研究揭示控制潮土中不同形态磷迁移的阻滞因子

农业农村部环境保护科研监测所农田有机污染生物消减创新团队揭示了阻控潮土中不同形态磷迁移的关键因子。相关研究成果发表在《生态毒理学与环境安全(Ecotoxicology and Environ mental Safety)》。

哈尼梯田湿地土壤不同形态磷的时空分布特征

磷是湿地和农业生态系统中的重要元素之一,其中土壤磷形态的迁移转化广受关注。以哈尼梯田湿地为例,分别在哈尼梯田湿地的水稻生长期、收获期和休闲期,采集湿地不同海拔(梯田区上部、中部和下部)和不同深度的土壤(0—20 cm,20—40 cm,40—60 cm,60—80 cm)进行磷形态分析,研究了哈尼梯田湿地土壤中不同形态磷的时空分布规律和影响因素。结果表明:(1)哈尼梯田湿地土壤中总磷(TP)含量均值为318.74 mg/kg,在水稻收获期含量最高,无机磷(IP)含量均值在水稻休闲期最高(85.95 mg/kg),湿地土壤磷总体呈缺乏状态。(2)受外源磷输入影响,铁铝结合态磷(NaOH-P)占无机磷比重最大,且季节差异性显著(P<0.05);而钙结合态磷(HCl-P)在各季节无显著差异(P>0.05),这与湿地生态环境和地质背景有关。(3)哈尼梯田湿地对磷的迁移有截留作用,表现为各形态磷含量总体呈现在上部梯田湿地较高,并随海拔的降低而降低;不同形态磷含量在20—40 cm土层富集。(4)除HCl-P外,其余形态磷与土壤粒径在不同土层表现为负相关;不同土层TP和有机磷(OP)与pH值呈正相关;土壤总有机碳(TOC)与不同形态磷在收获期呈显著负相关(P<0.05)。研究表明了哈尼梯田湿地立体空间结构和人为活动能影响湿地生态系统中磷的分布与迁移循环,该结论可为梯田湿地的可持续发展提供参考。

上海滨岸潮滩不同粒径沉积物中无机形态磷的分布特征

以地理环境独特的上海滨岸带为研究对象 ,根据对冬季潮滩悬浮层、表层沉积物的研究 ,初步探讨了潮滩不同粒径沉积物中各无机形态磷的地球化学特征 :DP、(Fe +Al) P在靠近排污口的采样点含量高 ,同时随粒径变化复杂 ;沉积物中 (Fe +Al) P含量随粒径变大而升高 ,悬浮层沉积物中 (Fe +Al) P更能指示环境的污染状况 ;一般细粉砂质沉积物中Ca

有机肥(物)对土壤中磷的活化作用及机理研究──Ⅱ.有机肥(物)分解产生的有机酸及其对不同形态磷的活化作用

通过有机肥在不同土壤水分状况下分解产生的有机酸种类和数量检测、各种有机酸对不同磷酸盐的溶磷试验，对有机肥活化土壤磷的机理进行了研究。结果表明，无论在好气或淹水条件下，猪粪、稻草和纤维素均能明显增加土壤中有机酸含量，其作用为猪粪＞稻草＞纤维素；7种检出的有机酸对不同形态人工合成磷酸盐的溶磷能力为：草酸和乙酸对钙磷的溶磷均有一定效果，多数有机酸对铝磷的溶磷效果均不错，而柠檬酸对铁磷的溶磷效果最好。柠檬酸虽数量不及其它有机酸，但在有机肥活化土壤磷中所起的作用是最大的。铁磷在有机肥活化磷中的贡献较其它形态无机磷大。

典型城内过富营养湖泊沉积物和间隙水中各形态磷的相关性研究

研究了武汉市繁华市中心典型过富营养湖泊沉积物—间隙水体系磷形态的相关性。对沉积物—间隙水中磷形态的连续提取分析发现,自然粒度下,沉积物中有机质含量与沉积物中有机/细菌聚合磷存在很好的线性相关性,说明沉积物中有机质是有机/细菌聚合磷的源;沉积物中总磷决定间隙水中总溶解性磷和溶解性磷酸盐的含量,并且总磷与间隙水中总溶解性磷和溶解性磷酸盐存在很好的相关性;沉积物中Fe-P和Al-P分别与间隙水中的Eh和溶解性磷酸盐存在相关性,说明Eh的大小严重影响Fe-P和Al-P的含量,但是Fe-P和Al-P含量之和又主导着间隙水中溶解性磷酸盐的含量。对典型市内过富营养湖泊的沉积物-间隙水体系中形态磷的相关性研究,旨在为控制这种典型过富营养湖泊沉积物中磷向水体释放提供理论参考。

太湖宜溧河和西苕溪干流沉积物中形态磷分布特征

分析了太湖宜溧河和西苕溪干流沉0～10 cm积物和0～20cm间隙水中形态磷含量及其分布.结果表明,表层0～2 cm沉积物中总磷含量水平在1208.0～2669.6μg/g之间,是太湖湖体沉积物总磷含量均值的2.12～4.77倍,其中有机磷占总磷含量的65.83%～85.96%.对磷的空间分布规律分析表明,宜溧河沉积物中总磷含量比西苕溪高49.6%,反映了宜溧河磷污染较西苕溪严重,城市化和化学农业的发展对河底沉积物磷污染有重要影响)沉积物中无机磷主要以铁结合磷(Fe-P)和钙结合磷(Ca-P)为主.沉积物中Fe-P含量明显偏低的现象与沉积物有机物含量较高和缺氧有关.入湖河流沉积物也是太湖磷输入的来源之一.

沉水植物苦草对沉积物各形态磷时空分布的影响

监测苦草生长过程中根系及沉积物中磷含量和形态的时空变化,探讨苦草根系在生长过程中对沉积物磷时空分布的影响。聚乙烯塑料桶中铺设沉积物为暴发水华水体的底泥,厚度10cm,干重4 821.00g,底泥铺设完毕后缓慢注入100L水(TP 0.02mg/L)。试验桶种植2g苦草休眠芽。沉积物样品磷形态分析采用国际通用的SMT法,在采集沉积物同时采集苦草样品,测定根系生长情况及根系在沉积物中的分布。结果表明:苦草在生长过程中能降低沉积物各层总磷(TP)、NaOH提取磷(NaOH-P)、HCl提取磷(HCl-P)、无机磷(IP)和有机磷(OP)的含量,沉积物各形态磷含量的下降速率为:NaOH-P>HCl-P>IP=OP;随着苦草根系的生长,在苦草根系分布区沉积物中各形态磷的含量明显低于非根系分布区。苦草根系通过对环境因子氧化还原电位和pH的改变从而影响根系周围沉积物磷的含量,沉积物中各形态磷含量随着苦草根系面积的增加而减小。

深松筑挡对黑土顺坡耕地不同形态磷流失的阻控效果

通过在黑土顺坡耕地应用深松筑挡措施,研究了深松筑挡技术对黑土顺坡耕地不同形态磷流失的阻控效果。结果表明:深松筑挡有拦截径流泥沙,减少坡耕地水土流失的作用。与CK相比,深松筑挡处理最高可以降低坡耕地径流中总磷、可溶性总磷和颗粒态磷浓度的58.19%,64.19%和55.02%;最高可以降低坡耕地总磷、可溶性总磷和颗粒态磷累积流失量的89.32%,90.74%和88.48%。相对来讲,深松筑挡降低径流中可溶性总磷浓度效果较好,颗粒态磷是黑土坡耕地径流中磷流失的主要形态。深松筑挡措施对坡耕地径流中不同形态磷流失均有一定的阻控作用。

海水悬浮颗粒物中不同形态磷的测定

分别采用硫酸-过硫酸钾作为氧化剂进行高压消解和用浓度为1mol/dm3盐酸浸泡提取,然后用磷钼蓝分光光度法测定海水悬浮颗粒物、沉积物中的总磷和无机磷,用差减法得到有机磷。悬浮颗粒物总磷(PTP)和无机磷(PIP)质量浓度分别为(632.4～651.7)×10-6和(436.6～452.6)×10-6时,其相对标准偏差小于1.44%。悬浮颗粒物总磷、无机磷和有机磷的回收率分别为97.2%～101.3%,97.8%～100.4%和97.3%～102.3%。所建立的分析方法可用于海水、河口水悬浮颗粒物及沉积物中不同形态磷的测定。

闽江口湿地沉积物各形态磷分布特征及风险评价

为探究湿地植被、理化性质等对沉积物磷的各赋存形态的影响,评价闽江口湿地污染程度和潜在环境风险。2017年在闽江河口湿地由陆向海选取4个采样点,用SMT法提取各形态磷,测定分析了闽江口湿地沉积物各形态磷变化规律并进行风险评价。结果表明:沉积物中有机磷含量为0.176～0.369mg/g,约占总磷的32.03%;而无机磷含量为0.308～0.666mg/g,占总磷66.49%;总磷含量为0.491～0.998mg/g,其污染指数为0.819～1.618,总体上为轻度污染。各形态磷在不同植被类型沉积物中含量分布不同,其中沉积物有机磷含量芦苇最高,扁穗莎草最低;无机磷中的钙磷含量则是互花米草最少,短叶茳芏和扁穗莎草明显高于其他植被类型;而铁铝磷含量是互花米草远高于其他植物;因总磷受无机磷影响较大,以致无机磷含量与总磷含量分布相似,均是扁穗莎草最高,芦苇最低。沉积物中钙磷与容重呈极显著负相关,与含水率呈极显著正相关,有机磷含量与有机质呈极显著正相关;总磷与含水率呈极显著正相关,与电导率呈显著负相关。以上现象可能由植被类型与生长阶段、理化性质、陆源物质、水文环境、凋落物、人类生产活动等多个因素的综合作用所导致。

洱海沉积物中不同形态磷的时空分布特征

为揭示洱海沉积物磷形态变化的影响因素及其内源磷负荷状况,研究了洱海沉积物中不同形态磷的空间分布和季节性变化特征.结果表明,洱海表层沉积物中w(TP)为418.71～1 108.34 mgkg,空间分布总体呈中部湖区>南部湖区>北部湖区;w(IP)为302.35～871.00 mgkg,分布趋势与w(TP)相同;w(FeAl-P)为36.22～406.40 mgkg,与w(IP)分布趋势相同;w(Ca-P)为172.34～420.38 mgkg,北部最高;FeAl-P和Ca-P是IP的主要形态.夏季(7月)w(TP)、w(IP)和w(FeAl-P)升高,w(labile-P)(labile-P为弱吸附态磷)和w(FeAl-P)季节性差异显著.沉积物柱状样w(TP)、w(OP)、w(labile-P)和w(RSP)(RSP为可还原态磷)随着沉积物深度的增加呈下降趋势,表层富集明显;w(IP)、w(FeAl-P)和w(Ca-P)随深度的增加呈上升趋势.洱海沉积物磷时空分布主要受外源磷输入影响,随水深增加沉积物中w(TP)呈升高趋势,不同形态磷分布受水生生物活动影响较大.与长江中下游湖泊相比,洱海沉积物中w(TP)高,其中w(IP)及其所占w(TP)的比例较小,磷内源可释放量较低,FeAl-P和RSP等生物可利用磷的质量分数及其占w(TP)的比例较大,释放风险较高.

滇池福保湾沉积物不同形态磷的垂向分布

应用SMT连续提取法分析滇池福保湾柱状沉积物的磷(P)形态,探讨P形态的垂向分布特征.沉积物中总磷(TP)含量高,最高达4 200 mg/kg,无机磷(IP)是TP的主要部分,占TP的52%-91%,铁/铝结合态磷(Fe/Al-P)是IP的主要部分,占IP的55%-94%.同一湖区不同采样点的沉积物P形态的垂向变化不同,湖湾北端近河口处和南端远离河口处的沉积物中Fe/Al-P,IP,有机磷(OP)和TP含量随深度增加而增加,6-11 cm层的含量最高,这与近年来入湖河流污染负荷削减和河堤阻隔导致P入湖量减少有关.河口处沉积物的钙结合态磷(Ca-P)含量随深度增加而增加,最南端沉积物的Ca-P含量随深度增加而减少.离河口较远的沉积物中,Fe/Al-P,IP,OP,TP和Ca-P均随深度增加而减少.各点沉积物P形态的变化受该点人类活动带来的入湖污染物量的影响较大,距河口最远处的沉积物中P形态随深度变化不如其他点明显.

环境因子对杭州西湖沉积物各形态磷释放的影响

对西湖沉积物的磷形态、粒径组成、化学组成进行了分析,模拟研究了上覆水磷含量、光照、p H、温度、水动力条件等不同环境因子对西湖沉积物各形态磷释放的影响。结果表明,上覆水为蒸馏水时的最大释磷量约为底泥-湖水系统的1.15倍,且释放形态均以IP中的Fe/Al-P为主。在蔽光条件下的最大TP释放量约为光照条件下最大TP释放量的1.35倍。p H是影响磷释放的重要因素,在碱性条件下,促进Fe/Al-P的释放;在酸性条件下,促进Ca-P的释放。在高温条件下沉积物的释磷量会高于低温条件下的释磷量。沉积物各形态磷的释放量在15h后逐渐趋于平衡扰动状态达到平衡时TP释放量是静态释放平衡状态的1.61倍。研究结果旨在探讨不同环境因子对湖泊沉积物磷迁移转化的生态环境效应,预测西湖内源磷释放的发展趋势,为控制沉积物内源污染提供理论基础。

潮褐土上蔬菜产量和土壤各形态磷变化对长期过量施磷的响应

【目的】研究长期连续过量施用磷肥下蔬菜的产量响应、磷肥去向及土壤各形态磷库的动态变化。【方法】在太行山山前平原典型潮褐土上,连续进行11年21茬露地蔬菜的长期定位肥料试验,P2O5年施用量设0(P0)、360(P1)、720(P2)、1080(P3)、1440(P4)kg/hm^2共5个处理,分别测定每茬蔬菜产量及各年土壤不同形态磷素含量。【结果】与不施磷肥处理比较,单季P2O5用量180、360、540、720 kg/hm^2均显著增加大白菜、菜豆产量,不同磷肥用量间蔬菜产量均无显著差异。P2O5年用量为360、720、1080、1440 kg/hm^2,土壤年盈余磷为41.2~478.7 kg/hm^2,积累率为26.2%~76.1%。与基础土比较,随着磷肥用量的增加,土壤有效磷、全磷、无机磷总量及无机磷中的Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P含量均呈显著增加趋势,无机磷中的O-P、Ca10-P含量无显著变化。P2O5年用量为720、1080、1440 kg/hm^2处理土壤的有效磷年均增加量为2.3、4.2、5.0 mg/kg;土壤有效磷增加量与磷盈余量呈显著直线正相关关系,土壤磷素每盈余100 kg/hm^2,有效磷、Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P含量分别增加1.13、2.41、15.27、4.14、1.37 mg/kg。随着土壤磷盈余量和施肥年限的增加,有效磷占全磷比重、Ca2-P、Ca8-P、Al-P占无机磷比重逐渐增加。【结论】施用磷肥显著增加大白菜和菜豆产量,过量施用磷肥蔬菜产量无显著变化;土壤磷素处于盈余状态下,随着磷肥用量的增加或种植年限的增加,土壤积累磷的有效性随之增加。基于蔬菜对磷肥产量响应和土壤磷素收支表观平衡状况,露地大白菜P2O5推荐用量180 kg/hm^2,菜豆270 kg/hm^2。

沉水植物黑藻对上覆水中各形态磷浓度的影响

室内模拟研究了沉水植物黑藻对上覆水中不同形态磷浓度的影响及其季节性变化,并从沉水植物生长、间隙水和碱性磷酸酶活性(APA)三方面进行了讨论,进一步揭示磷在浅水湖泊水-沉积物界面的交换机理。结果表明,在本研究条件下,上覆水中各形态磷以溶解性总磷(DTP)为主,其他形态磷浓度变异较大,黑藻降低了上覆水中总磷(TP)、溶解性活性磷(SRP)和DTP浓度,也降低了DTP和SRP占总磷的比例,从而使颗粒态总磷(PP)和溶解性有机磷(DOP)占总磷比例升高。黑藻主要通过吸收上覆水中的磷和抑止沉积物、上覆水中APA使上覆水中各形态磷浓度保持较低水平,其中对SRP和DTP浓度的影响更明显。上覆水中各形态磷浓度呈现明显的季节性变化。在7～8月,TP、SRP和DTP浓度呈下降趋势,并在8月达到最低值;9～10月间有所升高,但仍然维持在较低水平,不同采样时间存在波动。

沉积物中不同形态磷提取方法的改进及其环境地球化学意义

本文给出了一个较为系统的沉积物中不同形态Ｐ的提取方法。将沉积物中Ｐ以吸附态磷、铝结合磷、铁结合磷、闭蓄态磷、自生钙结合磷、原生碎屑磷和有机磷等７种形态分步提取，并重点考虑了分离提取原生碎屑磷和自生钙结合磷，分离提取铝结合磷、铁结合磷和闭蓄态磷。本方法具有很强的环境地球化学研究应用价值。

乳山湾东流区沉积物中不同形态磷的分布特征

对2003年8月在乳山湾东流区采集的沉积物样品中的不同形态磷的平面和垂直分布特征进行了分析,并探讨了这些磷的形态分布与贝类养殖的关系,结果表明,不同形态磷在贝类高密度养殖区含量大于低密度养殖区。养殖区的垂直分布比较复杂,在1～20cm范围含量均出现较大波动,这与贝类养殖活动有关。Fe-P、Al-P含量出现较大波动还与污染程度有关,Or-P还与浮游植物活动有关。养殖区Ex-P、Fe-P、NAIP占TP的平均百分含量大于非养殖区,De-P、Oc-P恰好相反。Ca-P是乳山湾沉积物中含量最高的磷形态,Fe-P和Or-P是最主要的两种生物可获得磷。TP、Or-P含量在养殖区与非养殖区之间没有显著差异,养殖区Fe-P含量高于非养殖区,3种磷的平均含量一般大于其它海区。非生物可获得磷约占TP的60%左右。

反复扰动下加藻对不同形态磷相互转化的影响

以太湖梅梁湾沉积物和上覆水为材料,研究了反复扰动下加藻与否对沉积物中不同形态磷数量分布的影响.试验结束时,对照试验、单纯反复扰动、加藻反复扰动其上覆水中溶解性总磷(DTP)含量依次增加了75%、62.5%和18.8%,单纯反复扰动和加藻反复扰动试验上覆水中溶解性无机磷(DIP)浓度分别增加了300%和100%.加藻反复扰动和单纯反复扰动下,沉积物中钙磷(Ca-P)的净减少量分别为31mg/kg DW和9mg/kg DW.表明,DTP和DIP的释放主要取决于沉积物中铁铝结合态磷(Fe/Al-P)和Ca-P的减少量.沉积物中Fe/Al-P和Ca-P的含量有所降低,主要归因于反复扰动和藻类的同化吸收作用.然而,加藻反复扰动和单纯反复扰动下,藻类可利用磷(AAP)却有所增加.这表明藻类浓度较低时,其对磷的吸附同化量明显低于沉积物中Fe、黏土颗粒以及Ca CO3的吸附量.尽管AAP的形成与还原速率很难测定,但其却可以很好地表征沉积物中内源磷的生物有效性.加藻反复扰动下,Ca-P的含量持续降低,这表明藻类吸附同化了部分Ca-P.因此,在一定藻浓度条件下,可用沉积物中NH4Cl-P,AAP,%Ca-P的和来表征生物有效磷(BAP)含量.

胶州湾不同形态磷的沉积记录及生物可利用性研究

利用磷的连续分级浸取法,研究了胶州湾柱状沉积物不同粒级中磷的赋存形态,并探讨了影响磷含量与分布的因素和沉积物中磷的生物可利用性.结果表明,在细、中和粗3个粒级的沉积物中,无机磷是磷的主要赋存形态,Ca-P则是无机磷的优势形态,有机磷只占较小的比例.粒度、有机碳(OC)、pH以及氧化还原电位等是影响胶州湾沉积物中磷的地球化学特征的重要因素.其中除Ca-P外,其他形态的磷大都随着粒度的变细,含量逐渐增加.磷的生物可利用性分析表明,胶州湾潜在的生物可利用磷主要包括可交换态磷、铝结合态磷、铁结合态磷和有机磷等4种赋存形态,并且潜在的生物可利用磷的含量随着粒度的变细,其所占的比例也逐渐增加.沉积物中生物可利用性磷与浮游植物的数量和水体中的磷酸盐大致呈正相关关系.

不同形态磷源对铜绿微囊藻与附生假单胞菌磷代谢的影响

实验研究磷酸二氢钠、β- 甘油磷酸钠(Na - β- glycerophosphat,NaGly)、磷酸钙和卵磷脂(lecithin ,LEC) 4种不同形态的磷源对铜绿微囊藻的生长代谢及其与附生假单胞菌磷代谢关系的影响.测定了微囊藻的生长,水中磷浓度的变化,碱性磷酸酶活性(alkalinephosphataseactivity ,APA)和微囊藻中总磷含量的变化.结果表明,附生假单胞菌的存在能促进铜绿微囊藻的生长,并可以将微囊藻不易直接吸收的磷形态转化为磷酸盐等物质供微囊藻利用.碱性磷酸酶在微囊藻和X菌利用大分子有机磷的过程中起重要作用.