江湖关系变化对大型通江湖泊沉积物有机磷生物有效性影响研究

发布时间：2020-08-01 08:54

【摘要】：运用改进的Hedley连续提取法、酶水解技术、液相~(31)P-NMR法、紫外可见分光光谱法(UV-Vis)和红外光谱法(FT-IR)联合表征了2007年和2012年枯水期大型通江湖泊38个不同高程出露表层沉积物OP组分、结构、形态和生物有效性变化特征。以揭示因三峡水利工程运行以来,导致通江湖泊与长江的江湖关系发生变化,造成通江湖泊枯水期水位下降、低水位时间延长,沉积物出露时间提前和延长,进而对沉积物OP生物有效性影响;并探讨了江湖关系变化对沉积物OP潜在释放风险影响,以期为保护通江湖泊水质及生态环境治理提供理论依据。论文取得的主要结论如下:(1)通过液相~(31)P-NMR研究发现,通江湖泊沉积物磷组分呈正磷酸盐(Ortho-P)单酯磷(Monoester-P)DNA焦磷酸盐(Pyro-P)膦酸盐(Phosphonate)的含量大小特征,OP主要以Monoester-P和DNA为主;随着江湖关系的变化,通江湖泊2012年出露沉积物Biogenic-P含量较2007年含量呈增加趋势,两者存在显著差异(ANOVA,P0.05),高程分布上,Biogenic-P含量呈高程越高含量越高的趋势,且2012年各高程Biogenic-P平均含量都大于2007年;2012年通江湖泊沉积物各OP组分较2007年都呈增长趋势,其中2012年鄱阳湖沉积物中的Monoester-P、DNA和Phosphonate含量较2007年各增长了42%、25%和7%,洞庭湖各OP组分增长了127%、36%和2%。表明江湖关系变化引起的通江湖泊沉积物出露时间长短将会影响沉积物OP组分含量的变化,而由于沉积物OM、金属含量增加幅度及两个湖泊所处环境的不同导致两湖OP组分增长存在差异。(2)通过改进的Hedley连续提取法和酶水解技术研究发现,通江湖泊鄱阳湖沉积物各形态OP含量大小依次为:NaOH-OPNaHCO_3-OPH_2O-OPHCl-OP,洞庭湖沉积物各形态有机磷含量大小依次为:NaOH-OPHCl-OPNaHCO_3-OPH_2O-OP,通江湖泊沉积物各形态OP在高程分布上呈现高程越高含量越高的趋势,且随着江湖关系变化,2012年各形态OP含量都大于2007年各含量;沉积物各提取态OP中生物可利用性OP含量大小依次为:NaOH-OPNaHCO_3-OPH_2O-OP,不同形态OP提取液中所释放的正磷酸盐含量依次为APase+PDEase+PhytaseAPase+PDEaseApase,且各提取态OP可水解磷总含量均呈2012年2007年的变化趋势,其中H_2O-OP以生物有效性单酯磷为主要组成部分,NaHCO_3-OP和NaOH-OP以植酸磷为主,二酯磷主要分布于H_2O-OP和NaOH-OP中,随着江湖关系变化,H_2O-OP中的生物有效性单酯磷含量呈增加趋势,二酯磷和类植酸磷含量变化不明显,生物有效性增强;NaHCO_3-OP中的生物有效性单酯磷和类植酸磷含量都呈增加趋势,二酯磷变化较小,生物可利用性磷增多;NaOH-OP中的生物有效性单酯磷含量呈增加趋势,类植酸磷含量呈下降趋势,生物有效性增强。(3)随着江湖关系变化,各提取态OP中的A253/A203和A260呈增加趋势,E3/E4和E2/E3呈下降趋势,表明沉积物DOM结构变得复杂、分子量变大、芳香烃取代基增多和腐殖化程度增强以及沉积物OM变得相对稳定,导致沉积物OM含量增多,从而引起沉积物OP的增加;生物有效性单酯磷、二酯磷和类植酸磷作为H_2O-OP、NaHCO_3-OP和NaOH-OP中可被生物利用OP组分,随江湖关系变化,其含量都有不同程度的增长,这主要与江湖关系变化导致出露沉积物表层OM、金属含量、微生物数量、浮游植物数量和细菌代谢程度有关;2012年鄱阳湖表层沉积物各形态OP含量较2007年增加了35.6t,潜在释放OP的量为27.5t,占各形态OP增加量的77.24%;相对应的,洞庭湖各形态OP含量共增加了161.1t,潜在释放OP的量为67.2t,占比为41.7%,表明江湖关系变化导致沉积物OP潜在释放风险增加,加剧了湖泊水质恶化及湖泊富营养化风险。
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X524
【图文】：

通江湖泊鄱阳湖和洞庭湖沉积物采样点位图

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