechnology)Jun.2015反复扰动与藻类共存条件下底泥中不同形态磷含量变化规律李大鹏(苏州科技学院环境科学与工程学院,江苏苏州215009)摘要:研究了反复扰动与藻类生长双重作用下上覆水和沉积物中不同形态磷的变化规律。结果表明,扰动抑制了水体中藻类生长,叶绿素a增加量仅为3.53g·L『,明显低于对照试验(21_36g·0-)。扰动导致水体中总磷含量增加,但溶解性磷酸盐(DIP)含量降低。对于DIP消失而言,颗粒物质物理吸附(89%)远高于藻类生物利用(11%);而对照试验则两者间的差距明显降低(分别为58.8%和41.2%)。扰动状态与对照试验中,沉积物中NHC1一P明显释放。扰动状态下,Fe,Al—P和Ca—P基本保持稳定;而对照试验中,仅Fe/Al—P明显增加。关键词:扰动;藻类;磷形态;沉积物;迁移转化中图分类号:X131.2文献标识码:A文章编号:1672—0679(2015)02一O011-05磷是浅水湖泊富营养化的重要限制性因子。随着湖泊外源磷逐步得到控制,内源磷的迁移转化对水体富营养化的进程起着越来越重要的作用【lj。扰动是促使内源磷发生迁移转化的主要因素。扰动会促使沉积物中颗粒物质进入上覆水,增加上覆水中磷酸盐吸附位点以及导致沉积物表层中不同内源磷含量的重新分布。研究已经证明上覆水中磷酸盐吸附位点(有机质、碳酸钙、粘土和铁/铝的氢氧化物)会通过物理、化学等过程吸附水体中溶解性磷(DIP),促进其向水体的迁移[2-31。沉积物扰动恰有利于上覆水中有机质、碳酸钙、粘土和铁/铝氢氧化物等物质含量的增加,强化了水体中DIP向沉积物的迁移。这部分磷酸盐大多被纳人沉积物中。并改变了沉积物中不同形态磷的数量分布,从而导致水体中磷消失。上覆水中藻类等浮游植物也会吸收磷.导致水体中磷消失。在藻类生长过程中,藻类会通过“泵吸”作用吸收沉积物中的磷[41,特别是易于释放的铁铝结合态磷和难以释放的钙结合态磷,从而加快颗粒态磷和溶解态磷间的相互转化。然而,扰动和藻类的双重作用对上覆水和沉积物中不同形态磷间迁移转化有何影响,迄今尚不明确。因此,本研究采用反复扰动模式,探讨了加藻对上覆水中总磷(TP)、溶解性正磷酸盐(DIP)以及沉积物中不同形态磷数量变化的影响.拟阐明物理扰动和藻类共存条件下内源磷再生和转化的规律,为丰富和完善浅水湖泊磷迁移转化理论体系提供数据支持和理论依据。1材料与方法1.1上覆水与沉积物的采集2014年l2月利用进口大口径柱状采样器(RigoCo.直径110mm,高500mm)于太湖梅梁湾(N31~3133.6”,E120。1232.4”)采集沉积物,并现场切得表层2am的沉积物样品,装袋,立即用冰盒保存(4℃),尽量无扰动运送至实验室,同时现场采集采样点上覆水5OL。将采集的沉积物过孔径为1mm的铁筛,对沉积物进行搅拌使其充分混匀,并及时对上覆水和沉积物进行分析,得出沉积物和上覆水理化性质见表1。1.2试验方法接种培养铜绿微囊藻,接种后保持每天振荡培养基使藻类正常生长。取适量培养基中藻液以采集的上【收稿日期】2015—03—17[基金项目】国家自然科学基金项目(51178284;51278523);江苏省第四期“333’;工程项目;江苏省“六大人才高峰’’项目(2013-JNHB一022)【作者简介】李大鹏(1975一),男,吉林公主岭人,副教授,博士,主要从事水体修复方面的研究,Emait:ustsldp@163.com。l2苏州科技学院学报(工程技术版)20l5覆水稀释配成藻溶液。选择2个1L玻璃容器作为试验装置(直径10cm,高18cm),分别标记为E1和E2。称取200g梅梁湾湿沉积物放人试验装置中,并沿容器壁加入该藻溶液lL,使得El和E2上覆水藻浓度均为30g.L~。试验周期为12h。采用机械搅拌机(RW20digita1)对E1沉积物进行反复扰动(60r.min-)。每间隔3h扰动15min。早上8:00开始扰动,至晚上20:00试验结束。E2组作为对照试验,对上覆水和沉积物均不扰动。在每次扰动之前,分别采集E1和E2上覆水(液面下10cm处),测定DO、pH值、叶绿素a、总磷(TP)、溶解性正磷酸盐(DIP)。每次采集水样后,立即补充等量湖水。表1梅梁湾沉积物和上覆水的理化性质1.3分析方法沉积物中各形态磷(NH4Cl—P、Fe/A1一P、Ca—P、Res—P)分析方法参考H&IA步连续提取法[51。TP是将水样采用过硫酸钾消解后钼锑抗分光光度法测定;DIP含量是将水样经过0.45txm滤

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