论文摘要：通过采用连续分级提取法研究了重庆市某新建人工湖沉积物磷的形态分布，并研究了pH值、温度、溶解氧和光照4个环境因子对人工湖沉积物磷的影响。结果表明：重庆某新建人工湖水库沉积物pH值介于5.34～8.12之间；总磷含量达到595.8～673.9mg/kg，无机磷占绝对优势，占91.5%～96.6%；而“活性磷”占总磷的12.0%~15.1%，其对水库富营养化程度影响不容忽视，其浓度分布为：湖心岛处>大坝处>湖东区>库尾>滞留区；有机磷是重要的“磷蓄积库”，含量在20.5～55.8mg/kg之间，占总磷的3.4～8.5%，分布为：大坝处>湖东区>滞留区>湖心岛处>库尾；通过定期大坝底部的排水，可使人工湖内源磷污染得到一定的控制。新建人工湖沉积物磷随环境因素影响的变化规律表现出先吸附后释放的特征；温度的升高有利于沉积物中磷的释放；pH值升高有利于底泥中磷的释放；水体溶解氧较低时，促进底泥中磷向水体释放；无光照条件下沉积物磷的释放明显高于有光照条件。
论文关键词：沉积物,磷,环境影响,地球化学形态,人工湖,连续提取法
由于洪涝调蓄排水、局部气候调节、景观、娱乐、人居环境建设等方面的需要，目前各大城市建设有很多人工湖。一般人工湖的汇水面积小、汇水量小，交换水量小，受污染风险能力小，生态环境脆弱。人工湖在成库初期一般处于营养积累的高峰期，人工湖较容易处于富营养化状态。而水体的富营养化问题是目前世界范围内共同面临的主要的水污染问题之一。磷在控制淡水生态系统中的初级生产力方面起着重要作用，通常被认为是湖泊藻类生长的一个重要营养限制因子，也是导致富营养化的一个主要因素。外源与内源是湖泊中磷两个方面的来源。外源主要来自于面源（如农业排放）和点源（如工业与城市生活污水排放）等，内源则来自于湖泊沉积物的释放。对于人工湖外源污染的控制人们一般都比较重视，一般通过雨污截流、人工循环管道、消落带整治等方法可得到较好的控制。研究发现，仅依靠控制外源污染是不够的，内源污染也是一个不容忽视的问题，内源负荷对上覆水磷的贡献率可以达到甚至超过外源的水平，内源污染被认为是驱动湖泊的富营养化过程主要动力之一。
沉积物磷的释放作用是形成浅水人工湖泊蓝藻水华的重要因素。沉积物对上覆水体中磷的含量起缓冲作用，随着沉积物环境条件的改变，沉积物-水界面发生磷的吸附与解吸作用。沉积物中能参与界面交换和可被生物利用的磷含量取决于沉积物中磷的形态和各种环境影响条件，沉积物中不同结合态的磷具有不同的生物有效性，对上覆水体富营养化的发生具有潜在的、不可忽视的影响。因此，研究沉积物中磷的赋存形态分布及其与环境影响因素对其影响具有重要意义。目前，沉积物中磷赋存形态的研究多集中于年代相对久远的天然大型湖泊，对人工湖，特别是新建人工湖沉积物中磷赋存形态和环境因素对其影响的研究较少。新建人工湖虽成库时间很短，但内源污染不容忽视。本研究采用分级提取方法测定重庆市某新建人工湖沉积物中不同化学形态磷的含量，同时采用实验室法研究了环境因素对沉积物磷的吸附/释放的影响，本研究有利于认识人工湖营养盐内源的释放和循环机制，为人工湖管理及控制人工湖的内源污染提供科学依据。
1新建人工湖概况
本研究的人工湖位于重庆市，长江一级支流上，106°28'33.92'E~106°29'02.71'E，29°30'39.01'N~29°30'56.06'N。人工湖所在地区，属北亚热带湿润季风气候区中的盆地南部长江河谷区，流域气候具有四季分明、气候温和、降水丰沛、空气湿润，且冬暖春早，初夏多雨，盛夏炎热常伏旱，秋迟多连绵阴雨，以及无霜期长、风速小、湿度大、云雾多、日照少等气象特征。
人工湖于2008年6月成库，并于2010年7月建成为国家级城市湿地公园，其功能主要为蓄洪调节洪峰，满足下游都市区防洪要求，在无雨时以一定流量下泄，作为景观河道补充水源。人工湖为小（1）型水库，容积为168万m，设计洪水库容196万m。正常蓄水位水库面积20.38万m。坝址以上控制流域面积12.00km，人工湖平均水深10.0m。
2材料与方法
2.1样品采集及预处理
2008年8月中下旬，采用自制重力型采样器对水库具有代表性的点进行采样，采样时采用GPS定位，具体点位分布见图1，其中1点为大坝处（106°28'59.85'E，29°30'47.04'N）、2点为湖东区处（106°28'50.46'E，29°30'43.23'N）、3点为湖心岛处（106°28'42.91'E，29°30'48.79'N）、4点为库尾处（106°28'42.56'E，29°30'42.61'N）和5点为滞留区处（106°28'37.82'E，29°30'51.98'N）。人工湖主要径流方向是4库尾→3湖心岛→2湖东区→1大坝。沉积物样品经现场预处理后带回实验室后，取表层0~5cm泥样在自然风条件下风干，采用四分法取样，使用玛瑙研钵研磨并过100目尼龙筛，处理后的样品保存于封口袋中备用。
图1采样点位置图
Fig.1locationofsamplingsites
2.2实验分析方法
沉积物pH值的测定方法称取预处理后的风干样品5g，放入50mL高型玻璃烧杯中，加入25mL去CO蒸馏水，充分搅拌1min，使样品中可溶物质充分溶解，静置0.5～1h，使用经校准后的HACHsenion1便携式pH测量仪测定pH值，重复以上实验测试三次，取平均值。
总磷的测定方法总磷的测定采用过硫酸钾氧化-钼锑抗分光光度法。
沉积物磷的化学分级提取与分析方法
沉积物磷的形态分析按照李悦在Ruttenberg法基础上提出的沉积物中磷的连续分级提取方案基础上改进的方法，实验步骤详见表1：
表1沉积物中磷的连续提取方法
Table1Sequentialextractionmethodofphosphorusinsediments
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形态
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代码
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提取方法
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交换态磷
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Ex-P
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0.3g沉积物加30mLMgCl (1mol/L)振荡提取2h，500rpm离心20min获取提取液（下同），同样再提取一次，再用30mL去离子水同样提取2遍（即漂洗2遍），合并提取液，提取液抽滤通过0.45μm滤膜，测定提取液中磷浓度。
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铝结合磷
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Al-P
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Ex-P提后残渣加30mL0.5mol/LNH -F（pH 8.2）振荡1h，离心获取提取液，再以30mL去离子水提取一遍，合并提取液，提取液抽滤通过滤膜，测定提取液中磷浓度。
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铁结合磷
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Fe-P
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Al-P提后残渣加30 mL 0.1mol/L NaOH、0.5 mol/LNa CO 混合提取液振荡提取4h，离心获取提取液，再以30mL去离子水提取一遍，合并提取液，提取液抽滤通过0.45μm滤膜，测定提取液中磷浓度。
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闭蓄态磷
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Oc-P
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Fe-P提后残渣加入24mL 0.3mol/L柠檬酸钠、1mol/LNaHCO 及0.675gNa S O 配成的混合提取剂（pH7.6），搅拌15min后加入6mL0.5mol/L NaOH，振荡提取8h，离心获取提取液，以30 mL去离子水漂洗提取一遍，合并提取液，提取液抽滤通过0.45μm滤膜，测定提取液中磷浓度
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自生磷
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ACa-P
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Oc-P提后残渣加入30mL 1mol/L NaAC-HAC（pH=4），振荡提取6h，离心获取提取液，再以30mL 1mol/LMgCl 提取1次，然后以30mL去离子水提取1次，合并提取液后过滤，测定提取液中磷浓度。
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碎屑磷
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De-P
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ACa-P提后残渣加入30mL 1mol/L HCl振荡提取16h，离心，再以去离子水漂洗残渣一次，合并提取液，过滤，紫外可见分光光度计测定提取液中磷浓度。
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有机磷
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Or-P
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De-P提后残渣转移到瓷坩锅中，烘干，马弗炉中550℃灰化2h，冷却后加入30mL 1mol/L HCl振荡16h，离心，提取液过滤，测定提取液中磷浓度。
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环境因素对沉积物磷影响规律模拟的实验方法底泥对磷的吸附是一个动态平衡过程，解吸则是其逆过程。 1/5 1 2 3 4 5 下一页 尾页 |
