【摘要】：磷是濱海濕地生產(chǎn)力的關鍵限制因素之一,有機磷是磷的重要組成部分。有機磷的礦化分解是濕地溶解性無機磷(DIP)的重要補充途徑,其轉(zhuǎn)化速率是決定濕地營養(yǎng)狀態(tài)和生產(chǎn)力的重要因素。本文以榮成天鵝湖濱海濕地為研究對象,通過采集不同季節(jié)、不同點位的表層(0~0.5 m)水樣和表層沉積物樣品,利用酶水解技術研究了天鵝湖水體和沉積物有機磷的生物有效性及其季節(jié)變化規(guī)律,通過相關性分析闡明了有機磷對濕地水質(zhì)和富養(yǎng)化水平的影響;同時利用底物催化法分析了水體和沉積物磷酸酶活性及其動力學特征,揭示了濕地有機磷的周轉(zhuǎn)動態(tài)和控制因素;最后分析了水體—沉積物界面磷的擴散通量,重點揭示了有機磷對濕地DIP的貢獻。得出的主要結論如下:(1)天鵝湖水質(zhì)為III~I V類水,天鵝湖已經(jīng)出現(xiàn)輕度富營養(yǎng)化。有機磷是天鵝湖水體總磷重要組成部分,其中溶解性有機磷(DOP)的含量為0.039~0.123mg/L,占水體TP的29%~74%,顆粒態(tài)有機磷(POP)的含量為0.011~0.073 mg/L,占水體TP的11%~25%。通過酶水解技術研究表明,24%~31%的DOP和41%~82%的POP是潛在的生物可利用磷。天鵝湖溶解性磷含量具有季節(jié)差異,其中溶解性總磷(DTP)和DOP遵循春夏高而秋冬含量低的特點,溶解性無機磷(DIP)遵循秋冬高而春夏含量低的特點。有機磷空間分布具有非均一性,DOP和POP主要分布在湖心區(qū)和河口區(qū)。相關性分析表明,DOP和酶水解有機磷(EHP包括Monoester-P和Diester-P)跟水體初級生產(chǎn)力和水體富營養(yǎng)化水平具有明顯的相關關系(P0.05),它們可以作為天鵝湖水質(zhì)和富營養(yǎng)化程度的代用指標。(2)天鵝湖沉積物有機磷含量為107.9~161.9 mg/kg,占沉積物總磷含量的25%~40%,其中37%~50%的有機磷是潛在的生物可利用磷。沉積物有機磷含量季節(jié)變化不明顯,沉積物EHP組分空間變化較大,其中磷酸單酯磷(Monoester-P)、二酯磷(Diester-P)主要集中在河口區(qū)和湖心區(qū),植酸磷(Phytic-P)集中在湖心區(qū)和入�？趨^(qū)。相關分析表明,沉積物有機磷是水體磷的重要來源,與水環(huán)境因子關系密切,在治理水體富營養(yǎng)化過程中,應該防止沉積物有機磷的分解礦化。(3)天鵝湖水體堿性磷酸酶活性、磷酸二酯酶活性、植酸酶活性活性分別為0.02~0.2 mg/(Lh)、0.02~0.1mg/(Lh)、0.2~0.3 mg/(Lh)。天鵝湖沉積物堿性磷酸酶活性、磷酸二酯酶分別為6.1~11.7 mg/(kgh)、2.1~9.7 mg/(kgh)。天鵝湖水體中Monoester-P、Diester-P和Phytic-P的周轉(zhuǎn)時間分別為0.2~5.9 h、7.0~37.6 h和3.9~7.7 h。沉積物中Monoester-P和Diester-P的周轉(zhuǎn)時間分別為0.1~0.2 h和0.1~0.3 h。(4)天鵝湖沉積物有機磷向水體的擴散通量為1.8~3.2 mg/(m2d),年均擴散通量為2.4 mg/(m2d)。有機磷對水體磷的年貢獻量為21.7~99.2 t/a,平均占總磷的52%。水體DOP的酶水解的速率為0.3~1.3 mg/(Ld),每天DIP的生成量是水體DIP的13.4~115.4倍,水體EHP對DIP的循環(huán)時間為0.0083~0.075d,沉積物有機磷的酶水解速率為124.8~271.2 mg/(kgd),每天對沉積物無機磷的貢獻為48%~96%,其沉積物EHP對沉積物無機磷的循環(huán)時間為1.0~2.1d。沉積物-水界面無機磷的擴散速率為0.0017~0.006 mg/(Ld),對水體DIP的周轉(zhuǎn)時間為4.0~21.2 d,沉積物-水界面無機磷的每天擴散量占水體DIP的9%~50%;沉積物-水界面有機磷擴散速率為0.0018~0.0064 mg/(Ld),對水體DOP的周轉(zhuǎn)時間為19.5~98.4d。沉積物-水界面有機磷的每天擴散量占DOP的2%~10%。研究結果表明,天鵝湖水體有機磷分解速率很快,可以快速補充水體溶解態(tài)無機磷,同沉積物-水界面交換相比,成為水體溶解態(tài)無機磷主要來源�？傊�,天鵝湖水體和沉積物中能被生物所利用的EHP含量非常高。在富營養(yǎng)化的防治過程中,應該重視EHP對水體富營養(yǎng)化的貢獻。在外磷負荷被控制后,內(nèi)源EHP循環(huán)供磷可能也是維持富營養(yǎng)化的重要過程之一。然而,內(nèi)源性有機磷的釋放受到磷酸酶、溫度、DIP、藻類等因素的控制,在富營養(yǎng)化治理過程中,應該從多角度,全方位防治有機磷的分解礦化。
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【學位授予單位】：中國科學院煙臺海岸帶研究所
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X524

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