围垦养殖对沉积物磷赋存形态的影响及其潜在释放风险评估

发布时间：2020-01-21 22:41

【摘要】：围垦养殖是滩涂开发的主要方式之一。研究围垦养殖对沉积物中磷赋存形态的影响,对揭示滨海湿地围垦养殖后沉积物内源磷释放以及潜在污染风险变化具有重要意义,同时为滨海湿地资源可持续利用提供基础依据。然而,目前关于围垦养殖塘沉积物磷赋存形态研究及其驱动机制的认识还比较匮乏。因此,本文以闽江河口为研究区,于2014年11月采集不同围垦年限养殖塘(3年和15年)与天然湿地(互花米草与裸滩)沉积物,测定沉积物磷形态和理化性质,并通过室内模拟实验,探讨围垦养殖的关键环境因素(水淹条件、上覆水磷酸盐(PO_4~(3-))浓度、曝气以及饵料添加)对沉积物磷赋存形态的影响。与此同时,通过野外调查,利用单因子标准指数(Si)和磷释放风险指数(ERI)综合分析围垦养殖塘沉积物磷污染程度及其潜在释放风险。主要研究结果如下：(1)闽江河口围垦养殖塘与天然湿地沉积物总磷(TP)含量分别介于640～3250和670～835 mg·kg-1,无机磷(IP)分别介于353～2318和395～512mg·kg-1,有机磷(OrgP)分别介于212-1085和218～354 mg-kg1,铁铝磷(Fe/AI-P)分别介于171～1239和193～236 mg·kg-1,钙磷(Ca-P)分别介于158～757和158～209 mg·kg-1,其TP均以IP为主,而在IP形态中以Fe/AI-P为主。总的看,围垦养殖3年,沉积物TP、Org P和IP含量没有显著变化,而围垦养殖15年后,TP、OrgP和IP均显著增加,增加的比例分别约为175.27%、126.29%和205.58%(p0.05); Fe/Al-P和 Ca-P变化更敏感,在围垦3年后均显著增加,其增加比例分别为40.08%和15.33%,且随围垦年限的延长而进一步增加,围垦15年后其增加比例分别高达262.10%和129.70%。此外,围垦养殖后,Fe/AI-P占TP比重略有增加,而Org P/TP和Ca-P/TP则呈下降趋势。(2)闽江河口湿地围垦养殖,尤其是围垦15年后,沉积物含水量、全碳(TC)、全氮(TN)、二价铁(Fe~(2+))以及二价铁/三价铁(Fe~(2+)/Fe~(3+))总体上显著增加,而容重和电导率(EC)则显著降低,粒径和pH没有明显变化。典范对应分析(CCA)结果表明,含水量、容重、EC、TC、N、Fe~(2+)等理化特征是围垦养殖塘与天然湿地沉积物磷赋存形态差异的重要驱动力,其中TP和IP受Fe~(3+)、TC和TN影响较大,Fe/AI-P受含水量、Fe~(2+)、总铁(Fe)和容重影响较大,Org P则与TC和TN相关关系较好,而Ca-P对EC、容重和含水量较为敏感。(3)室内模拟实验结果表明,水淹条件、饵料添加、上覆水PO_4~(3-)浓度-(PO_4~(3-)1≈ 0.01mg·L-1、PO_4~(3-)-2≈0.50 mg·L-1和PO_4~(3-)-3≈5.00 mg·L-1)和曝气对沉积物磷赋存形态的影响不尽一致。其中,上覆水PO_4~(3-)浓度对沉积物TP、IP和Fe/AI-P具有显著影响,为期180 d培养后,其含量均表现为PO_4~(3-)-1PO_4~(3-)-2PO_4~(3-)-3。而与培养初期相比,上覆水PO_4~(3-)-1条件下沉积物TP含量略有降低,IP和Fe/AI-P含量无显著变化,PO_4~(3-)2条件下TP和Fe/AI-P含量有所增加,而PO_4~(3-)-3条件下,TP、IP和P Fe/Al-P均显著增加,其增加比例分别约27.06%39.48%、31.56%～81.84%和71.35%～103.78%。上覆水曝气总体上促进了沉积物Org P矿化,180 d培养后,其含量显著降低,下降约22.49%～25.55%,同时,曝气促进上覆水中PO_4~(3-)向沉积物迁移,显著增加了沉积物IP和Fe/A1-P的含量。此外,饵料添加显著提高了沉积物TP、IP和PFe/Al-P含量,为期180 d培养后,分别增加了约41.61%、67.85%和109.83%,对Org P和Ca-P则无显著影响。(4)围垦养殖,尤其是围垦养殖15年后,沉积物磷吸附指数(PSI)显著降低,由天然湿地到围垦养殖15年,PSI约降低32.02%,这预示着沉积物对磷的缓冲能力减弱,释放潜力增加；而磷吸附饱和度(DPS)则显著增加,比天然湿地高出49.51%,表明沉积物表面吸附PO_4~(3-)的能力下降,从水体中吸附磷的量受限；Si由1.21上升到3.37,增加了178.51%,而ERI由10.99%上升到37.58%,增加了241.95%,Si和ERI说明围垦养殖后,沉积物磷污染程度加剧,而其潜在释放风险也显著增加。
【图文】：

海湾水,状况

图１－１邋２０１４年重要海湾水质状况逡逑Ｆｉｇ．レｌ邋Ｔｈｅ邋ｗａｔｅｒ邋ｑｕａｌｉｔｙ邋ｏｆ邋ｉｍｐｏｒｔａｎｔ邋ｇｕｌｆ邋ｉｎ邋２０１４逡逑－Ｉ邋－逡逑

地理位置,湿地,梅花,塔礁

５＇３６＂？１１９。４１＇５＂￡，，邋２５°５０＇４３＂￣２６°９＇４２＂Ｎ之间。区域内面积较大的滩涂湿地主要逡逑包括罐鱼滩、骗幅洲、浦下洲、道庆洲、塔礁洲、江口洲、橘园洲、六十份洲、雁逡逑行洲、长岸洲等洲滩湿地。其中德鱼滩湿地为闽江河口最大的天然洲滩湿地（图２－１邋），逡逑其位于闽江入海口，玻岐岛与长乐市潭头一文岭一梅花之间的梅花水道中，面积约逡逑为３１２０邋ｈｍ２（刘剑秋，２００巧，于２０１３年被确定为国家级自然保护区。逡逑Ｕ９？２５＇０＂Ｅ逦１１９°３０＇０＂Ｅ逦Ｈ沪巧＇（ＴＥ逦１１９？４０＊０＂Ｅ逡逑■逦？逦＿＿＿邋逦Ｉ逦Ｉ逦逦ｊ逦逦逡逑画－广产、、一气＾逦连江县（ｒ邋＾邋＿逡逑逦逦邋／邋／邋巧岐岛邋、巧逡逑Ｉ－邋／邋马腿邋户多－逡逑三二＾逦长ｒ逡逑图２－１研究区地理位置图逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｔｈｅ邋ｌｏｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｓｔｕｄｙ邋ｒｅｇｉｏｎ逡逑－１１－逡逑
【学位授予单位】：福建师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X714;X55

【相似文献】