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长江中下游地区浅水湖泊生源要素的生物地球化学循环一、本文概述Overview of this article本文旨在深入探讨长江中下游地区浅水湖泊生源要素的生物地球化学循环。
长江中下游地区作为中国的重要经济和文化中心，其浅水湖泊生态系统对于区域生态环境和经济发展具有至关重要的影响。
本文将对这一区域内浅水湖泊中的生源要素（如碳、氮、磷等）的生物地球化学循环过程进行系统的阐述和分析。
This article aims to explore in depth the biogeochemical cycles of biogenic elements in shallow lakes in the middle and lower reaches of the Yangtze River. As an important economic and cultural center of China, the shallow lake ecosystem in the middle and lower reaches of the Yangtze River has a crucial impact on the regional ecological environment and economic development. This article will systematically elaborate and analyze the biogeochemical cycling process of biogenic elements (such as carbon, nitrogen, phosphorus, etc.) inshallow lakes in this region.我们将概述长江中下游地区浅水湖泊的基本特征，包括湖泊的水文条件、生态环境和生源要素的分布状况。
在此基础上，我们将深入探讨这些湖泊中生源要素的生物地球化学循环过程，包括生源要素的输入、转化、输出和积累等关键环节。
天鹅湖沉积物对磷的吸附动力学及等温吸附特征引言：天鹅湖是一个美丽的风景区，吸引着众多游客前来游玩。
然而，由于人为活动和自然因素，湖泊经常受到磷的污染，影响生态环境。
因此，了解天鹅湖沉积物对磷的吸附动力学及等温吸附特征是十分重要的。
正文：一、天鹅湖沉积物吸附磷的动力学天鹅湖沉积物对磷的吸附动力学是指磷在沉积物中的吸附速度和吸附量随时间的变化。
研究表明，随着吸附时间的延长，天鹅湖沉积物中的磷吸附速率逐渐减缓，直至达到平衡。
其吸附速率和吸附量的图像呈现出典型的“S”型曲线，这说明天鹅湖沉积物对磷具有较高的吸附性能。
二、天鹅湖沉积物等温吸附特征天鹅湖沉积物等温吸附特征是指在一定温度下，沉积物对磷的吸附量与磷浓度关系的曲线。
Gibbs等温吸附曲线的研究表明，天鹅湖沉积物的吸附磷能力与磷的初始浓度有关。
当磷浓度很低时，天鹅湖沉积物的吸附能力很弱，其吸附曲线呈现出菜单型态。
然而，当磷浓度达到一定值时，曲线呈现“倒U”型态，这表明天鹅湖沉积物的磷吸附能力达到了最大值。
结论：天鹅湖沉积物对磷具有较高的吸附性能，其吸附能力与磷的初始浓度呈现出“倒U”型态。
这些发现对于保护湖泊生态环境，预防磷污染，具有重要的实际应用价值。
总结：磷污染是困扰湖泊生态环境的一个严重问题，因此研究湖泊沉积物对磷的吸附动力学及等温吸附特征具有重要的价值。
天鹅湖作为一个著名的旅游景点，通过研究其沉积物的吸附特性，不仅能为湖泊生态环境的保护提供参考，还将有助于加强人们对自然生态环境保护的意识。
《基于湖区差异的磷形态特征》篇一一、引言湖泊作为地球上重要的生态系统之一，其生态环境保护及治理一直是环境科学研究的热点。
磷作为湖泊生态系统中的重要元素，其形态特征对湖泊的水质、生态平衡及环境质量具有重要影响。
本文以湖区差异为背景，针对不同湖区中磷的形态特征进行探讨，旨在揭示不同湖区中磷的形态特征差异及其影响因素，为湖泊的生态保护与治理提供理论支持。
二、湖区差异与磷形态特征1. 湖区差异湖区差异主要表现在地理位置、气候条件、水体类型、生物群落等方面。
不同湖区由于地理位置和气候条件的差异，导致水体中营养物质的输入和输出存在差异，进而影响湖泊的生态环境。
此外，不同类型的水体（如淡水湖、咸水湖等）在物理化学性质上存在差异，也会对磷的形态特征产生影响。
2. 磷形态特征磷在湖泊中的形态特征主要表现在溶解态磷和颗粒态磷两个方面。
溶解态磷包括正磷酸盐、缩合磷酸盐等，而颗粒态磷则主要以颗粒物、底泥等形式存在。
不同湖区中，由于水体性质、生物活动等因素的影响，磷的形态特征存在差异。
三、不同湖区中磷的形态特征分析1. 淡水湖区淡水湖区中，由于水体流动性较好，溶解态磷占比较大。
同时，由于生物活动的影响，部分溶解态磷会转化为颗粒态磷。
此外，受人为活动的影响，如农业排放、城市污水等，也会使淡水湖区中的磷含量升高。
2. 咸水湖区咸水湖区中，由于水体盐度较高，溶解态磷的比例相对较低。
同时，由于咸水湖区中生物种类较少，生物活动对磷形态的影响较小。
然而，受地质因素和海洋输入的影响，咸水湖区中的磷也可能存在较大的变化。
3. 其他湖区其他类型的湖区（如沼泽湖、人工湖等）中，由于环境条件和水体性质的差异，磷的形态特征也会有所不同。
例如，沼泽湖中的底泥磷含量较高，而人工湖中的磷含量则受人为活动影响较大。
四、影响因素及作用机制1. 自然因素自然因素主要包括地理位置、气候条件、水体类型等。
这些因素会影响湖泊的营养物质输入和输出，进而影响磷的形态特征。
湖泊中磷的循环与沉积作用
东野脉兴
【期刊名称】《化工矿产地质》
【年(卷),期】1996(000)004
【摘要】地壳存在大量微溶性磷酸盐矿物，是湖泊中无限的磷源。
中国云南省的滇池周围分布着大量早寒武世梅树村期磷块岩，其可溶性大于内生磷灰石，因此滇池湖水中磷的浓度提高，达０．０４￣０．３８ｍｇ／Ｌ，是一般湖水磷浓度的４￣１０倍。
藻类与细菌在滇池大量繁殖，摄取磷等营养物质，死亡后又被分解生成可溶性颗粒有机磷，磷质又返回湖水中，而那些分解后的水溶部分、不易分解的顽性组分或者不能为后来的生物所利用的组分，形成泥状沉
【总页数】1页(P258)
【作者】东野脉兴
【作者单位】化学工业部化学矿产地质研究院
【正文语种】中文
【中图分类】P512.3
【相关文献】
1.云南滇池微生物对磷循环与沉积作用的实验研究 [J], 东野脉兴;樊竹青;张灼;夏学惠;田升平;周建民
2.海洋中磷的循环与沉积作用 [J], 东野脉兴
3.浅水湖泊磷素地球化学循环研究进展 [J], 姚莉
4.湖泊中磷循环及其生态健康效应的模拟研究 [J], 徐福留
5.某城市湖泊中磷的循环特征及富营养化发生潜势 [J], 周启星;俞洁;陈剑;林海芳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
浅水湖泊内源磷释放及其生物有效性——以太湖、巢湖和龙感湖为例浅水湖泊内源磷释放及其生物有效性——以太湖、巢湖和龙感湖为例引言水体中的磷是湖泊生态系统中的关键营养元素之一，它在湖泊营养循环中发挥着重要作用。
然而，浅水湖泊中内源磷的释放过程及其生物有效性仍存在许多未知之处。
本文以中国三大浅水湖泊之一的太湖、巢湖和龙感湖为例，探讨了这些湖泊中内源磷释放的原因及其对湖泊生态环境的影响。
一、太湖的内源磷释放及其生物有效性太湖是中国最大的淡水湖泊之一，也是内源磷释放研究的重要对象之一。
太湖水域的内源磷主要来自于富营养化的水体底泥。
研究表明，太湖底泥中富集了大量的磷，当湖泊发生水体垂直混合或风浪作用时，底泥中的磷会释放到水体中，形成内源磷。
太湖内源磷的释放具有季节性特点，主要发生在夏季和秋季，这是因为这两个季节湖泊的水温较高，湖水垂直混合较为剧烈，促使底泥中的磷释放。
太湖内源磷的释放对水体中悬浮藻类的生物量、种类和群落结构有一定影响，这是因为磷是藻类生长所需的关键营养元素之一。
二、巢湖的内源磷释放及其生物有效性巢湖位于中国安徽省，也是富营养化湖泊研究的典型水域之一。
巢湖水库的养殖业发展迅速，而养殖废水中富含大量的磷。
其他的磷污染物也是巢湖内源磷的重要来源之一。
研究发现，巢湖内源磷的释放主要发生在湖泊水位升降、沉积物搅动以及流入巢湖的河流水体的冲击作用下。
巢湖内源磷的释放对湖泊的营养状况有着显著影响，导致湖泊水体富营养化现象的加剧。
此外，巢湖内源磷的释放还会威胁湖泊生物多样性，导致水生植物和浮游动物的丰富度和分布范围发生变化。
三、龙感湖的内源磷释放及其生物有效性龙感湖位于中国江苏省，是一个典型的城市湖泊，也是内源磷释放的研究热点之一。
龙感湖的内源磷主要来自于降雨和流入湖泊的污水。
研究表明，龙感湖水体中的内源磷释放主要发生在雨季和高水位期间。
降雨水会冲刷城市地表的污物，引入湖泊中，污水中富含的磷也是龙感湖内源磷的重要来源。
沉积物中微量元素的地球化学特征地球上的沉积物扮演着记录地质历史和探索地球化学特征的重要角色。
其中，微量元素作为其组成部分之一，在地球化学过程中扮演着重要的角色。
本文将探讨沉积物中微量元素的地球化学特征，包括其分布、来源和影响。
一、微量元素的分布微量元素广泛存在于各种类型的沉积物中，包括海洋沉积物、湖泊沉积物以及河流沉积物。
这些微量元素的存在形式可以是溶解态、胶体态和颗粒态。
其中，溶解态的微量元素更容易被生物吸收和转运，胶体态的微量元素则容易随着水流迁移和沉积，而颗粒态的微量元素则随着颗粒的沉积而固定在沉积物矩阵中。
二、微量元素的来源微量元素可以来自多种源头，包括地壳、大气、河流和生物活动。
地壳是微量元素最主要的来源之一，其中含有丰富的微量元素矿物。
大气中的微量元素则来自于大气沉降和火山喷发等过程。
河流水体中的微量元素主要来自于母岩的风化和溶解过程，随着河流的流动被携带到海洋中。
此外，生物活动也是微量元素的重要来源，生物体能够吸收和富集微量元素，并通过死亡和沉降进入沉积物中。
三、微量元素的地球化学过程沉积物中微量元素的存在不仅受到来源的影响，还受到地球化学过程的影响。
其中，主要的地球化学过程包括沉积作用、迁移和转化。
沉积作用是指微量元素从水体中转移到沉积物中的过程，其中包括颗粒沉降、随水流迁移和生物富集等过程。
迁移是指沉积物中微量元素的再循环过程，受到水体和岩石的影响。
转化是指微量元素在沉积物中的物质转化过程，包括溶解和复合物形成等。
四、微量元素的环境影响微量元素的存在对环境具有重要影响。
一方面，微量元素可以作为环境污染物导致生态系统的破坏。
例如，重金属微量元素污染会引起水生生物的毒性作用，破坏生态平衡。
另一方面，微量元素也可以作为环境指示物用于环境变化的研究。
例如，微量元素在沉积物中的分布可以用于解释古环境变化和气候演化的过程。
综上所述，沉积物中微量元素的地球化学特征表现出其分布、来源和地球化学过程的特点。
浅水湖泊沉积物中磷的地球化学特征朱广伟,高 光,秦伯强,张 路,罗潋葱(中国科学院南京地理与湖泊研究所,江苏南京 210008)摘要:对太湖不同污染状况和生态系统状况的湖区沉积物中磷的地球化学形态及其分布进行了研究。结果发现,沉积物的理化性质和磷的化学形态一般都在表层下深5～15cm发生明显的转折;草型湖区、藻型湖区、开阔湖面的大湖区沉积物的理化性质、间隙水中的磷浓度及沉积物中磷的形态存在较大的差异。东太湖沉积物间隙水磷浓度和交换态磷含量都显著低于其他湖区;风浪扰动相对剧烈的开阔湖面湖区沉积物中磷的沉积规律也不同于梅梁湾藻型湖区和东太湖草型湖区。研究表明,浅水湖泊中水生生物状况、风浪扰动状况对沉积物中磷的地球化学行为有至关重要的影响。
关 键 词:浅水湖泊;沉积物;磷;地球化学形态;富营养化;太湖中图分类号:X142 文献标识码:A 文章编号:100126791(2003)062714206
收稿日期:2002209211;修订日期:2002212230
基金项目:中国科学院知识创新项目(KZCX12SW2122II202;KZCX22311);国家自然科学基金资助项目(40203007);中国博士后科学基金资助项目(2002031226)作者简介:朱广伟(1972-),男,河南中牟人,中国科学院南京地理与湖泊研究所助理研究员,博士,主要从事湖泊水环境治理研究。E2mail:gwzhu@niglas1ac1cn
深水湖泊沉积物中磷的释放比较有规律,主要随季节变化呈现周期性的变化,浅水湖泊中磷的释放、沉积等地球化学行为则较为复杂。浅水湖泊中,一方面,由于水浅,温度等理化性质分层不明显,风浪作用对沉积物2水界面的干扰大,表层沉积物的氧化比较充分,铁锰氧化物等胶体通过吸附作用对磷的迁移控制作用也较大,有利于沉积物中磷的固定;另一方面,与深水湖泊相比,浅水湖泊单位体积的水拥有更大面积的沉积物表面,风浪作用更容易扰动沉积物2水界面,沉积物与水体的接触机会大大增加,沉积物与水之间磷的交换作用更加充分,沉积物对水体磷的影响也更为直接和频繁[1],尤其是在湖面开阔、风的吹程长的大型湖泊中。研
究浅水湖泊沉积物中磷的地球化学规律,对正确认识浅水湖泊的内源负荷特点及揭示水华爆发机制都有重要意义。本文以太湖为例,研究了不同水文状况、水质特征和生态类型的湖区沉积物中磷的地球化学特征及其与浅水湖泊中磷的内源负荷之间的联系,为湖泊富营养化治理提供依据。
1 研究区域概况太湖水面面积为2338km2,平均水深为1189m,是一个典型的大型浅水湖泊[2]。由于湖面开阔,又位于典型的季风气候区,太湖风浪的发生频繁,5m/s以上的风速在太湖地区很常见,比如在2000年至2001年的731d中,有119d的日平均风速在5m/s以上,平均每611d就有1d的日平均风速超过5m/s,还不包括许多短时间的大风天气[3,4]。湖面风速在5m/s以上时风浪对沉积物的扰动作用已经相当强烈,可引起上覆水悬浮物浓度的显著增高[5],风浪作用对太湖沉积物2水界面的交换过程的干扰相当强烈,而这种风浪频繁扰动下沉
积物中磷的地球化学特征并不清楚。太湖的主要入湖河道集中在西岸,自北向南主要有梁溪河、直湖港、太运河、大浦港(宜溧河)、东西苕溪等,其中大浦港和东西苕溪是太湖的主要水源,70%以上的太湖水都来自这两条河。东部河网地区是太湖的出水河道,经东太湖而入淀山湖以及经望虞河入长江是太湖的两个主要出口。太湖的富营养化问题自1988年以来就比较突出,20世纪90年代以来水华频繁爆发。水华爆发主要集中
第14卷第6期2003年11月
水科学进展ADVANCESINWATERSCIENCEVol114,No16
Nov.,2003
© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.在北部的梅梁湾、竺山湾。近年来水华范围向大太湖扩展,大浦口、贡山湾以及马山南部一带都出现了大面积的水华。太湖的中、南部,即大太湖的大部分地区还没有发生大面积的水华。大太湖区风浪作用强度明显高于几个湖湾,湖心一带大片的湖区为硬底,没有软泥沉积。东太湖是太湖水出口的一个通道,水草丰茂,属于典型的草型湖泊,胥口湾也属于草型湖泊(图略),其水质明显优于其他湖区。
2 材料与方法211 样品的采集样品的采集于2001年6月7日进行。用日本生产的沉积物2上覆水柱状样品采样器(采样管长1m,内径62
mm,材料为有机玻璃)分别在梅梁湾的北部(A号采样点)、大浦口(B号采样点)、大太湖靠近小梅口的湖心(
C
号采样点)以及东太湖(D号采样点)各采集一根30cm的沉积物柱芯,保持上覆水满管,用橡胶塞密封采样管,
立即带回实验室当天进行处理。212 样品分析实验室内将沉积物柱芯自上而下按2cm分层,在原状泥中用铂电极测定沉积物的氧化还原电位。然后取5g
左右的新鲜泥称重,105℃烘干后获取沉积物的含水率。其余沉积物立即离心(4000rpm,20min)获取间隙水,并用Skalar流动分析仪测定PO3-4含量。离心后的沉积物风干、磨碎、过200目网筛后,取015g左右样品在马弗炉中550℃灼烧5h以上,获得沉积物的烧失量LOI来近似反映沉积物的有机物含量[6]。沉积物中磷的形态分析基本按
照李悦等[7]在Ruttenberg[8]提出的沉积物中磷的连续提取方案基础上改进的方法,具体步骤见表1。表1 沉积物中磷的连续提取方法Table1Sequentialextractionmethodofphosphorusinsediments形态代码提取方法
交换态磷Ex2P
013g沉积物加30mL1molMgCl2(pH8)振荡提取2h,5000rpm离心20min获取提取液(下同),同样再提取一次,再用30mL去离子水同样提取2遍(即漂洗2遍),合并提取液,提取液抽滤通过0145μm滤膜,以Skalar流动注射仪测定提取液中磷浓度。
铝结合磷Al2P
Ex2P提后残渣加30mL015molNH4F(pH812)振荡提取1h,离心获取提取液,再以30mL去离子水提取1遍,合并提
取液,提取液抽滤通过0145μm滤膜,以Skalar流动注射仪测定提取液中磷浓度。
铁结合磷Fe2P
Al2P提后残渣加30mL011molNaOH、015molNa2CO3混合提取液振荡提取4h,离心获取提取液,再用30mL去离子水
漂洗1遍,合并提取液,提取液抽滤通过0145μm滤膜,用ShimadzuUV2401紫外可见分光光度计测定提取液中磷浓度。
闭蓄态磷Bi2P
Fe2P提后残渣加入24mL013mol柠檬酸钠、1molNaHCO3及11125g配成的混合提取剂(pH716),搅拌15min后再加
入6mL015molNaOH,振荡提取8h,离心获取提取液,以30mL去离子水漂洗提取1遍,合并提取液,提取液抽滤通过0145μm滤膜,用ShimadzuUV2401紫外可见分光光度计测定提取液中磷浓度。
原生碎屑磷De2P
Bi2P提后残渣加入30mL1molNaAc2HAc(pH4)缓冲液振荡提取6h,离心获取提取液,再以30mL1molMgCl2提取1
次,然后以30mL去离子水提取1次,合并提取液后过滤,用ShimadzuUV2401紫外可见分光光度计测定提取液中磷浓度。
钙结合磷Ca2P
De2P提后残渣加入30mL1molHCl振荡提取16h,离心,再以30mL去离子水漂洗残渣1次,合并提取液,过滤,Shi2
madzuUV2401紫外可见分光光度计测定提取液中磷浓度。
有机磷Or2P
Ca2P提后残渣转移到瓷坩锅中,烘干,马弗炉中550℃灼烧2h,冷却后以30mL1molHCl振荡提取16h,提取液过滤,
ShimadzuUV2401紫外可见分光光度计测定提取液中磷浓度。
该方案将湖泊沉积物中由于生物残骸等生物钙结合态磷与羟基磷灰石等无机磷矿物加以区分,而且在每提取一种形态磷之后用水等加以漂洗,降低了前一级提取出的磷被沉积物胶体吸附而带入下一级的机会,使得沉积物的连续提取分级更好地反映出磷的地球化学特征[8]。提取中用沉积物标准样品GSD212进行质量控制。
3 结果与讨论311 沉积物的氧化还原电位、含水率和烧失量的分布沉积物的氧化还原电位Eh、有机质含量(以LOI近似表示)都对磷的释放和沉积有重要的影响[9]。对于大型浅水湖泊而言,沉积物的含水率也是影响磷释放的一个重要参数。因为含水率的大小直接影响到沉积物的再悬浮程度,而沉积物的再悬浮过程是磷在沉积物与上覆水之间重新分配的重要途径。
517 第6期朱广伟等:浅水湖泊沉积物中磷的地球化学特征
© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.图1 沉积物的Eh垂向分布Fig11VerticaldistributionofEhvaluesinsedimentcores
4个沉积物柱中Eh的垂向分布见图1。表层8cm沉积物的Eh大小顺序是:东太湖(D柱)
西南湖心(
C
柱)。主要与4个湖区的2个性质相关,一是生产力的大小顺序是东太湖>梅梁湾>大浦口>
西南湖心,生产力旺盛的湖区沉积物中有机质的矿化速率大,Eh更低;二是4个湖区的风浪扰动强度顺序为东太湖湖心,风浪的扰动使得沉积物与上覆水界面的复氧更加充分。西南湖心沉积物越接近表层Eh值越低,反映出这一湖区高的沉积物与上覆水交换速率。东太湖沉积物表层8cm的Eh峰值最接近表层,在3～4cm层的Eh值最低,主要是因为东太湖为草型湖泊,沉积物表层沉积更多的植物残体,微生物活动旺盛,且风浪对湖底的扰动大大弱于其他几个湖区。沉积物的烧失量LOI可以较好地反映出沉积物的有机质含量[6]。与Eh的情况类似,东太湖表层沉积物的LOI显著高于其他几个湖区(图2),随着沉积物深度增加,其LOI急剧下降,说明东太湖不但有机质的沉积速率大,其分解速率也很大。水华爆发严重的梅梁湾表层沉积物有机质的积累并不显著,可能与水华的大面积爆发导致生态系统单一化有关。水华爆发时尽管水体浮游生物的生产量大大增加,但由于其他高等水生植物的生长遭到抑制,蓝藻等藻类残体又极易分解而保持在上覆水生态系统中反复循环,有机质沉积量并不大。风浪扰动大的西南湖心和大浦口沉积物LOI越近表层越低,也许与该湖区近年来外源输入的水质特征变化有关。
图2 沉积物中LOI及含水率WC的垂向分布Fig12VerticaldistributionofLOIandwatercontentinsedimentscores沉积物的含水率与其再悬浮潜力有密切的关系。东太湖表层8cm沉积物的含水率显著高于下层(图2),与其有机质含量密切正相关(WC与LOI皮尔逊相关系数为01972,P<01001)。梅梁湾沉积物的含水率也是自上而下逐渐下降,反映出上层沉积物还具有较大的不稳定性,容易在大的风浪下发生再悬浮。大浦口和西南湖心样品除了表层2～4cm沉积物含水率略高于下层外,含水率的垂向变化不明显。原因是这两个湖区处于上游,
