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磷是海洋生态系统中物质循环和能量流动的重要参与者,是生物生长所必需的生源要素之一,海洋中的磷主要是存在于沉积物中,水体中和沉积物的磷会发生迁移转化和相互交换作用,这种作用受到磷的赋存形态的影响很大。因此,研究沉积物中磷的赋存形态对于了解沉积物—水界面磷的交换和补充机制等方面有着十分重要的意义。在磷的众多形态之中,只有有部分形态的磷才能够被海洋生物所利用,这种生物有效磷能够被生物吸收转化,在维持海洋生态系统物质循环和营养供给过程中扮演着重要角色。生物有效磷能够从沉积物中释放到水体中来,对于水体富营养化现象有着重要的预警作用。因此,通过对磷的赋存形态的研究,分析磷的生物有效性,研究水体中磷的吸附容量,评估沉积物中磷的潜在释放风险,这对于有效调节海洋中磷的变化情况,保护海洋生态环境有着重要意义。本文于2016年10月和2017年5月对江苏省连云港市海州湾海域进行了两次调查,以表层沉积物和柱状沉积物为主要研究对象,采用改进后的SEDEX法对沉积物中磷的赋存形态进行研究,分析了海州湾调查区域中可被生物所利用的磷,指出了该海域的生物有效磷的组分,同时对沉积物中磷的释放风险进行了评估,现得出以下主要结论:(1)2016年10月海州湾表层沉积物中总磷的浓度变化范围为0.3400.445mg/g,无机磷的浓度变化范围为0.2710.350mg/g。海州湾的潮流流向为西南—东北方向,流速由北向南逐渐减弱,这就使得陆源输入的磷难以及时地向外海输出,造成了总磷和无机磷呈现出了湾内向湾外含量逐渐降低的水平变化趋势。采用改进后的SEDEX法对沉积物中磷的赋存形态进行研究,研究结果显示:本次调查海域Fe-P、ACa-P、DAP和OP的浓度变化范围分别是0.0030.055mg/g、0.0500.105mg/g、0.1920.236mg/g和0.0510.088mg/g,其中Fe-P和OP的水平变化趋势为近岸高、远岸低,在对沉积物粒径的分析过程中发现,近岸海域中粘土级沉积物含量要高于远岸,所以Fe-P和OP的平面分布特征与不同粒径沉积物的分布是有一定关联的;ACa-P的水平变化趋势为由近及远、浓度由高至低,而DAP则表现出了相反的分布特征,有学者指出,DAP主要存在与粒径较大的颗粒物中,本次调查中DAP的分布情况与较大粒径沉积物的分布情况也发现了较好的一致性。(2)2016年10月海州湾调查海域共选择了5个站位采取了柱状沉积物,研究结果显示:各站位总磷的垂直平均浓度及顺序为:RA5(0.549±0.004mg/g)>RA4(0.486±0.003mg/g)>RA3(0.436±0.004mg/g)>RA9(0.427±0.003mg/g)>CA2(0.395±0.004mg/g),总磷的垂直变化情况为从上至下,浓度轻微增加,这可能是和在鱼礁区实施的人工鱼礁投放措施以及海水养殖等活动有关,无机磷的垂直浓度和总磷的垂直浓度大体上是同步变化的。在本次调查的各站位,TP中以IP为主,在IP中又以DAP为主要形式。(3)通过对沉积物中生物有效磷(BAP)的研究发现,本研究海域表层沉积物中的BAP浓度变化为0.0690.143mg/g,平均浓度为0.092mg/g;BAP在TP中所占的百分比为19.45%32.66%,平均百分比为24.170%,表层BAP含量分布大致呈现近岸高、远岸低的趋势。柱状沉积物的BAP浓度范围为0.0620.217mg/g,在TP中所占的百分比为16.11%43.54%,鱼礁区(RA)处站位各层沉积物中BAP/TP值总体上大于对照区(CA),这说明了人工鱼礁的投放对沉积物与水体中磷的交换过程具有一定的促进作用。柱状沉积物中BAP总体上表现为由上至下逐渐递增、然后又逐渐递减的的变化趋势,本研究认为这种变化特征主要是受到Fe-P和OP的影响。(4)通过对2016年10月(秋季)和2017年5月(夏季)两次调查中的表层沉积物进行磷的释放风险评估,研究结果显示:秋季调查中采集的表层沉积物PSI的变化范围为99.58199.39[mgP*(100g)-1]*[μmol/L]-1,平均值为152.55[mgP*(100g)-1]*[μmol/L]-1;夏季调查中采集的表层沉积物PSI的变化范围为130.29198.57[mgP*(100g)-1]*[μmol/L]-1,平均值为169.20[mgP*(100g)-1]*[μmol/L]-1。从时间分布上来看,夏季的PSI略高于秋季,这可能和夏季有足够的光照时间和温度利于水生植物的生长有关;从空间分布上来看,两次调查中PSI的水平分布情况大体上均表现出近岸高,远岸低的趋势,且最小值出现在调查区域的中心站位。(5)秋季调查中采集的表层沉积物DPS的变化范围为23.118%34.289%,平均值为29.307%;夏季调查中采集的表层沉积物DPS的变化范围为25.545%42.135%,平均值为33.102%。从时间分布上来看夏季的DPS要高于秋季;从空间分布上来看,两次调查的DPS分布情况基本表现为由湾内向外先增大后减小的趋势,且在调查区域的中心站位有最大值。本次调查中海州湾海域的DPS值较高,这可能与海底植被较少有一定关系,同时也说明该海域表层沉积物可能是“磷源”。(6)2016年10月磷释放风险指数(ERI)的变化范围为11.59%34.18%;2017年5月磷释放风险指数(ERI)的变化范围为12.86%32.34%。从水平分布上来看,两次调查结果的平面分布基本均呈现出湾内高于湾外的趋势,而且最高值均出现在离岸较近的区域;从时间上来看,秋季的ERI值要高于夏季,说明秋季的水体环境更有利于沉积物中磷的释放。从整体上来看,两次调查的研究结果大部分显示海州湾表层沉积物的磷释放风险为中度风险。