有机电子供体影响下硝酸盐和铁对磷转化的驱动作用

磷是湖泊的关键生源要素,其转化受多种生物化学反应的驱动。在富营养化后期,藻类在厌氧条件下衰败所产生的乙酸盐可作为反硝化过程的有机电子供体,铁可作为反硝化过程的电子供体和能量来源,它们会通过影响氮的转化而直接或间接对磷转化产生影响。本研究取武汉市墨水湖的样品构建了沉积物-上覆水体系,通过向上覆水中输入硝酸盐、铁和乙酸盐以探明有机电子供体(乙酸盐)影响下铁和氮对磷转化的驱动作用。在不同乙酸盐浓度下,研究上覆水和间隙水中氮、磷与铁质量浓度随时间的变化,确定沉积物中反硝化酶活性与硝酸盐型亚铁氧化菌(NDFOB)丰度,分析沉积物中的磷形态以明晰铁结合态磷的存在形式。结果表明,(1)乙酸盐增加了沉积物中NDFOB丰度和反硝化酶活性,使硝态氮(NO_(3)^(−)-N)去除效率提高22.6%。(2)总磷(TP)浓度与总铁(TFe)浓度之间显著正相关(P=0.001),易还原铁氧化物(Fe_(ox1))和可还原铁氧化物(Fe_(ox2))是沉积物中对磷吸附能力最强的铁形态,占沉积物总铁质量的43.8%-54.1%。(3)乙酸盐促进了沉积物中Fe(Ⅲ)的还原,由于沉积物中Fe_(ox1)和Fe_(ox2)还原作用而产生较高质量分数Fe(Ⅱ),铁结合态磷质量分数明显降低。(4)最终沉积物中易还原铁结合态磷(P-Fe_(ox1))质量分数比NO_(3)^(−)处理组低0.250 mg·g^(−1),同时乙酸盐抑制沉积物中Fe_(ox2)生成过程,可还原铁结合态磷(P-Fe_(ox2))质量分数比NO_(3)^(−)处理组低0.010 mg·g^(−1),上覆水和间隙水总磷浓度显著高于NO_(3)^(−)处理组(P=0.000)。研究结果通过明确不同介导作用下沉积物磷与铁结合形式的转变,有助于加深对湖泊内源污染理论的认识。

中国内地互花米草分布特征及其主要防控措施

互花米草的快速入侵及扩散将导致入侵地的生态系统失衡。我国内地从北到南的沿海地区分布着大面积的互花米草,严重降低了海岸带的生物多样性及生态屏障功能。我国各地防控互花米草入侵的主要方法包括物理、化学和生物防治三大类。目前各地采用的刈割、碾埋、围堰水淹等单一的防治方法可有效治理小面积的互花米草入侵,对大面积或成片互花米草的治理效果欠佳。文章通过分析比较现有的治理方法,结合科研实践经验,提出了将物理防治法、化学防治法和生物演替法有机结合起来,适宜中国不同地区互花米草的综合整治方法。

湖泊水体中铁(Ⅲ)-草酸络合物驱动有机磷光解释放磷酸根

湖泊水体中的有机磷光解释放无机磷对水柱中磷水平具有重要的影响.为了解湖泊水体中的有机磷光解释放无机磷对水柱中磷水平的影响,本文以广泛使用的草甘膦为对象,探讨了自然湖水中草甘膦在Fe(Ⅲ)-草酸络合物光化学作用下的形态转化过程,并研究了水环境因素如铁、草酸盐浓度配比、溶液pH和底物浓度对释放无机磷的影响.结果表明,紫外光和太阳光照射下,Fe(Ⅲ)-草酸络合物均可以实现草甘膦转化为无机磷.紫外光照射60 min和太阳光照射720 min后,反应体系中的磷酸根浓度分别增至0.25 mg·L^(-1)和0.18 mg·L^(-1).磷酸根释放量随着草甘膦浓度的升高而增大,且增加反应体系中的Fe(Ⅲ)或草酸盐的浓度都可以提高磷酸根的释放量,但反应体系pH的升高则显著抑制这一过程.在反应体系中添加异丙醇,降低了磷酸根的释放量,证实羟基自由基(·OH)是Fe(Ⅲ)-草酸络合体系中的主要活性氧物种.采用以香豆素为·OH分子探针,确定了紫外光/Fe(Ⅲ)-草酸体系和太阳光/Fe(Ⅲ)-草酸体系中·OH的产生速率分别为0.52×10^(-2)μmol·(L·min)-1和0.03×10^(-2)μmol·(L·min)-1,其稳态浓度分别为4.74×10-16mol·L^(-1)和0.27×10-16mol·L^(-1).