水深梯度对湖滨带芦苇根际有机磷的组成与转化规律的影响文献综述

 2023-01-15 05:01

1 国内外沉积物有机磷研究进展

近几十年来,国内外学者围绕湖泊富营养化开展了一系列研究,在富营养化发生机制、防治理论与技术等方面取得了诸多重大进展。磷是湖泊生态系统中初级生产者的重要营养元素,同时也是导致湖泊富营养化的关键因子(Carpenter, 2008);作为湖泊水体营养库的沉积物中磷对上覆水体有重要影响,然而经典的沉积物铁磷控制模式面临着诸多的挑战,沉积物磷释放过程可能存在着铁磷-有机磷混合控制模式。对于湖泊来说,磷的来源组要分为两部分,一是内源,二是外源,而外源是主要来源,包括工业及农业废水和生活污水等经地表和地下径流流入湖泊,而作为其中重要组成部分的无机磷在人们的研究下已经逐步地被人们所了解认识,然而作为磷家族中另一重要成员有机磷在水体中的组成,转化与分布,却还未被人们充分了解,有机磷作为大多数水体,尤其是湖泊中沉积物磷的主要组成部分,其比例更是远远超过无机磷,是湖泊中活性磷再生前的主要来源,沉积物有机磷组成和转化过程受外部环境因素和生物作用等影响,矿化作用异常活跃。沉积物中有机磷降解过程主要包括水解过程和酶促生物降解过程两个方面。水解过程主要受沉积物中O2、Eh、、pH、温度等因素制约,矿化过程相对缓慢效率较低(Gu et al., 2008)。所以,对其研究的意义非常重大。随着近年来科学技术的发展,尤其是液相31P核磁共振(31P-NMR)技术的发展,为深入了解水体中沉积物中有机磷的组成分析提供了强有力的保障。通过对文献的搜集整理与阅读,发现人们已经开始逐渐地走进了有机磷的世界,已经对有机磷的迁移转化[2]以及湖泊沉积物中磷的空间分布[3]进行了研究,也对核磁共振技术在水体沉积物中有机磷的检测与分析方面的应用方法技术[4]进行了研究,也对部分重要湖泊进行了有关磷的研究,其中有巢湖沉积物中磷形态及其吸附行为的垂直变化[5]和爱护滨岸带芦苇区沉积物中磷的特征[6]进行了研究,但研究还尚处于初级阶段,仅仅限于部分湖泊。

2. 有机磷的分析研究进展

随着科学技术和研究水平的提高,有机磷的检测方法也在逐步完善,其中有机磷测定方法包括:比色分析发,酶解法,核磁共振技术,气相、液相与质谱联用法,X-射线荧光光谱法等。虽然以上这些方法都有测定有机磷总量与具体组成的功能,但比色分析法只能得到有机磷的总量,无法获知有机磷的组成及结构,并且对于聚合态无机磷来说和有机磷的性质相似,会给实验带来误差。而酶解法虽然可以反应样品中有机磷的水解特性及生物利用性,但与31P-NMR技术相比,酶解法不能将样品中所有有机磷进行分类。而气相、液相与质谱联用法虽然对样品的破坏性较小,分析速度较快,但是该技术所检测出来的有机磷种类相对较小,并且前处理方法对人体伤害较大。而X-射线荧光光谱法虽然具有制样简单,非破坏性,分析速度快,重现性好等特点,但是需要解决的问题也是很多的,包括:标准物质共同建立分析曲线,背景扣除,谱线重叠,基体效应的校正等。而在核磁共振技术中,31P自旋量子数为1/2,天然丰度为100%.其原子核在自旋过程中核外电子云呈均匀的球形分布,核磁共振谱线较窄,信号较强,故而核磁共振技术由于样品处理简单,样品分析完全等优点而被广泛应用。而本次试验就是采用的核磁共振技术。

3本研究的目的

通过化学形态分级等技术,考察典型湖区芦苇在不同生长阶段根际沉积物无机磷与有机磷的结合形态及其变化,结合有机磷组成特征,揭示芦苇根际沉积物有机磷组分之间、以及有机磷与无机磷之间转化的一般规律。

4研究意义

利用近自然状态下的室内湖泊湿地模拟系统,系统研究芦苇根-沉积物界面环境因子和生物因子对有机磷转化规律的影响,有可能揭示典型湖滨带芦苇根际有机磷转化机制,对其系统的探讨将弥补相关领域的不足。

5 本研究拟采用的研究方法及技术手段

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