太湖水华生消对磷迁移的影响

  近日，在国家自然科学基金等项目的资助下，河南大学地理与环境学院白秀玲教授团队博士研究生王杰华等人，对太湖水华暴发和衰亡期间沉积物、间隙水和上覆水中的磷开展了一系列研究，重点分析水华生消期间磷在沉积物、间隙水和上覆水中迁移的全过程，进一步提高对水华生消期间沉积物磷的释放过程和影响机制的认识，相关成果发表在国际知名环境类期刊Environmental Pollution。Environmental Pollution为环境科学与生态学领域中科院二区top期刊，影响因子8.071。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.118761

作者简介

白秀玲，通信作者，博士，河南大学地理与环境学院教授，博士生导师。从事富营养化湖泊污染过程、机理及效应研究，先后完成湖泊磷在沉积物-水界面的迁移转化过程、水体有机磷组成及转化、干湿交替作用对湿地土壤氮磷的影响等研究工作。主持国家自然科学基金青年项目和面上项目。以第一和通讯作者发表中文核心和SCI论文20余篇。

图文摘要

全文概要

本研究在太湖竺山湾进行了为期5个月(2016年6月-10月)的实地研究。研究表明，6月至8月属于水华暴发期，该期间沉积物TP含量持续增加。沉积物磷组成中是以NaOH-P为主，其含量以及沉积物IP、OP的变化趋势均与TP相似（图1）。利用薄膜扩散梯度技术获取的沉积物剖面上的活性P浓度及其在沉积物-水界面上的扩散通量在水华暴发期间显著增加，同时沉积物EPC₀显著高于上覆水体的PO₄^3--P浓度。探究其原因，水华暴发改变了水体DO和pH值，促进沉积物中生物有效磷库的分解，进而显著提高了沉积物固相颗粒物对间隙水中活性P的补充能力，随后活性P被间隙水强烈释放到上覆水体中，为水华暴发提供充足的磷源。9月至10月进入水华衰亡期，降解的藻类成为水体主要的磷源，死亡藻体中的磷被重新释放到沉积物和上覆水体中，导致沉积物TP、上覆水TP、TDP和PO₄^3--P浓度有所增加，因此，沉积物剖面上活性P浓度及其扩散通量急剧下降（图2）。

6月、9月和10月的DGT获取的沉积物活性P和Fe强烈耦合（图3），证实了该时期沉积物中Fe氧化还原驱动P释放机制。但在7月和8月份沉积物活性P和Fe发生解耦，这可能是受藻体分解、不稳定有机磷降解以及水华暴发引起的沉积物硫酸盐还原等综合影响的结果。

图1 竺山湾沉积物中不同磷形态的变化特征

图2 竺山湾沉积物-水界面活性P和活性Fe的释放通量

图3 竺山湾沉积物剖面中活性P和活性Fe的相关关系