太湖水體有機磷組成空間分布及與水環(huán)境關(guān)系.pdf

1、有機磷作為水體磷的主要組成部分,在水生生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。加強水體有機磷組成的空間分布及其與環(huán)境因子之間關(guān)系研究,對于加深認識水體磷的生物地球化學循環(huán)和磷在湖泊富營養(yǎng)化中的作用具有重要意義。本文以典型富營養(yǎng)化湖泊——太湖作為研究對象,在確定富集水體有機磷最優(yōu)方案的基礎上,利用31磷核磁共振技術(shù)(31P-NMR)系統(tǒng)分析太湖水體有機磷的組成特征;并借助ArcGIS10.0的空間分析模塊反映太湖水體有機磷組成的空間分布特征;最后,利用

2、 SPSS17.0的相關(guān)分析方法研究水體有機磷組成與水環(huán)境因子之間的關(guān)系。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)采用不同體積的太湖水進行模擬實驗,從pH值、提取劑的選擇、鋁鹽的添加量和鋁鹽的添加方式等幾個因素考慮,最終確定了水體溶解態(tài)有機磷最優(yōu)富集方案:通過比較pH值在3、4、5、6、7、8和9條件下鋁鹽對水體磷的沉淀率,結(jié)果顯示pH為6~7時鋁鹽對水體磷的沉淀率較高;分別采用1MNaOH、1MNaOH+0.1MEDTA、1MNaOH+0

3、.05MEDTA、0.5MNaOH、0.5MNaOH+0.1MEDTA和0.5MNaOH+0.05M EDTA震蕩提取絮狀沉淀物,通過比較提取率,確定最佳的提取劑為0.5M NaOH+0.1M EDTA;分別在小體積250mL水樣中添加0.1、0.2和0.3g的鋁鹽和大體積20L水樣中添加1、2、3和4g的鋁鹽,結(jié)果發(fā)現(xiàn)250mL水樣添加0.3g鋁鹽和20L水樣添加3g鋁鹽時的沉淀率最高;將鋁鹽的添加方式分為一步(20L水樣中添加3g鋁

4、鹽)和兩步添加(20L水樣中先添加1.5g鋁鹽,24h后再加入1.5g鋁鹽),通過有機磷組成圖譜的比較,結(jié)果發(fā)現(xiàn)一步添加鋁鹽的圖譜效果最好。
　　(2)太湖水體溶解態(tài)有機磷主要分布于污染嚴重的太湖西北部,而水質(zhì)相對較好的東太湖分布較少。溶解態(tài)有機磷主要由磷酸單酯、磷酸二酯和膦酸鹽組成。磷酸單酯的含量范圍在0.799~7.03μg/L之間,主要集中于竺山灣和太湖西區(qū),呈西北-東南方向遞減,東太湖的含量最低;磷酸二酯的含量范圍在0.0

5、69~2.942μg/L之間,主要分布于梅梁灣北部的五里湖區(qū),而梅梁灣和竺山灣的交界處和東太湖南側(cè)的磷酸二酯的含量最低;膦酸鹽的含量范圍為0.066~1.482μg/L,其中梅梁灣、竺山灣及太湖西岸的含量最高,而東太湖的含量最低;多聚磷只在樣點13、14和20處檢測到,其含量分別為0.298、0.628和0.291μg/L,主要分布在東太湖的西部和太湖的西南端。
　　(3)太湖水體顆粒態(tài)有機磷主要分布在太湖北部的竺山灣和西部沿岸湖

6、區(qū)。其主要組分是磷酸單酯、磷酸二酯。磷酸單酯的含量范圍為0.615~6.506μg/L,主要分布在竺山灣北部,其次是湖心和南湖區(qū),而太湖東側(cè)和太湖西岸的含量低;磷酸二酯的含量范圍是0.095~2.639μg/L,主要分布于太湖西岸、西山西側(cè)和東太湖西側(cè),在東太湖和胥口灣未檢測到;膦酸鹽在樣點3、6、7、10、11、16和21的含量分別是0.67、1.553、0.311、0.226、0.137、0.158和0.287μg/L,除了南太湖和

7、竺山灣未檢測到,其它湖區(qū)均有分布;多聚磷在樣點1、5、7、14、16和17的含量分別是0.058、0.373、0.622、0.215、0.412、0.545μg/L,主要分布在梅梁灣和竺山灣的交界處及胥口灣的東側(cè),在東太湖和太湖西側(cè)未檢測到。
　　(4)溶解態(tài)和顆粒態(tài)磷酸單酯與TN、DTN、TP、DTP、PO43-、COD、葉綠素a和TLI的相關(guān)關(guān)系顯著(顯著水平α=0.01)。磷酸單酯與環(huán)境因子之間存在著密切的聯(lián)系,且這種關(guān)系與

8、其形態(tài)無關(guān)。而溶解態(tài)磷酸二酯與上述指標均不相關(guān),顆粒態(tài)磷酸二酯與TN、DTN、TP、COD和TLI在α=0.01水平上顯著相關(guān),與DTP、PO43-和葉綠素a在α=0.05水平上顯著相關(guān),由此可見溶解態(tài)磷酸二酯比顆粒態(tài)穩(wěn)定,幾乎不受外界環(huán)境因子的影響。溶解態(tài)膦酸鹽與TN、DTN、TP、DTP、PO43-、COD和葉綠素a在0.01的顯著水平上相關(guān),與 TLI的相關(guān)關(guān)系顯著(顯著水平α=0.05)。上述表明磷酸單酯和溶解態(tài)膦酸鹽是潛在的生

9、物有效磷,積極參與了水體磷的循環(huán),與湖泊的營養(yǎng)水平密切相關(guān)。
　　(5)溶解態(tài)有機磷組分中磷酸單酯與膦酸鹽在α=0.01的顯著水平下的相關(guān)系數(shù)是0.727,磷酸二酯與單酯和膦酸鹽均不相關(guān)。顆粒態(tài)有機磷組分中的磷酸單酯與二酯的相關(guān)系數(shù)是0.599(顯著水平α=0.01)。表明顆粒態(tài)磷酸酯類間磷的轉(zhuǎn)化比溶解態(tài)的更明顯。溶解態(tài)單酯與顆粒態(tài)磷酸單酯和二酯均在α=0.05水平上顯著相關(guān);溶解態(tài)磷酸二酯和顆粒態(tài)磷酸單酯的相關(guān)系數(shù)是0.324,