【产品应用】寒旱区湖泊非冰冻期沉积物-水界面磷释放风险及机制研究
近日，华北电力大学费琪、王雯雯团队关于寒冷和干旱地区湖泊在非冰冻季节沉积物-水界面处磷释放的风险和机制的研究取得重要进展，研究结果以“Risk and mechanisms of phosphorus release at the sediment–water interface of lakes in cold and arid regions during non-frozen seasons”为题，在环境科学领域知名期刊《Environmental Science and Pollution Research》发表。
摘要
近年来，寒旱区湖泊富营养化进程加速，沉积物营养盐释放是重要诱因。本研究联合顺序提取法、高分辨孔隙水采样器（HR-Peeper）和薄膜扩散梯度技术（DGT），对内蒙古呼伦湖流域乌兰诺尔湿地沉积物-水界面磷的赋存特征、释放风险及机制展开研究。结果表明：上覆水总磷平均浓度8月低于5月，溶解性有机磷（DOP）或颗粒态磷（PP）是主要形态（5月以PP为主，8月以DOP为主）；沉积物中磷以惰性形态为主。孔隙水中可溶性活性磷和DGT有效态磷浓度均高于上覆水，且8月浓度高于5月。湿地沉积物在非冰冻季存在磷释放风险，8月释放风险高于5月。DGT剖面中溶解态磷与铁、锰的良好线性关系验证了三者因铁锰氧化物厌氧还原而协同释放的特性，此外碱性沉积环境也有利于磷释放。本研究可为乌兰诺尔湿地及类似寒旱区水体富营养化治理提供数据与理论支撑。
乌兰诺尔湿地上覆水与沉积物剖面中DGT有效态磷（CDGT-P）、铁（CDGT-Fe）及锰（CDGT-Mn）的垂直分布
乌兰诺尔湿地上覆水与沉积物剖面中，DGT有效态磷（CDGT-P）与铁（CDGT-Fe）、锰（CDGT-Mn）的相关性分析：（a）5月与（b）8月数据对比（*表示P<0.05水平显著相关，**表示P<0.01水平极显著相关）
结论
本研究联合顺序提取法、高分辨孔隙水采样器（HR-Peeper）和薄膜扩散梯度技术（DGT），对内蒙古呼伦湖流域乌兰诺尔湿地非冰冻期沉积物-水界面（SWI）磷的赋存特征、释放风险及机制进行了系统研究。结果表明：上覆水总磷（CTP）浓度8月（0.05~0.17 mg/L）低于5月（0.17~0.45 mg/L），其中5月以颗粒态磷（PP）为主，8月以溶解性有机磷（DOP）为主；沉积物中磷以有机磷（OP）为主要形态，且8月有机磷占总磷比例（ωOP/ωTP）较5月降低。孔隙水可溶性活性磷（CSRP）与沉积柱DGT有效态磷（CDGT-P）浓度均呈现8月高于5月的特征。湿地沉积物在非冰冻期存在磷释放风险，且8月释放风险显著高于5月。DGT有效态磷（CDGT-P）与铁锰（CDGT-Fe/Mn）的显著正相关关系揭示了磷与铁锰的协同释放机制，同时碱性沉积环境进一步促进了界面磷的释放。随着气候变化，沉积物中有机磷的矿化作用可能加剧寒旱区湿地水体富营养化风险。
Qi Fei, Wei Li, Shuhang Wang, Zhanqi Zhou, Wenwen Wang, Mengze Li, Risk and mechanisms of phosphorus release at the sedimentwater interface of lakes in cold and arid regions during non‑frozen seasons, Environmental Science and Pollution Research, Volume 31, pages 23579–23590, (2024), https://doi.org/10.1007/s11356-024-32704-4.
文章链接
https://link.springer.com/article/10.1007/s11356-024-32704-4
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