磷化氢是磷循环的气相载体，以游离气态和基质吸附态二种形式存在于环境中。自然环境中磷化氢的发现是对磷生物地球化学循环的重要补充，它在磷循环中的地位和作用及其产生机制开始成为人们关注的热点。 沉积物中的磷化氢可在一定条件下不断向水体和大气中释放，释放进入水体和大气中的磷化氢被氧化为磷酸盐后可重新返回水体，参与磷的生物地球化学循环并加剧湖泊富营养化进程。因此，气态磷化氢可能是富营养化湖泊磷的输入和输出的一条重要途径，但在已往研究湖泊磷循环时均未涉及沉积物磷化氢的释放和转化问题。开展沉积物中磷化氢行为的研究对弄清湖泊磷的生物地球化学循环过程和湖泊富营养化的治理均有重大意义。 本论文以富营养化湖泊(太湖、南京市乌龙潭)为研究对象，采用野外实验与室内模拟相结合的方法，运用改进的柱前二次低温冷阱富集和气相色谱/氮磷检测器联用技术等分析手段，系统研究了沉积物磷化氢向水体、大气中的迁移转化规律及其影响因素；获得了湖泊水—气界面磷化氢的释放通量；揭示了湖泊沉积物中磷化氢的释放机理及其前体物类型。主要研究结果如下： 1.采用在线温度监测装置，配合柱前二次低温冷阱富集—GC/NPD联用技术分析环境样品中痕量磷化氢时，冷阱温度和检测器SIG值是影响磷化氢定量的两个重要因素。结果表明：磷化氢的富集率随冷阱温度降低而升高，当冷阱温度为-70～-50℃时，磷化氢的富集率均在98％以上；磷化氢的色谱峰面积(y)随检测器SIG值(x)的升高呈线性增加：y=6 351x+46 563，R<2>=0.978 8(n=10)。 2.磷化氢普遍存在于富营养化湖泊的沉积物、水体及湖面大气中，磷化氢在沉积物中的浓度远大于其在水体及湖面大气中的浓度。太湖沉积物柱状样中磷化氢的含量在0.15±0.14～193±32.4 ng/(kg，dry)之间。磷化氢的空间分布和垂直分布与沉积物污染程度和沉积环境有关。同一采样位点，磷化氢沿垂直方向呈锯齿形分布，即表层(0～2 cm)和中间层(4～6 cm)沉积物中磷化氢含量较高，次表层(2～4 cm)磷化氢浓度出现了不同程度的下降。 3.研究了环境因子(pH值、温度、泥水比、扰动、铁盐、锰盐和空气)对沉积物磷化氢释放的影响，发现有利于微生物活动的条件也有利于沉积物磷化氢的生成。实验过程维持pH值相对恒定，起始pH值为1或12时，吸附态磷化氢浓度随培养时间的延长显著降低。pH值为1时，培养144 h后沉积物中磷化氢浓度从3 193±520 ng/(kg，dry)降至154±19.1 ng/(kg，dry)。起始pH值8～10的条件有利于吸附态磷化氢的积累，pH值为10时，吸附态磷化氢浓度可达最大值5756±602 ng/(kg，dry)。较低的温度(4℃)和较高的温度(40℃)均不利于沉积物磷化氢的生成。20～30℃时，磷化氢的生成和释放过程都加剧，20℃时吸附态磷化氢的净含量最大，为7 982±1 003 ng/(kg，dry)。 泥水比为1：3(w/w)时，吸附态磷化氢和顶空磷化氢浓度均达到最大值，分别为7 517±892 ng/(kg，dry)和40±5.1 ng/m<3>。其余泥水比下(1：1、1：2和1：5)，沉积物磷化氢随泥水比的降低而增加，顶空磷化氢的生成量则与此相反。低扰动强度(50 r/min)X寸体系磷化氢的影响不大；100 r/min的中等扰动强度下，吸附态磷化氢的量先增加后降低；150 r/min的高扰动强度导致磷化氢释放加剧，吸附态磷化氢的消失速率达43.2±4.2 ng/(kg·h)，与此同时，沉积物磷化氢的大量释放导致顶空游离磷化氢的生成速率达0.468±0.009 ng/(m<3>·h)。Fe<3+>可导致沉积物中磷化氢不可逆的消失，Fe<2+>和Mn<2+>对吸附态磷化氢的影响不大。氧气对吸附态磷化氢的影响甚微。沉积物中磷化氢是其生成和释放相互平衡后的结果，其净含量取决于占优势的过程。 4.采用静态箱法测定了太湖水一气界面磷化氢的释放通量，并以此估算了太湖磷化氢向大气中的年平均排放量，探讨了不同断面水体对磷化氢释放通量的贡献。测定了进入大气的磷化氢在垂直方向的分布规律。 获得了太湖水一气界面磷化氢的平均释放通量为1.04±0.33 ng/(m<2>·h)，这一结果可用于湿地生态系统中磷化氢排放量的估算。以此值为基础，估算出太湖全湖向大气中排放的磷化氢年平均量为21.3±6.76 kg/y，这一数值远高于溶解在水体中的磷化氢量。水—气界面磷化氢释放通量是沉积物—水界面释放通量的750倍，气态磷化氢的释放对富营养化湖泊水体中磷的去除有一定的贡献。磷化氢的释放通量与水体中磷化氢浓度具有显著的相关性(R<2>=0.941 7，n=9)，水体中磷化氢浓度与沉积物中磷化氢浓度的相关性亦很显著(R<2>=0.959 2，n=9)，表明富营养化湖泊沉积物是湖水中磷化氢的重要来源，沉积物中的磷化氢可不断向湖泊水体及湖面大气中释放。 在一定高度范围内(0～15 m)，湖面大气中磷化氢浓度的均值为1.31±0.36ng/m<3>。磷化氢进入大气环境后可以在垂直方向上进行一定距离的扩散，较均匀地分布在湖面上空。磷化氢是大气环境中普遍存在的一种痕量气体。 5．野外实验表明湖泊沉积物中磷化氢与无机磷细菌呈显著正相关，与厌氧细菌的相关程度次之，与有机磷细菌则无明显相关性。室内研究表明：采用沉积物厌氧培养时，无机磷的添加可显著提高吸附态磷化氢和游离磷化氢的生成量；有机磷的加入对磷化氢释放的影响不大。因此，无机磷作为磷化氢前体物的可能性最大。添加了促进微生物生长的能源物质(蛋白胨)后，顶空游离磷化氢和沉积物吸附态磷化氢浓度均有明显增加，表明磷化氢的产生与微生物活动密不可分。 研究磷化氢前体物类型时发现，沉积物对磷化氢有强烈的吸附作用，培养过程中释放到顶空的游离磷化氢仅占很小一部分(通常为吸附态磷化氢的1/10000)。不同的底物加样方式(底部和顶部)对吸附态磷化氢影响甚微，对顶空游离磷化氢影响较大，含磷样品加于顶部时释放的游离磷化氢较样品加于底部时多。