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富营养化是当今世界面临的最严峻水环境问题之一,磷(P)是水体富营养化的关键限制性因子。目前,关于P在水生生态系统中的来源、迁移转化机制和生物可利用性研究仍然十分匮乏。近年来,磷酸盐氧同位素(δ18Op)作为一个新的潜在工具,被应用于水体(海洋、河流、湖泊)、土壤和沉积物P的来源判别及迁移转化机制研究,取得了重要进展。
本文选取中国富营养化湖泊的典型代表滇池作为研究对象,改进和完善了环境样品(土壤和沉积物)δ18Op分析前处理流程,在此基础上,研究了滇池沉积物及流域不同磷源样品的δ18Op组成;结合31P核磁共振波谱(31P-NMR)和酶水解技术,研究了滇池沉积物有机磷(Po)的化学组成及其生物可利用性。得出如下主要认识:
改进和完善了沉积物/土壤样品不同形态磷的δ18Op分析前处理流程。改进后的前处理方法,流程更为简便,且显著提高了样品回收率和杂质去除效率。
滇池沉积物生物可利用的无机P含量(H2O-P、NaHCO3-P和NaOH-P之和)范围从506.5mg?kg-1到1549.6mg?kg-1,占总磷的32.6%-58.8%(平均:41.7%),表明无机P有一个高的生物可利用性。
滇池同一点位沉积物不同形态P的δ18Op组成大小依次为:δ18Op(NaHCO3)>δ18Op(NaOH)>δ18Op(HCl)。不同P源的δ18Op均与沉积物δ18Op存在显著差异,表明滇池沉积物磷在沉积过程中经历了强烈的生物改造,产生了显著的同位素分馏。在这种情形下,δ18Op并不适于滇池P污染的来源判别。
藻类生物量更大的北湖湖区沉积物NaHCO3-P、NaOH-P的δ18Op值明显高于藻类生物量相对较小的南湖湖区沉积物。这一研究结果,为利用δ18Op技术研究滇池水体和沉积物P的生物利用途径和效率提供了一个潜在的新视角。
滇池沉积物Po主要以磷酸单酯、磷酸二酯、膦酸盐、焦磷酸盐、多聚磷酸盐等形式存在。NaOH-Po在碱性磷酸酶条件下可水解NaOH-Po的30%,在碱性磷酸酶+磷酸二酯酶条件下可水解NaOH-Po的50%,这表明,滇池沉积物Po在酶作用条件下中具有很高的活性,可能成为诱发藻类水华爆发的重要磷源。
δ18Op技术、酶水解技术与31P-NMR联合使用,有望成为定量研究富营养化湖泊P(特别是Po)迁移转化机制、生物利用效率与途径的重要工具。
本文选取中国富营养化湖泊的典型代表滇池作为研究对象,改进和完善了环境样品(土壤和沉积物)δ18Op分析前处理流程,在此基础上,研究了滇池沉积物及流域不同磷源样品的δ18Op组成;结合31P核磁共振波谱(31P-NMR)和酶水解技术,研究了滇池沉积物有机磷(Po)的化学组成及其生物可利用性。得出如下主要认识:
改进和完善了沉积物/土壤样品不同形态磷的δ18Op分析前处理流程。改进后的前处理方法,流程更为简便,且显著提高了样品回收率和杂质去除效率。
滇池沉积物生物可利用的无机P含量(H2O-P、NaHCO3-P和NaOH-P之和)范围从506.5mg?kg-1到1549.6mg?kg-1,占总磷的32.6%-58.8%(平均:41.7%),表明无机P有一个高的生物可利用性。
滇池同一点位沉积物不同形态P的δ18Op组成大小依次为:δ18Op(NaHCO3)>δ18Op(NaOH)>δ18Op(HCl)。不同P源的δ18Op均与沉积物δ18Op存在显著差异,表明滇池沉积物磷在沉积过程中经历了强烈的生物改造,产生了显著的同位素分馏。在这种情形下,δ18Op并不适于滇池P污染的来源判别。
藻类生物量更大的北湖湖区沉积物NaHCO3-P、NaOH-P的δ18Op值明显高于藻类生物量相对较小的南湖湖区沉积物。这一研究结果,为利用δ18Op技术研究滇池水体和沉积物P的生物利用途径和效率提供了一个潜在的新视角。
滇池沉积物Po主要以磷酸单酯、磷酸二酯、膦酸盐、焦磷酸盐、多聚磷酸盐等形式存在。NaOH-Po在碱性磷酸酶条件下可水解NaOH-Po的30%,在碱性磷酸酶+磷酸二酯酶条件下可水解NaOH-Po的50%,这表明,滇池沉积物Po在酶作用条件下中具有很高的活性,可能成为诱发藻类水华爆发的重要磷源。
δ18Op技术、酶水解技术与31P-NMR联合使用,有望成为定量研究富营养化湖泊P(特别是Po)迁移转化机制、生物利用效率与途径的重要工具。