滇池沉积物磷污染与有机磷组成特征研究

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滇池是受人为活动影响十分显著的湖泊。自二十世纪五十年代以来,由于滇池周边经济的发展,大量的污染物质排入滇池,使滇池受到非常严重的污染。本文在野外调查的基础上,对滇池沉积物磷的污染状况与有机磷的活性、提取及有机磷化合物种类、含量的鉴别测定作了较为系统地研究。首先用柱状采样器在滇池采集了33个表层(0-1cm)样品,在湖心采集一柱状样品,切片获得13个垂直分层样品;对沉积物基本属性--含水率、有机质、pH、沉积物总磷的空间分布进行了调查研究:为了解沉积物磷的释放潜能,用形态分级逐步分离了铁磷、铝磷和钙磷等无机磷形态;针对不同稳定性的有机磷,用有机磷的分级提取获取了活性有机磷、中等活性有机磷和非活性有机磷的含量及分布规律,最后用31P-NMR光谱分析测定有机磷的组成。得到的主要结论如下: (1)含水率、有机质、pH、无机磷、总磷是沉积物的五个基本属性。对于表层样品,由于外源输入的影响,有机质在西北湖区最高,其余湖区较低:沉积物无机磷、总磷都表现出南北高、中间低的分布规律,最高处总磷含量达到13100mg/kg,平均浓度为2728mg/kg,沉积物磷污染严重;对于垂直分层样品,随着沉积物深度的增加,总磷与无机磷在0-15cm出现了急剧减少,在15-20cm有短暂的增加后,20-40cm继续缓慢减少的现象,说明近年来污染状况的加重;pH与总磷、无机磷的变化呈现出相反的变化规律,是影响沉积物磷积累的重要影响因素。无机磷是沉积物磷的主要组成部分,与总磷显著相关。 (2)无机磷形态包括铁磷(Fe-P)、铝磷(Al-P)和钙磷(Ca-P),表层沉积物中三者都呈现出了南北高、中间低的状况,Fe/AI-P含量相对较低,Ca-P在沉积物无机磷形态中占绝大部分,有机磷在外源输入严重的南北部均出现了一个浓度极高区:对于垂直分层样品,无机形态磷主要由Al-P和Ca-P组成,三种无机形态磷及有机磷都随着沉积物深度的增加表现出逐渐减小趋势,但有机磷浓度的最大值出现于表层下2cm处。从表层往下10cm,各形态无机磷及有机磷含量都显著下降,但在总磷中所占的比例保持相对的稳定;10cm以下,各磷形态含量维持比较稳定的状态,但Ca-P所占比例逐渐增加直至60%左右,铝磷逐渐减少至5%以下,向钙磷发生了转化。 (3)根据有机磷稳定性的差异,针对滇池33个表层沉积物样品,用有机磷分级提取法将其分为活性有机磷、中等活性有机磷和非活性有机磷。滇池沉积物中有机磷绝大部分为中等活性有机磷和非活性有机磷,二者在有机磷中所占的比例达到90%以上,NaHCO3提取活性有机磷所占比例不足10%;西北部和北部区域具有活性的有机磷(包括活性有机磷和中等活性有机磷)占总有机磷60%左右,而对于中部和南部具有活性的有机磷含量相对较低不足50%。排除滇池西北部外源污染严重的样品后,有机质与总磷、活性有机磷、中等活性有机磷以及非活性有机磷都表现出显著相关关系。沉积物活性有机磷、中等活性有机磷与NaHCO3提取无机磷均显著相关,说明二者具有潜在的生物有效性。 (4)以NaOH-EDTA为磷提取试剂进行液态31P-NMR分析,图谱中都出现了正磷酸盐、单酯、二酯、焦磷酸盐和多聚磷酸盐等有机磷化合物信号峰。沉积物有机磷以单酯和二酯为主,二者占总有机磷的90%以上。二酯有较高的活性,单酯相对稳定,单酯与二酯的比值(M/D)可作为外源输入的重要指标。垂直分层0-5cm样品正磷酸盐信号出现漂移现象,导致单酯信号的部分缺失。多聚磷酸盐自表层向下由28mg/kg逐渐减小至0.44mg/kg,酯类和多聚磷可以矿化成为无机磷,参与沉积物磷循环。
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