富营养化湖泊沉积物有机磷的循环特征与生物有效性

磷是浮游植物必须的营养元素，也是引起湖泊富营养化的主要因子。富营养化湖泊沉积物中含有大量的磷，其内源磷释放对维持水体富营养水平具有重要作用。目前许多研究工作主要集中于沉积物总磷和无机磷，对有机磷的研究相对薄弱，其地球化学循环过程与生态效应还不清楚。作为沉积物磷的重要组成部分，有机磷经磷酸酶分解、细菌和微生物降解可转化成生物活性磷，对于湖泊磷的循环及水体水质和初级生产力的调控至关重要。因此，本项目选择云贵高原地区两个不同类型富营养化湖泊-滇池和红枫湖，采用化学分级提取、固体/液体磷核磁共振表征、藻类生物测定等方法，结合野外采样、室内分析和模拟实验，研究沉积物有机磷的含量、形态和组成及其时空分布与变异规律，阐明氧化还原条件、温度、pH值和水动力等环境因子对有机磷迁移转化的影响，揭示有机磷对不同藻类生长的作用，为系统认识湖泊生态系统中磷的循环与效应，以及富营养化的机理研究和污染防治提供科学依据。

作为沉积物磷的重要组成部分，有机磷经磷酸酶分解、细菌和微生物降解可转化成生物活性磷，对于湖泊磷的循环及水体水质和初级生产力的调控至关重要。本项目选择云贵高原地区两大不同类型富营养化湖泊—滇池和红枫湖，采用化学分级提取，比研究了滇池与红枫湖表层沉积物中磷的形态含量及其生物有效性．结果表明：两湖沉积物总磷含量相当，分别为1373.8~4616.3 mg•kg-1、1194.4~4324.3 mg•kg-1．HCl-P、Res-P为滇池沉积物中主要的磷形态，占总磷的62.9%~86.4%；而红枫湖中磷形态顺序为NaOH-P>Res-P>HCl-P>BD-P>NH4Cl-P；两湖沉积物中有机磷均以低活性态为主．红枫湖沉积物中NH4Cl-P、BD-P、NaOH-rP及生物有效磷等平均含量明显高于滇池，表明其内源磷释放对上覆水体富营养化的贡献更大．Olsen-P与NH4Cl-P、BD-P、NaOH-rP等活性磷形态呈显著正相关，而与 NaOH-nrP、HCl-P、Res-P、TP等相关性不显著，因此可作为评价两湖沉积物释磷能力及其潜在环境风险的重要指标．滇池沉积物NaOH-EDTA提取液磷核磁共振分析显示，有机磷主要为磷酸单酯类化合物，占总有机磷的62%以上，磷酸二酯和膦酸盐含量较低。随着湖水pH值的升高，沉积物释磷增加。草海和海埂沉积物在湖水pH8.5处理时上覆水磷酸盐含量明显低于pH10.0，两者最多可以相差一个数量级。随着温度的升高，沉积物有机磷释放明显加强，30℃时上覆水体磷酸盐含量最高，且随着时间的延长呈上升趋势，在第5～7d时达到最大值。氧化还原条件及水动力状况对沉积物内源磷释放的影响有待进一步研究。本研究初步揭示了富营养化湖泊沉积物中有机磷的循环特征及其生物有效性，为富营养化的污染防治提供科学依据。