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。

种养凤眼莲条件下pH值对底泥中不同形态磷释放的影响

[目的]种养凤眼莲条件下,通过定期调节上覆水pH值,对底泥中不同形态磷释放的趋势进行研究,为凤眼莲生态修复技术的更广范应用提供科学依据。[方法]采用圆柱型聚氯乙烯(PVC)桶模拟法,通过84 d种养凤眼莲模拟试验,研究底泥中不同形态磷的消减趋势及其对总磷释放的贡献。[结果]凤眼莲生长条件下,随pH值升高底泥总磷释放量呈增加趋势,上覆水总磷浓度减少量呈降低趋势。在弱酸性和中性偏碱条件下,凤眼莲吸收磷是底泥释放磷素的主要去向,分别占底泥总磷释放量的58.9%和69.7%。其中:弱酸性条件下,铁锰螯合态磷(BD-P)是对底泥总磷释放贡献最大的磷形态;中性偏碱条件下,铁铝氧化物结合态磷(NaOH-rp)和聚磷酸盐(NaOH-nrp)是对底泥总磷释放贡献较高的磷形态。而碱性条件下,不同形态磷对底泥总磷释放均呈正贡献,其中:钙磷(HCl-P)和活性磷(NH4Cl-P)对总磷释放的贡献较其他不同形态磷最小。[结论]本试验条件下,提高上覆水pH值对促进太湖底泥总磷的释放效果较为显著。碱性条件下,各磷形态对总磷释放均表现为正贡献;而弱酸性和中性偏碱条件下,不同形态磷对总磷释放的贡献存在差异。

黄河中下游流域典型湿地沉积物中不同形态磷的分布特征

为探讨黄河中下游流域典型湿地沉积物中不同形态磷的分布特征,选择河南省新乡市陈桥湿地中11种具有代表性的样地(4种为核心区,7种为缓冲区)作为研究对象,对各样地不同土层不同形态磷的分布特征进行了分析。结果表明,11种样地沉积物中各形态无机磷含量表现为铁铝结合态磷>钙结合态磷>可还原态磷>弱吸附态磷;核心区沉积物中弱吸附态磷的平均含量为3.5 mg/kg、可还原态磷的平均含量为11.6 mg/kg、铁铝结合态磷的平均含量为276.9 mg/kg、钙结合态磷的平均含量为165.2 mg/kg,缓冲区沉积物中弱吸附态磷的平均含量为3.4 mg/kg、可还原态磷的平均含量为8.6 mg/kg、铁铝结合态磷的平均含量为255.7 mg/kg、钙结合态磷的平均含量为203.9 mg/kg;弱吸附态磷大部分集中在沉积物浅层,还原态磷和铁铝结合态磷大部分集中在沉积物深层,而钙结合态磷在沉积物浅层和深层均匀分布。