黄河口及邻近海域溶解态无机磷、有机磷、总磷的分布研究

于2003年8月下旬对黄河口及邻近海域进行了十船连续同步27h采样调查,分析了调查区域的溶解态无机磷、有机磷、总磷的平面分布、断面分布、时间分布特征.结果表明,在调查区域内,溶解态无机磷浓度很低,而溶解态有机磷浓度较高(占溶解态总磷的85%以上),是溶解态总磷的主要组成部分.各形态磷的平面分布、断面分布均呈现出由河口向邻近海域降低的趋势,溶解态总磷、溶解态有机磷梯度变化较溶解态无机磷更为明显;潮汐对河口浅水区的各形态磷浓度影响较大,对邻近调查海域的影响不明显.

长江输出溶解态无机磷的通量模型灵敏度分析及情景预测

研究河流向河口及沿海海域输送的物质通量是一项国际性前沿课题.基于人类活动影响流域营养盐输移的定量分析,应用G lobal NEW S模型模拟1970-2003年长江输出溶解态无机磷(D IP)的通量,对其不同来源的贡献率进行了分析,并基于千年生态系统评估对未来社会经济发展规划的情景,对2050年长江输出D IP的通量进行预测.结果表明,从1970-2003年,长江输出的D IP通量呈逐年增加的趋势,2003年达到了14.05kg/km2,比1970年(2.45kg/km2)增加了近5倍.模拟值与对应年份的实测值之间无显著性差异,平均模拟误差为12.29%.1993年之前,长江输出D IP的主要来源是污水,贡献率达到了50%以上;1993年以后,以来自非点源的磷输入为主,其中以磷肥施用的贡献率最高,且呈逐年增加的趋势,2003年增加到了50.30%;畜禽粪便磷的贡献率变化平稳,大约在22.87%.污水来源的磷的贡献率自1993年之后呈逐年递减的趋势,到2003年减少为24.81%.情景预测表明,2050年无论何种情景下,长江输出的D IP通量都将超过2000年的2倍多,但是不同情景下D IP输出通量增加的幅度及不同来源的贡献率有较大差别.在日益增强的人类活动影响下,如何控制非点源的磷输入仍将是一项长期而紧迫的任务.

温度与溶解态有机磷源对中肋骨条藻生长的影响

为探讨温度与溶解态有机磷(Dissolved organic phosphorus,DOP)对浮游植物生长的共同影响,本文以中肋骨条藻为研究对象,选取含有C-O-P键的三磷酸腺苷(Adenosine triphosphate,ATP)、甘油磷酸钠(Sodium glycerophosphate,SG-P)、6-磷酸葡萄糖(Glucose 6-phosphate,G-6-P)和含有C-P键的草甘膦(Glyphosate,G-P)为不同类型的DOP,检测了4种温度条件下(20、23、26、29℃)藻细胞的生长状况以及培养液中总溶解态磷(Total dissolved phosphorus,TDP)、溶解态无机磷(Dissolved inorganic phosphorus,DIP)浓度与藻细胞内碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase,AP)的变化。研究结果表明:含有C-O-P键的ATP、SG-P和G-6-P均能较好地维持中肋骨条藻的生长,并且升温可进一步促进各组藻细胞的生长,最大藻细胞密度分别达到176.7×10^4、218.8×10^4和178×10^4 cell/mL;此外升温还可加速ATP、SG-P和G-6-P组培养液中TDP浓度的下降,以及ATP组培养液中DIP浓度的升高;但各组藻细胞内AP活性在不同温度条件下均处于较低水平(<10 fmol pNP/(cell·h))。与含有C-O-P键的DOP相比,G-P组的藻细胞在各温度条件下生长密度均较低,最大藻细胞密度仅为40.7×10^4 cell/mL;但其藻细胞内AP活性显著高于ATP、SG-P和G-6-P组[最高达83 fmol pNP/(cell·h)]且随温度升高而降低。以上结果表明,不同类型DOP会显著影响中肋骨条藻的生长,其中ATP、SG-P和G-6-P能更为有效地被中肋骨条藻生长所利用,并且温度升高(20~29℃)是促进3种DOP条件下中肋骨条藻生长的重要环境因素,但该效应可能并不依赖于AP活性。

钦州湾磷营养状态与浮游植物的碱性磷酸酶活性分析

碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase,AP)是浮游植物在磷胁迫的情况下诱导表达的一种酶,其作用是能够将溶解有机磷(Dissolved organic phosphate,DOP)水解成浮游植物可以直接利用的正磷酸盐形式,因此碱性磷酸酶活性(Alkaline phosphatase activity,APA)可用来指示海区浮游植物的磷胁迫状态。本研究以2015-2016年钦州湾4个航次(春季、夏季、秋季、冬季)的调查资料为依据,研究了钦州湾海域表层无机及有机磷的空间分布特征、APA的分布及其与磷营养之间的调控关系。调查期间,钦州湾海域春季、夏、秋、冬的单位叶绿素APA的平均值分别为20.42±5.32 nmol/μg Chl a/h,138.17±94.32 nmol/μg Chl a/h,142.60±72.60 nmol/μg Chl a/h和29.48±18.52 nmol/μg Chl a/h。经分析,APA与无机磷之间存在显著的负相关(P<0.05),与N/P呈极显著负相关(P<0.01),该海区APA可以反映钦州湾浮游植物的磷胁迫水平。海区氮磷比平均值在除春季外的三个季节均高于35,存在潜在的磷限制,浮游植物在夏季和秋季遭受较严重的磷胁迫。夏季和秋季浮游植物大量表达AP,由此推测DOP可能在钦州湾浮游植物生物量的维持甚至赤潮发生期间的磷补给上起着重要作用。

太湖3种优势微囊藻对不同形态磷的吸收利用

微囊藻(Microcystis)是最常见的淡水水华蓝藻,它们对磷营养盐的竞争力是其成为优势种的最主要影响因素.本文以太湖水华中的3种优势微囊藻(Microcystis flos-aquae,Microcystis wesenbergii和Microcystis aeruginosa)为材料,比较研究了它们对正磷酸盐(K2HPO4)、三聚磷酸盐(Na5P3O10)、小分子溶解态有机磷(葡萄糖-6-磷酸,G-6-P)和大分子溶解态有机磷(卵磷脂)的吸收和利用能力.结果发现,3种微囊藻对4种磷形态有明显的嗜好.当磷浓度为0.2 mg/L时,M.flosaquae只在正磷酸盐下生长最快,M.wesenbergii在三聚磷酸盐和大、小分子有机磷下生长最快,M.aeruginosa在所有磷形态下生长都最慢.而当磷浓度为2.0 mg/L时,M.flos-aquae在所有形态磷下生长都最快.在2种磷浓度下M.wesenbergii都表现出最高的溶解态无机磷比例和光合活性Fv/Fm.以上结果说明,3种藻在磷形态利用方面存在明显的互补性差异,即低磷浓度下M.wesenbergii适宜利用的磷形态更多,高磷浓度下M.flos-aquae适宜利用的磷形态更多,而不论磷浓度高低,M.aeruginosa对4种形态磷的适应性最差.由此可知,可利用磷形态的丰富性只是部分优势微囊藻的竞争策略.

不同类型含磷营养物质对微小亚历山大藻(Alexandrium minutum)生长和毒素产生的影响

采用显微镜细胞计数和麻痹性贝毒的高效液相色谱分析方法,通过对比磷酸二氢钾、磷酸甘油和三磷酸腺苷(ATP)等含磷营养物质对微小亚历山大藻生长和毒素产生的影响,研究了微小亚历山大藻对不同类型含磷营养物质的利用情况。结果表明,在磷限制条件下,加入磷酸二氢钾、磷酸甘油和ATP均能促进微小亚历山大藻的生长,所获得的最大藻细胞密度分别为22700、28400和27800藻细胞/ml,对数期生长速率分别为0.12/d、0.14/d和0.15/d,溶解态有机磷对藻生长的促进作用稍好于溶解态无机磷。三种含磷营养物质对毒素产生的效应没有明显差别,稳定期藻细胞毒素含量分别为22.87、23.98和21.80fmol/cell。磷限制对毒素组成的影响很大,磷限制条件下膝沟藻毒素GTX1/4的含量占绝对优势,GTX2/3含量很少。在添加含磷营养物质后,GTX1/4所占比例降低,GTX2/3比例增加,说明磷限制显著改变了微小亚历山大藻的毒素组成。对藻体碱性磷酸酶活性分析的结果显示,磷限制组具有最高的碱性磷酸酶活性,添加有机磷化合物实验组的碱性磷酸酶活性显著高于添加无机磷化合物的实验组。研究结果表明,微小亚历山大藻可以利用实验中采用的无机磷化合物和有机磷化合物,但其利用溶解态有机磷化合物的机制尚不清楚,可能是通过诱导合成碱性磷酸酶来水解培养基中的溶解态含磷有机物,从而释放无机磷酸盐用于藻细胞的生长。

覆盖材料对洱海不同湖区沉积物溶解态有机磷和无机磷释放影响及差异

通过模拟实验探讨了4种覆盖材料对洱海不同湖区沉积物溶解态总磷(DTP)、溶解态有机磷(DOP)和溶解态无机磷(SRP)释放影响及差异.结果表明:①与无覆盖对照相比,覆盖材料通过改变洱海沉积物pH和Eh及溶解性有机质(DOM)特征,降低了沉积物DTP最大释放量,其中,覆盖氧化铁对洱海北部和南部沉积物DTP释放控制效果较好,与无覆盖对照相比,释放量分别减少了44. 3%和35. 71%;而覆盖氧化铝对中部湖区沉积物DTP释放控制效果较好,与无覆盖对照相比,释放量减少了29. 6%.②覆盖铁铝氧化物对洱海不同湖区沉积物SRP和DOP释放量影响差异明显,北部湖区沉积物覆盖氧化铁后,SRP和DOP释放量分别降低了35. 6%和36. 2%,主要是因为其降低了沉积物pH和Eh,而增加了DOM活性所致;中部湖区沉积物覆盖氧化铝后,SRP和DOP释放量分别降低了28. 9%和31. 6%,与氧化铝促进了该湖区DOM活性密切相关;南部湖区沉积物覆盖氧化铁后,沉积物SRP和DOP释放量分别降低了47. 4%和16. 5%,则与覆盖氧化铁降低了该湖区沉积物pH和Eh有关.因此,如选择覆盖材料控制洱海不同湖区沉积物磷释放,北部和南部湖区应选择覆盖氧化铁,而中部湖区应选取氧化铝作为覆盖材料.

九龙江口水体碱性磷酸酶活性及其对磷循环的影响

为揭示富含磷酸盐(PO_(4)^(3-))的河口碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,AP)与磷循环的关系,测定了九龙江口水体中溶解态碱性磷酸酶活性(dissolved alkaline phosphatase activity,DAPA)、颗粒态碱性磷酸酶活性(particulate alkaline phosphatase activity,PAPA)和总碱性磷酸酶活性(total alkaline phosphatase activity,TAPA),分析了各碱性磷酸酶活性的时空分布特征及其与环境因子、磷营养水平的相关性。结果表明,九龙江口TAPA空间差异显著,河口上游显著高于河口下游,表层略高于底层;TAPA季节变化较为明显,秋季TAPA介于85.5~876.5 nmol/(L·h),冬季介于7.5~639.8 nmol/(L·h);秋季AP主要以颗粒态存在,PAPA对TAPA的平均贡献率为(84.9±9.5)%,而冬季PAPA和DAPA对TAPA的贡献率分别为(54.1±26.4)%和(45.9±26.4)%,差别不大。统计分析表明,DAPA与溶解态有机磷(dissolved organic phosphorus,DOP)浓度呈现极显著的正相关,与盐度呈现极显著的负相关,说明溶解态AP主要由DOP诱导而产生,并受河-海水混合影响;PAPA与悬浮颗粒物(suspended particulate matter,SPM)浓度呈现极显著正相关,与叶绿素a(Chl-a)相关不显著,说明附着在颗粒物上的细菌可能是颗粒态AP的主要来源。上述结果说明,有机磷的微生物矿化作用可能是富磷河口溶解态无机磷(dissolved inorganic phosphorus,DIP)的重要来源。

夏季青岛大气气溶胶中不同形态磷的浓度、来源及沉降通量

利用2016年6~7月在青岛采集的总悬浮颗粒物(TSP)样品,分析了其中不同形态磷的浓度,讨论了夏季气溶胶中总磷(TP)、溶解态磷(DP)、溶解态无机磷(DIP)和溶解态有机磷(DOP)的分布特征及来源,并估算了大气P的沉降通量.结果表明,夏季青岛大气气溶胶中TP的浓度为(49.3±30.6)ng·m^(-3),其中DP浓度为(15.5±10.4)ng·m^(-3),对TP的贡献为30.9%±11.0%.DP中以DIP占主导,其贡献平均约为60%.气溶胶中不同形态P的来源分析结果显示,夏季青岛气溶胶中P的来源复杂,受地壳源、人为源、生物质燃烧、农业施肥等多种源的共同影响.其中TP的38%来自土壤源的贡献,农业活动源和工业源的贡献分别为20%左右;DP中DIP主要受到农业活动源及燃烧源的影响,其贡献分别为51%和24%;DOP主要来源于土壤源及农业活动源,其贡献分别为41%和27%.观测期间,大气TP的干沉降通量为(51.7±31.7)μg·(m^2·d)^(-1),其中DP对TP干沉降通量的贡献为23.2%±8.2%.DP中DOP有重要贡献,约为DP干沉降通量的40%.DP的干沉降通量可支持黄海(0.5±0.3)mg·(m^2·d)^(-1)浮游植物碳的生产,对新生产力的贡献约为1%.

三门湾水体营养盐变化及其对人类活动的响应

我国沿海重点海湾水体富营养化与陆源输入和海湾开发活动密切相关,海湾特殊的弱交换水动力环境使得水体环境治理面临更为严峻的挑战,浙江省近年来实施陆域生态环境治理"千万工程"和海域"蓝色海湾整治"工程,陆域和海湾水环境提升显著。以浙江省第2大海湾三门湾为研究对象,对近30年三门湾海域水体营养调查监测数据进行对比分析,结合2019年9月在三门湾开展的流域-海域水体质量联合调查取得的54个流域水样、30个海域水样和6个雨水样的营养盐分析结果(NO_(3)^(-),NO_(2)^(-),NH_(4)^(+),PO_(4)^(3-)),分析了三门湾水体营养盐的空间分布特征和影响因素,分析营养盐长期变化特征和人类活动的影响。目前三门湾水体富营养化的问题依然突出,湾内海域DIN和DIP含量在0~439和18~59μg/L,平均值分别为233和37μg/L,河流DIN和DIP含量在77~1586和3~126μg/L,平均值分别为466和48μg/L。河流中氮、磷营养盐含量整体上呈现由上游到下游增长的趋势,其中农业生产对水体NH_(4)^(+)N、NO_(3)^(-)N影响大,城镇生活和工业生产排放对水体中NH_(4)^(+)N、NO_(2)^(-)N和DIP影响大。海域中氮磷营养盐的高值区主要分布在水体交换弱的港汊顶部和河流入海处,营养盐浓度呈现由近岸高值向外海逐渐降低的趋势,海水养殖是近岸营养盐的主要贡献者。三门湾水体营养盐在1987-2007年中处于持续增长趋势,2010年后随着海陆生态环境治理政策的实施,DIN和DIP呈现明显下降趋势,海湾水环境状况得到较大改善。