沉积物有机质和腐殖质与湖泊富营养化.

沉积物有机质和腐殖质与湖泊富营养化诸暨中学郭亚新摘要：湖泊富营养化已成为全球性严重的生态环境问题之一,沉积物有机质和腐殖质与湖泊富营养化现象密切相关。

本文简要介绍了沉积物有机质与腐殖质的来源与特征，并对其在湖泊富营养化过程中的作用进行了综述。

关键词：湖泊；富营养化；沉积物；有机质；腐殖质湖泊富营养化已成为全球性严重的生态环境问题之一。

湖泊的外源污染被截断之后，沉积物将因有机质的持续降解不断向水柱释放营养物质，从而阻碍了富营养化问题的根本解决。

因此，作为湖泊富营养化的重要促进因素的沉积物有机质应该引起我们的重视和研究，本文对沉积物有机质与腐殖质的来源与特征以及两者在湖泊富营养化过程的作用两方面进行了综述。

1沉积物有机质与腐殖质的来源及特征沉积物中有机质的来源分为内源输入和外源输入两种。

内源有机质主要是水体生产力本身产生的动植物残体、浮游生物及微生物等的沉积而得，外源输入主要是通过外界水源补给过程中携带进来的颗粒态和溶解态有机质（Jame et al., 2001）。

姚书春等（2004）分析了巢湖沉积柱状样多环境指标得出巢湖的富营养化过程百年经历了三个阶段：第一阶段(1898－1946年),湖泊沉积物总有机碳含量较低,碳氮比和TAR HC表明有机质是藻类与陆生高等植物来源并重;第二阶段(1946～1972年),湖泊沉积物中有机质组份以陆源占主要地位,同时沉积通量大,流域内水土流失严重,可能与此阶段土地开发等强烈人类活动有关。

第三阶段(1972～2002年),富营养化加剧,藻类和细菌是有机质的主要来源，这与人为营养物质排放入湖，刺激藻类生产力的提高直接相关。

Gale和Reddy（1994）研究亚热带浅水富营养化湖泊沉积物-水中碳通量发现，湖泊初级生产力沉积的碳通量高达1034克/米2·年,其中通过再悬浮而重新进入水体的通量为720克/米2·年，而外源进入湖水的碳通量仅为20克/米2·年。

湖泊营养级划分全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：湖泊营养级划分是指根据湖泊中的营养物质含量和生物组成，将湖泊分为不同的营养级别。

营养级别反映了湖泊中的生态系统的健康状况，同时也是湖泊管理和保护的重要依据。

目前，湖泊的营养级别划分主要包括富营养化、中营养化和贫营养化三个级别。

富营养化是指湖泊中的营养物质含量过高，导致水体中浮游植物和藻类大量繁殖，形成大面积的水华。

水华不仅会影响湖泊水质，还会消耗水中的氧气，造成水体缺氧。

水华还会释放毒素，危害湖泊周边的生态系统和人类健康。

富营养化的湖泊通常表现为水体呈现绿色或蓝绿色，水质混浊，浮游植物和藻类密集分布。

中营养化是指湖泊中的营养物质含量适中，水质较为清澈，生物多样性较高，水生植物和鱼类数量适中。

中营养化的湖泊通常是一个相对平衡的生态系统，水中浮游植物和藻类的数量处于一个正常范围内，水体中的氧气和有机物质的含量也较为稳定。

这种营养级别的湖泊通常是人类进行生产活动的重要水源地，需要进行合理管理和保护。

贫营养化是指湖泊中的营养物质含量过低，水质清澈透明，但水体中的营养物质和有机物质不足，导致水生生物的生长受限。

贫营养化的湖泊通常缺乏浮游植物和藻类，水生植物和鱼类数量较少，生物多样性低下。

贫营养化的湖泊还可能出现水体富氧、富硅和低硝态氮等问题，影响湖泊生态系统的平衡。

对于不同营养级别的湖泊，需要采取相应的管理和保护措施。

对于富营养化的湖泊，需要减少施肥和化肥的使用，控制污水排放，加强水体净化措施，避免过度捕捞和过度开采水资源。

对于中营养化的湖泊，需要加强水资源管理和监测，适时采取调控措施，保持水质稳定。

对于贫营养化的湖泊，需要适度增加营养物质的输入，促进水生生物的生长，加强生态修复和保护措施。

湖泊营养级别划分能够为湖泊管理和保护提供科学依据，有助于维护湖泊生态系统的平衡和稳定。

我们每个人也应该意识到自己的行为对湖泊的影响，积极参与湖泊保护工作，共同守护我们的水域环境。

湖泊与河流沉积物有机质分解驱动磷释放的机制研究1. 湖泊与河流是地球上丰富的水资源，它们不仅是自然景观的一部分，还对周围的生态系统和人类社会发展有着重要的影响。

然而，随着城市化和工业化的快速发展，湖泊与河流的水质遭受到了严重的污染和破坏，其中磷的污染是一个严重的问题。

磷是水体富营养化的主要原因之一，而湖泊与河流的磷来源主要是来自沉积物。

2. 沉积物是湖泊与河流中重要的磷储存库，其中有机质的分解是导致磷释放的重要驱动力。

有机质是指湖泊与河流底部的有机物质，例如植物残体、浮游生物和微生物等在湖泊与河流中的沉积物。

这些有机质的分解会释放出磷，加剧水体的富营养化问题。

3. 有机质的分解驱动磷释放的机制是一个复杂的过程，涉及到多种生物和非生物过程。

湖泊与河流的有机质会被细菌和真菌等微生物降解，产生溶解性有机质和氧化还原物质。

这些产物会改变水体的生物地球化学循环，进而影响磷的释放。

有机质的分解还会影响湖泊与河流的氧化还原环境，导致磷的释放。

另外，底泥中的铁、锰等元素也参与了有机质的分解过程，并影响着磷的释放。

4. 有机质分解驱动磷释放的机制研究对于湖泊与河流的水质管理和保护具有重要意义。

通过深入了解这一机制，可以更好地预测湖泊与河流磷的释放情况，采取相应的控制措施，减少水体的富营养化问题。

对有机质分解驱动磷释放的机制进行研究，也为更好地保护水体生态系统提供了科学依据。

5. 个人观点和理解：湖泊与河流水质的污染问题是当今社会亟需解决的环境问题之一。

有机质分解驱动磷释放的机制研究对于解决水体富营养化问题具有重要的意义。

作为学者和研究者，我们应该加强对这一问题的研究，探索更多有效的水质管理和保护方法，为人类社会的可持续发展贡献力量。

总结回顾：通过本文对湖泊与河流沉积物有机质分解驱动磷释放的机制进行了深入探讨，我们了解到这一机制是一个复杂的过程，涉及到多种生物和非生物过程。

有机质的分解驱动磷释放的机制研究对于湖泊与河流的水质管理和保护具有重要意义，需要进一步加强研究和探讨。

湖泊沉积物对环境质量的指示意义湖泊是地球上常见的一种水体，它们的存在对地球的生态系统和环境质量具有重要意义。

湖泊中的沉积物是湖泊生态系统中的重要组成部分，同时也是研究湖泊环境质量的关键指标之一。

本文将探讨湖泊沉积物对环境质量的指示意义，并介绍其在环境研究和保护中的应用。

首先，湖泊沉积物的形成过程本身就包含了丰富的环境信息。

湖泊中的沉积物主要由来自湖泊周边地区的岩屑、有机物质和微生物构成。

这些物质在湖泊中沉积、聚集并逐渐形成沉积物层。

通过对沉积物的分析，研究人员可以了解到湖泊周边地区的地质构造、气候条件以及附近生态系统的变化情况，从而推断出湖泊所处地区的环境变迁过程。

其次，湖泊沉积物中的化学成分可以提供有关湖泊水质的重要信息。

湖泊是地表水中的重要储水库，它们聚集了大量的来自大气降水和流入湖泊的河流等水源。

这些水源中的有机物、无机盐以及各种金属元素等物质会在湖泊中沉积和富集，并以化学方式储存在沉积物中。

通过分析沉积物中的化学成分，可以获得湖泊水质变化的历史记录，同时也能够评估湖泊所处环境的污染情况。

除了化学成分，湖泊沉积物中的微生物和有机物质也对环境质量具有重要的指示意义。

湖泊是生物多样性丰富的生态系统，它们提供了大量的生活空间和养分来源。

湖泊沉积物中的有机物质和微生物可以反映湖泊生态系统的健康状况。

例如，沉积物中丰富的有机物质可以为微生物提供生长所需的能量和营养物质，而微生物的种类和数量又可以反映湖泊中的生态链及其稳定性。

通过对沉积物中微生物和有机物质的研究，可以评估湖泊的富营养化程度以及湖泊生态系统的健康程度。

在环境研究和保护中，湖泊沉积物的应用广泛且丰富。

首先，通过对湖泊沉积物中微量元素和有害物质的分析，可以确定湖泊所处地区是否存在污染问题，并评估其对生态系统和人类健康的潜在风险。

其次，湖泊沉积物中的化学成分可以用于重建湖泊水质的历史变化，从而为环境变迁和气候变化研究提供重要参考数据。

此外，湖泊沉积物还可以用于恢复湖泊生态系统。

应用与环境生物学报 2011，17 ( 2 ): 196~2012011-04-25DOI: 10.3724/SP.J.1145.2011.00196沉积物是湖泊物理和化学诸多过程的综合结果，是氮、磷等生源要素的重要储藏库. 因此，沉积物记录了湖泊气候、[1]积物中微生物数量和功能的研究，可以获得自然变化和人类活动的综合信息，有助于合理判断沉积物对湖泊富营养化的影响程度[2]. 沉积物酶主要来自于微生物细胞，是沉积物物质循环和能量流动的主要参与者，也是沉积物新陈代谢的重要产物，在具有高度生物活性的沉积物中，微生物资源丰富，在湖泊富营养化中起着关键作用[3]. 近些年来，酶活性作为表征沉积物生物活性的指标，已被广泛应用于评价沉积物营养物质的循环转化情况，以及评价各种生源要素对湖泊沉积物富营养化的贡献[4]；然而，微生物生理功能的任何变化都会影响沉积物养分的有效性及其循环[5]，并能够较早地指示整Enzyme Activity in Sediments and Its Relation with Eutrophication in the Lakesalong the Yangtze River *ZHANG Yu 1, 2, WU En 1, LI Chongxiang 1, YANG Suwen 2, JIN Xiangcan 2, LIAO Jianyu 2, 3 & WANG Shengrui 2**(1College of Ecology and Environmental Science, Inner Mongolia Agricultural University , Hohhot 010019, China)(2State Environmental Protection Key Laboratory For Lake Pollution Control, Research Center of Lake Environment,Chinese Research Academy of Environmental Sciences , Beijing 100012, China)(3College of Resources and Environment, Hunan Agricultural University , Changsha 410128, China)Abstract To reveal the biochemical mechanism of decomposition and synthesis of the nutrients in eutrophic lakes, the relationships among the contents of nitrogen, phosphorus, organic matter and ammonium nitrogen, the activity of hydrolase and oxidoreductase, and the amounts of different microorganisms were studied in six shallow lakes along the Yangtze River. The results showed that 1) in the lakes seriously polluted by farming activities, such as the Datong Lake, Shanpo Lake and Saicheng Lake, the urease activity in sediments was signi fi cantly higher than that in the lightly polluted large lakes, such as the Poyang Lake and Dongting Lake. And it showed signi fi cantly positive correlation with total nitrgen (TN) and orgnic matter (OM) in sediments (r = 885, P < 0.01; r = 0.900, P < 0.01, respectively). And alkaline phosphatase also showed a positive correlation with total phosphorus (TP) (r = 0.986, P <0.01); 2) the changing trends of the activities of catalase, polyphenol oxidase and peroxidase were similar in lake sediments. And their distribution had a close relation with the degree of pollution and human activities; 3) among the microoganisms in lake sediments, bacteria were dominant, actinomycetes were next and fungi were the least. There was little discrepancy of the number of ammonium bacteria in all the lakes, while the number of denitrifying bacteria was quite different. So, denitrifying bacteria might be an important bio-indicator factor which could re fl ect whether nitrogen accumulated or not in the lake sediments, and also re fl ect the degree of eutrophication. Fig 6, Tab 1 Ref 35 Keywords lake sediment; enzyme activity; microorganism; eutrophication; the Yangtze River CLC X524摘 要 为揭示富营养化湖泊沉积物营养物分解合成过程的生物化学机制，研究了长江中下游6个浅水湖泊沉积物氮、磷、有机质和铵氮含量，水解酶、氧化还原酶活性，微生物种类与数量及之间的关系. 结果表明：大通湖、珊珀湖、赛城湖和军山湖等养殖型湖泊，污染严重，其沉积物脲酶活性明显高于污染程度轻的大型湖泊鄱阳湖和洞庭湖，且与沉积物总氮（TN ）、有机质（OM ）含量呈极显著正相关（r = 885，P < 0.01；r = 0.900，P < 0.01）；沉积物碱性磷酸酶（APA ）活性与总磷（TP ）含量呈极显著正相关（r = 0.986，P < 0.01）. 湖泊沉积物过氧化氢酶、多酚氧化酶与过氧化物酶活性变化趋势相近，分布状况与湖泊污染程度、人类活动干扰程度等紧密相连. 湖泊沉积物微生物以细菌为主，放线菌次之，真菌最少. 各湖泊氨化细菌数量差异较小，而反硝化细菌数量差异较大，反硝化细菌可能是导致该区域湖泊沉积物氮素累积的重要生物指示因子，可以作为反映湖泊富营养化程度的生物指示因子. 图6 表1 参35关键词 湖泊沉积物；酶活性；微生物；富营养化；长江中下游CLC X5241972 期张 宇等：长江中下游湖泊沉积物酶活性及其与富营养化的关系个湖泊生态系统的变化. 因此，有关湖泊沉积物污染状况的评价指标体系已由过去的用氮磷形态、含量等理化性质逐步转移到用沉积物微生物参数来评估沉积物的健康状况，包括沉积物微生物数量、酶活性以及微生物的多样性等.长江中下游湖区开发历史较早，地处暖温带和亚热带，降水充沛，太阳辐射和温度非常适合浮游植物生长[6]. 随着近年来该地区经济高速发展，农业、生活和工业污染物排入湖泊，造成湖泊水质恶化，湖体污染严重. 因此，受自然与人类活动因素的影响，该区域已经成为我国湖泊富营养化的重灾区. 湖泊富营养化已经成为制约该地区经济和社会可持续发展的重要因素. 本文通过研究长江中下游6个湖泊沉积物污染状况、酶活性、微生物种类及其数量，分析其与富营养化的关系，旨在进一步揭示浅水湖泊富营养化的发生机制.1 1.1 研究区域概况本研究选择长江中下游的珊珀湖、大通湖、赛城湖、军山湖等4个富营养化特征的养殖型湖泊和洞庭湖、鄱阳湖2个中营养状态的大型自然湖泊[7]. 珊珀湖、大通湖由于近年来投肥养殖，水体污染严重[8]. 赛城湖是九江市近郊的一个内湖，雨量充沛，这里是大批珍稀鹤类越冬的好地方，又名“鹤问湖”. 军山湖是鄱阳湖的子湖泊，为我国县域内最大的淡水湖泊，湖泊周围乡村众多，人口密集. 鄱阳湖是中国最大的淡水湖，水位变幅巨大，属吞吐性湖泊，其水质在五大淡水湖中较好，处于中营养状态. 洞庭湖是我国第二大淡水湖，污染程度与鄱阳湖相似[9].1.2 研究方法1.2.1 样品采集与处理 样品采集于2007年10~11月，在洞庭湖、鄱阳湖各设4个采样点，在大通湖、珊珀湖，赛城湖、军山湖各设2个采样点，共16个采样点（图1）. 用柱状采样器在各采样点采集湖底表层10 cm 沉积物，混合均匀后置于封口塑料袋，存放于冰盒中，带回实验室. 一部分样品用于沉积物微生物种类及其功能类群数量的测定，另一部分样品经冷冻干燥后，用于沉积物理化性质及酶活性测定.1.2.2沉积物理化组成及检测方法 经冷冻干燥、分散、研磨、过筛的沉积物样品，通过浓H 2SO 4–CuSO 4–Se 催化消煮后，用KDY-9820型凯氏定氮仪测定总氮含量；准确称取沉积物冷冻干燥样品用于铵氮含量、总磷含量、有机质含量的测定，铵氮含量、总磷含量、有机质含量分别用奈氏比色法、SMT 法[10]和经典重铬酸钾法[11]测定.1.2.3 沉积物酶活性测定 磷酸酶活性、脲酶活性和过氧化氢酶活性分别用磷酸苯二钠比色法[13]、苯酚钠–次氯酸钠比色法和容量法测定，多酚氧化酶活性和过氧化物酶活性用邻苯三酚比色法[14]测定.1.2.4 沉积物微生物数量和可培养微生物类群数量测定 细菌、放线菌、真菌分别用牛肉膏蛋白胨培养基、改良高氏1号培养基和马丁氏培养基进行活菌培养，用稀释平板法进行分离和计数，三者之和为微生物总数. 氨化细菌、亚硝酸细菌、硝酸细菌和反硝化细菌分别用蛋白胨氨化培养基、改良的斯蒂芬森培养基、硝酸细菌培养基和反硝化细菌培养基进行培养，用MPN 法计数[15].1.2.5 计算和统计方法 沉积物有机氮含量的计算方法[12]：有机氮(%) =总氮×0.95. 数据的整理及统计分析均用Excel 2003和SPSS 13.0数据处理系统.2 2.1 湖泊沉积物污染状况各湖泊沉积物基本理化性质见表1. 大型自然湖泊沉积物总氮、总磷、有机质和铵氮平均含量分别为0.093%、0.043%、1.729%和0.003%，而养殖型湖泊沉积物总氮、总磷、有机质和铵氮平均含量分别为0.202%、0.084%、2.856%和0.005%，分别比前者高出0.109%、0.041%、1.127%和0.002%，养殖型湖泊营养状况明显高于大型自然湖泊.进一步区分湖泊沉积物的营养程度，对湖泊沉积物进行营养评价. 评价方法结合有机氮法和沉积物总磷污染程度分类法[16]，参照有机氮的评价标准（有机氮含量<0.0033%为清洁、0.0033%~0.066%为较清洁、0.066%~0.133%为尚清洁、>0.133%为污染）对所研究湖泊进行分类，除大型自然湖泊鄱阳湖和洞庭湖尚清洁外，养殖型湖泊都受到了有机氮不同程度的污染，大通湖污染最为严重. 根据沉积物总磷的评价标准（总磷>0.1%为重污染、0.05%<总磷<0.1%为中度污染、总磷<0.05%为未污染），养殖型湖泊珊珀湖处于重污染，大通湖和赛城湖处于中度污染，大型湖泊鄱阳湖和洞庭湖处于未污染状态.图1 湖泊及采样点位置及其代码Fig. 1 Location of the lakes and codes of sampling sitesSP1、SP2：珊珀湖；DD1、DD2：大通湖；DT1、DT2、DT3、DT4：洞庭湖；SC1、SC2：赛城湖；PY1、PY2、PY3、PY4：鄱阳湖；JS1、JS2：军山湖. 下同 SP1, SP2: Shanpo Lake; DD1, DD2: Datong Lake; DT1, DT2, DT3, DT4: Dongting Lake; SC1, SC2: Saicheng Lake; PY1, PY2, PY3, PY4: Poyang Lake; JS1, JS2: Junshan Lake. The same below图2 沉积物碱性磷酸酶活性与总磷含量分布Fig. 2 Activity of alkaline phosphatase and amount of total phosphorus (TP)in lake sediments19817 卷应 用 与 环 境 生 物 学 报 Chin J Appl Environ Biol2.2.1 湖泊沉积物碱性磷酸酶活性分布 各湖泊碱性磷酸酶活性分布和总磷含量见图2. 由图2可以看出，湖泊沉积物碱性磷酸酶活性分布存在明显的空间异质性，大型湖泊沉积物碱性磷酸酶活性的变化范围在4.415 μg g -1 h -1；养殖型湖泊沉积物碱性磷酸酶活性的变化范围在6.883 μg g -1 h -11. 大型湖泊沉积物碱性磷酸酶活性明显低于养殖型湖泊. 沉积物碱性磷酸酶活性与总磷含量高度一致，两者极显著正相关（r = 0.986，P < 0.01），说明沉积物碱性磷酸酶活性随沉积物总磷含量的增减而增减.2.2.2 湖泊沉积物脲酶活性分布 各湖泊脲酶活性分布和总氮含量见图3. 可以看出，养殖型湖泊沉积物脲酶活性略高于大型湖泊，氮污染较重的大通湖（DD1和DD2）脲酶活性为0.41 mg g -1，珊珀湖（SP1和SP2）、赛城湖（SC1和SC2）和军山湖（JS1和JS2）沉积物脲酶活性的变化范围在0.32~0.39 mg g -1 d -1之间，沉积物氮含量处于尚清洁状态的大型湖泊鄱阳湖（PY1、PY2、PY3和PY4）和洞庭湖（DT1、DT2、DT3和DT4），沉积物脲酶活性在0.29~0.32 mg g -1 d -1之间. 沉积物脲酶活性与沉积物总氮及有机质含量极显著正相关（脲酶活性与总氮的r = 885，P < 0.01；脲酶活性与有机质的r = 0.900，P < 0.01），说明沉积物脲酶活性随沉积物总氮及有机质含量变化而变化.物酶活性分布 过氧化氢酶、多酚氧化酶活性与过氧化物酶活性分布和有机质含量见图4. 由图4可以看出，湖泊沉积物过氧化氢酶活性（CAT ）变化范围在1.30~2.34 μg g -1 min -1之间，沉积物多酚氧化酶（PPO ）活性变化范围在0.112~0.167 μg g -1 h -1之间，沉积物过氧化物酶（POD ）活性变化范围在0.248~0.601 μg g -1 h -1之间，它们的活性变化呈现相同趋势. 相关性分析可知，沉积物过氧化氢酶活性、多酚氧化酶活性和过氧化物酶活性与沉积物有机质均呈极显著正相关（过氧化氢酶与有机质的r = 0.915，P < 0.01；多酚氧化酶与有机质的r = 0.716，P < 0.01；过氧化物酶与有机质的r = 0.889，P < 0.01），过氧化氢酶与有机质相关程度随湖泊采样点位不同有所差异，水草富足区其有机质含量较高，而过氧化氢酶活性变化不明显，如图4-a. 本研究中过氧化氢酶和多酚氧化酶活性在各湖泊相差不大，过氧化物酶活性差别较大，污染较为严重的养殖型湖泊过氧化物酶活性是大型湖泊洞庭湖、鄱阳湖的2~3倍，湖泊污染越严重，过氧化氢酶、多酚氧化酶和过氧化物酶活性越强.2.3 湖泊沉积物可培养微生物的区系特征2.3.1 湖泊沉积物主要微生物种类及其数量 各湖主要微生物种类及数量见图5. 图5-a 结果表明，不同湖泊各种微生物数量存在明显差异，湖泊沉积物微生物总量介于15.24图3 不同湖泊点位沉积物脲酶活性变化Fig. 3 Urease activity in the sediments of different lakes199 2 期张 宇等：长江中下游湖泊沉积物酶活性及其与富营养化的关系图4 沉积物过氧化氢酶（a）、多酚氧化酶（b）、过氧化物酶活性（c）与有机质含量分布Fig. 4 Activities of catalase (CAT), polyphenol oxidase (PPO) and peroxidase(POD), and distribution of organic matters (OM) in lake sediments图5 湖泊沉积物微生物种类（a）和数量（b）分布Fig. 5 Distribution of different microorganisms in the sediments in various lakes图6 湖泊沉积物氨化细菌和反硝化细菌分布Fig. 6 Distribution of ammonifi er and denitrifi er bacteria in lake sediments20017 卷应 用 与 环 境 生 物 学 报 Chin J Appl Environ Biol营养化程度正相关[19]. 脲酶活性反映沉积物有机态氮向有效态氮的转化能力[20]. 本研究中沉积物脲酶活性与沉积物铵氮含量成极显著正相关（r = 0.853，P<0.01），脲酶活性的强弱可以反映铵氮含量的高低，铵态氮又作为沉积物无机氮的主要形态[21]，即脲酶活性的变化将反映沉积物无机氮的供应能力. 此外，富营养化程度最为严重的大通湖脲酶活性比富营养化程度尚轻的珊珀湖脲酶活性高出一倍，参照湖泊现状分析评价指标，大通湖有机质含量较高，其它各湖均未达到负荷标准，借助相关性分析得出，脲酶活性与总氮及有机质含量显著正相关，因此，沉积物脲酶活性将视为湖泊沉积物富营养化负荷的指示因子，这与Fabiano和Danovaro发现海洋沉积物有机质残体的转化需要脲酶的参与[22]一致，水解酶活性随富营养化程度的加剧而升高[23].鄱阳湖和洞庭湖作为大型湖泊由于湖水面积大、储水量多等原因，相比于其它各湖，处于中营养状态，污染较轻. 军山湖近些年控制磷污染的外源性输入，与20世纪末[24]相比湖泊沉积物污染程度已经得到了很好的控制，目前其污染负荷主要是氮污染引起. 大通湖和珊珀湖由于其投肥养殖，有机肥料的不适当施用加剧了湖泊富营养化进程，Wittmann发现在纸浆污染区湖泊沉积物微生物水解酶活性显著升高，即水解酶活性的高低取决于内源污染和外源污染共同作用的结果，并指出外源污染等人为干扰可能是导致富营养化程度加剧的主要原因[25].3.2 沉积物氧化还原酶类与湖泊富营养化多酚氧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶是沉积物中常见的氧化还原酶，氧化还原酶在土壤有机质降解与腐殖质形成过程中具有重要作用[26]. 过氧化氢酶可以表示沉积物氧化过程的强度，本研究湖泊沉积物多酚氧化酶与过氧化物酶活性存在显著正相关性（r = 0.746，P<0.01）. 这种相关性同样出现在青藏高原东缘人工云杉林表层土壤中[27]. 孟凡德等对长江中下游湖泊沉积物进行理化性质分析，认为受到污染的湖泊沉积物中有机质的含量可达一般沉积物的1倍左右[28]，这与湖泊沉积物有机质含量与氧化还原酶活性具有一致性相符合，姜必亮等对垃圾渗滤液灌溉后的土壤分析发现其多酚氧化酶和过氧化物酶活性同步增高[29]. 沉积物多酚氧化酶活性越高，有机质转化为腐殖质的能力越强，过氧化物酶腐殖质络合物形成的潜力越大，这可能是上述两种酶活性显著正相关的原因之一. 湖泊沉积物多酚氧化酶活性与沉积物铵氮含量显著正相关（r = 0.669，P < 0.01），Deforest也发现多酚氧化酶活性会随着铵态氮含量的增加而受到促进[30]，从而增加了多酚氧化酶清除酚类化合物[31]的能力. 然而多酚氧化酶活性的增加，推进氮素循环同时加大了氮的释放. 因此，控制铵氮的输入和释放将对湖泊富营养化内源性负荷和外源性负荷作出贡献，同时初步揭示了氧化还原酶类反映有机质及氮素循环状态的生态学意义.3.3 沉积物微生物与湖泊富营养化沉积物微生物区系是指特定沉积物生态系统中生活的微生物数量和组成状况，是反映沉积物微生物生态特征的重要指标[32]. 细菌是深海沉积物中最主要的生物学组分，本实验中细菌占沉积物微生物总数的80%以上，它们在沉积物有机碳氮转化过程中起着巨大作用. 放线菌参与沉积物中不含氮及含氮有机化合物的分解作用，与沉积物的营养水平以及有机质转化和富营养化的发生有着更密切的关系[33]. 真菌能引起纤维素及其类似化合物的分解，同时也能分解含氮的蛋白质类化合物而释放出氨气[34]，本实验中不同湖泊沉积物中细菌数量是不同的，细菌数量随有机质含量具有相同的变化趋势，不同湖泊沉积物由于养分离子浓度、氧化还原电位、植物群落生长不同等而存在一定差异，微生物数量存在一定的空间特异性[35].氨化细菌、硝化细菌、反硝化细菌是湖泊生态系统中氮类物质去除和转化的功能性菌群，沉积物微生物氮循环功能类群直接或间接地参与碳、氮元素的循环和能量的流动，从而增强湖泊生态系统的自生能力. 培养后在103浓度下用MPN 稀释法测定亚硝酸细菌数量为0，这可能与亚硝酸细菌通常分布在富氧氧化环境中，而在培养过程中氧气的摄入量过少所致，因而环境中氧气的富集程度决定亚硝酸细菌的丰度值. 培养中氨化细菌数量差别较小，反硝化细菌数量差别较大，在环境背景值相同的情况下，反硝化细菌数量的高低将决定沉积物氮素转化强度的方向，湖泊沉积物反硝化细菌数量越多，可供植物吸收利用的无机氮会越充足，沉积物脱氮程度会越彻底，反之，沉积物硝酸盐类污染的累积量就越大，受到硝酸盐的危害的机率就越大. 因此，反硝化细菌可以作为沉积物营养评价的生物指示因子.目前，我国湖泊渔业除少数大型湖泊是天然捕捞型渔业外，大部分湖泊属放养型渔业，其特点是放养种类产量提高，天然鱼类产量下降，致使原有的自然生态系统失调，杂藻类繁殖，呈富营养化状态. 大通湖、军山湖、珊珀湖和赛城湖是典型的养殖型湖泊，富营养化状态严重. 注重渔业与环境的协调发展，寻求湖泊的渔业功能与其它功能的协同发挥，是该区域经济与环境可持续发展的重要方向. 因此遏制外源性污染，控制内源负荷两者结合，对浅水湖泊尤其是富营养化湖泊具有重要的生态学意义.1 Song JM (宋金明), Li XG (李学刚), Shao JB (邵君波). Biogeochemicalcharacteristics of nitrogen and phosphorus in the South Yellow Sea sediments. Oceanol et Limnol Sin (海洋与湖沼), 2006, 37 (4): 370~762 Bo QQ. Lake eutrophication: Control counter measure sand recyclingexploitation. Ecol Engin, 2009, 35 (11): 1569~15733 Dang HY, Li J, Chen MN, Li TG, Zeng ZG, Yin XB. Fine-scalevertical distribution of bacteria in the East Pacifi c deep-sea sediments determined via 16S rRNA gene T-RFLP and clone library analyses.World J Microbiol Biotechnol, 2009, 25: 179~1884 Savage C. Distribution and retention of effl uent in surface sediments of acoastal bay. Limnol Oceanogr, 2004, 49 (5): 1503~15115 WobusA, BleulC, MassenS. Microbial diversity and fonctionalcharacterization of sediments from reservoirs of different throphic state.FEMS Microbiol Ecol 2003, 46 (3): 331~3476 Zhang YL (张运林), Qin BQ (秦伯强), Hang QF (黄群芳). Evolutionand zone analysis on lake eutrophication in east plain region. Shanghai Environ Sci (上海环境科学), 2002, 9 (21): 549~553201 2 期张 宇等：长江中下游湖泊沉积物酶活性及其与富营养化的关系7 Wa n g M L (王毛兰),H u C H(胡春华),Z h o u W B(周文斌).Concentration variations of N and P in poyang lake during high water period with anlysis on their sources. Resour & Environ Yangtze Basin (长江流域资源与环境), 2008, 17 (1): 138~1428 Jin H (金宏), Xiang JG (向建国), Tang WX (唐文熙). Chase Lakefi sheries productivity of plankton and fi sh survey. Inland Fish (内陆水产), 2005, 7: 22~359 Liu Y (刘妍), Zhang JM (张建明), Chen Z (陈政). Dongting Lake waterpollution status and infl uencing factors. Inland Fish (内陆水产), 2007, 8: 34~3510 Ruban V, Brigault S, Demare D. An investigation of the origin andmobility of phosphorus in freshwater sediments from Bort-Les-Orgues Reservoir. Environ Monit, 1999, 1: 403~40711 Bao SD (鲍士旦). Agricultural Soil Analysis. 3rd ed. Beijing, China:China Agriculture Press (北京: 中国农业出版社), 2000. 226~24512 Zhang L (张雷), Zheng BH (郑丙辉), Tian ZQ (田自强). 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Microbial community response to nitrogen deposition innorthern forest ecosystems. Soil Biol & Biochem, 2004, 36: 1441~1453。

湖泊沉积物中磷形态与水体富营养化关系研究环境科学学院摘要：研究湖泊沉积物中磷的赋存形态及其与湖泊富营养化的关系，对防治湖泊的富营养化等环境问题具有重要作用。

本次工作中，应用连续提取化学提取法对芜湖市3个湖泊表层沉积物中磷的形态进行连续提取和测定.结果发现,在表层沉积物中,不同湖泊铁磷含量介于20ug/g-55ug/g，有机磷含量介于14ug/g-35ug/g。

凤鸣湖沉积物中铁磷含量可达35%~45%，可以发现铁磷在所有湖泊中所占比例最大，并且这3个湖泊沉积物中有机磷含量差别十分明显。

实验证明，沉积物中铁磷和有机磷与水体磷含量有良好的相关性。

关键词：湖泊；沉积物; 磷形态; 水体富营养化Study on Relation between phosphorus forms in the sediments and lakeeutrophicationXxxx College of Environmental ScienceAbstract：Study on the existing forms of phosphorus in sedments from lake and relation with lake eutrophication is very important for understanding and researching the environment problem about lake eutrophication etc. In this research, the forms of phosphorus in the surface sediments were extracted and determined sequentially with the sequential extraction method in Lake Fengming, Lake Jinghu and Lake Jiuliantang in Wuhu city . The Fe-bound P content range from 20ug/g to 55ug/g , organic phosphorus range from14ug/g to 35ug/g ,while the related content of Fe-bound P in Fengminghu was higher, reaching 35%~45%. We found Fe-bound P is the dominant form in the sediments of these three lakes. The forms of organic phosphorus in the sediments of these three lakes differed markedly. Iron-bound phosphorus and organic phosphorus are important constituent of the total phosphorus in the surface sediments .The union analysis on total phosphorus content in different lakes may discover that very close linear relations exist between total phosphorus in the water and iron -bound phosphorus、organic phosphorus which exist in the surface sediments of the lakes.Key words： lakes ; sediment ; phosphorus forms ; water eutrophication 1引言伴随着国民经济迅速发展，近年来日益严重的湖泊水体富营养化问题，使人们对湖泊环境中营养元素(氮、磷等)的含量、分布和迁移转换规律极其关注。

湖泊营养盐富营养化与植被生态湖泊是自然界中的重要水源，它们承载着丰富的生态系统和生物多样性。

然而，近年来，湖泊营养盐富营养化现象越来越严重，威胁着湖泊的健康和可持续发展。

本文将探讨湖泊营养盐富营养化的原因，以及植被在湖泊生态系统中的作用。

一、湖泊营养盐富营养化的原因湖泊营养盐富营养化是指水中氮、磷等营养物质的浓度超过湖泊生态系统的吸收能力，导致湖泊水质恶化的过程。

它的主要原因有三个方面：1.城市化和农业活动随着城市化进程的加快和农业活动的不断扩大，大量的污水和农业废水排放到湖泊中，其中含有大量的营养盐。

这些营养盐进入湖泊后，不仅会影响湖泊水的透明度和呈现蓝藻爆发等营养盐富营养化现象，还会导致水中氧气的减少，威胁湖泊生物的生存。

2.气候变化气候变化对湖泊富营养化也有一定影响。

气候变暖导致湖泊水温升高，进而导致湖泊中藻类等水生植物的生长加快，从而增加了湖泊的富营养现象。

此外，气候变化还可能影响湖泊的降水和流域的径流，进一步影响湖泊的水质。

3.生态系统干扰湖泊的自然生态系统遭受各种人为干扰，如湖泊周围土地开发、乱砍乱伐等，都会破坏湖泊的生态平衡。

植被在湖泊生态系统中起着重要的作用，一旦植被受到破坏，湖泊就失去了一道重要的防线，湖泊的富营养现象就会得到进一步加剧。

二、植被在湖泊生态系统中的作用植被在湖泊生态系统中扮演着非常重要的角色。

首先，植被可以有效地吸收水中的营养盐，起到净化水质的作用。

湖泊中的水生植物能通过吸收水中的氮、磷等营养物质，减少这些营养物质的浓度，从而抑制湖泊富营养化的发生。

其次，植被可以提供栖息地和食物来源，维持湖泊生态系统的平衡。

湖泊的植被为水生生物提供了繁殖和栖息的场所，同时也提供了食物链的基础。

一旦植被受到破坏，湖泊中的生物多样性将受到威胁，整个生态系统都会陷入失衡状态。

此外，植被还可以保护湖泊岸带的稳定。

湖泊岸带的植被通过根系，可以减少水流的冲击，保持岸线的稳定性，防止土壤侵蚀，从而保护湖泊的生态系统。

水体富营养化对底栖动物群落的影响水体富营养化是指水中溶解氮、磷等营养物质浓度过高，超过了水生态系统所能消耗的程度，导致水体中生物生长过剩。

这种现象广泛存在于许多湖泊、河流和海洋中，严重影响到水环境的健康和生物多样性。

底栖动物群落是水生态系统中的重要组成部分，对水质、水体功能和生态平衡起到关键作用。

本文将介绍水体富营养化对底栖动物群落的影响，探讨其中的机制和后果。

一、富营养化对底栖动物群落结构的影响富营养化会导致水体中浮游植物过度生长，并形成大量的营养盐和有机物。

这会直接影响到底栖动物群落的结构。

一方面，高浓度的氮、磷等营养物质会促进一些浮游植物的大量繁殖，形成浮游生物的过度密度。

这会减少底栖动物的食物资源，使得一些对特定浮游植物依赖的底栖动物物种数量减少或甚至灭绝。

另一方面，底栖动物对水体底层内的沉积物、富含有机质的颗粒物质是有依赖性的，有些底栖动物以这些有机物质为食，富营养化使得沉积物中的有机物质增加，从而影响底栖动物的食物来源。

二、富营养化对底栖动物群落功能的影响富营养化对底栖动物群落的功能也产生了显著影响。

底栖动物是水体中的生物排泄物和腐殖质的分解者，通过分解降解有机物质来维持水体的生态平衡。

然而，富营养化会导致水体中底栖动物数量减少，降低了底栖动物对有机物质的分解能力，造成生物排泄物和死亡生物的积累，进一步加剧了水体富营养化现象。

此外，底栖动物还可以打破水体中的气候层化，通过颗粒物的悬浮作用来促进水体的垂直混合，有助于气体交换和养分循环。

当底栖动物数量减少时，这种垂直混合会减弱，影响到水体的气体交换和生态过程。

三、富营养化对底栖动物群落多样性的影响富营养化还会对底栖动物群落的多样性产生影响。

由于富营养化导致一些底栖动物物种数目减少或灭绝，底栖动物群落的多样性相应减少。

此外，底栖动物的多样性与其对环境变化的适应性和稳定性密切相关。

在富营养化情况下，底栖动物群落中的物种适应性相对较低，容易受到水体环境的变化和其他压力因素的影响。