磷是非常重要的营养元素,它能够被浮游植物吸收和利用,浮游植物的大量繁殖则可能导致水体的富营养化。水体的富营养化已受到国内外的高度关注,虽然目前外源磷污染物的输入量已大大减少,但是水体中的磷含量并未按照预期的结果显著降低,于是很多学者推测沉积物中的磷(即内源磷)向上覆水体的释放可能是导致这一现象出现的主要原因。沉积物在磷的生物地球化学循环中扮演着重要的角色,它是磷的重要蓄积库,是淡水生态系统的重要组成部分,它既能向上覆水体释放磷,又能接纳来自上覆水体中的磷。磷在沉积物中会因周围环境的变化呈现不同的形态,而不同形态的磷具有不同的化学特性,沉积物中形态磷的含量和分布特征是揭示其上覆水体富营养化机制和影响因素的重要途径。因此,研究沉积物中的形态磷具有重要的意义。本文以国家自然科学基金项目“三峡库区地质成因富磷河流藻类多样性及初级生产力时空演变特征研究”(40972218／D0218)为依托,以长江三峡库区三大支流之一的香溪河之一级支流——古夫河为研究点,对古夫河表层沉积物中各形态磷的含量和分布特征进行了分析,初步了解了古夫河表层沉积物中各形态磷的空间分布规律和各形态磷之问可能存在的转化。然后进一步了解了生物有效性磷的含量和分布规律及释放风险,以便能为香溪河乃至三峡库区水体富营养的预防和控制提供科学的理论依据。本研究共设置了12个定位采样点,从2010年8月至2011年7月历时11个月(2011年1月未采样),采取野外取样与室内测定相结合的方法。沉积物中的形态磷采用金相灿的化学连续提取法进行分离、提取和测定,确定了古夫河表层沉积物中磷的形态和含量。本研究中的形态磷共有6态,即有机态磷(Organic phosphorus, OP)、可溶态磷(Dissolved phosphorus, DP)、铁结合态磷(Iron bound phosphorus, Fe-P)、铝结合态磷(Aluminum bound phosphorus, Al-P)、钙结合态磷(Calcium bound phosphorus, Ca-P)和闭蓄态磷(Occluded phosphorus,O-P)。古夫河表层沉积物中形态磷的含量分析表明,各形态磷的含量相差比较大,按照从大到小的顺序进行排序,即O-P>Ca-P>OP>Fe-P>DP>Al-P。总磷(Total phosphorus, TP)的年平均含量变化范围为293.09～595.15mg/kg;无机态磷(Inorganic phosphorus, IP)是沉积物中磷的主要赋存形态,包括DP、Fe-P、Al-P、Ca-P和O-P,其年平均含量变化范围为258.19.09～560.02mg/kg,占TP的91.97%,而OP的年平均含量变化范围为22.14～37.50mg/kg,仅占TP的8.03%。在无机态磷中,O-P的年平均含量为156.43～291.20mg/kg,其中大部分样点O-P的年平均含量占TP的比例均超过了50%；Ca-P的年平均含量仅次于O-P,变化范围为53.97～230.00mg/kg,其年平均含量占TP的比例为28.10%;Al-P、Fe-P和DP的年平均含量变化范围分别为7.92～10.59mg/kg、14.98～22.79mg/kg和8.55～12.40mg/kg,其年平均含量分别占TP的2.23%、4.50%和2.54%。为了研究各形态磷之间可能存在的相互转化过程,本研究对占夫河表层沉积物中的各形态磷进行了相关性分析,结果表明DP和Fe/Al-P之问存在一定的转化关系,即处J：氧化环境中的DP可能会向Fe/Al-P转化,而处于还原环境中的Fe/Al-P则可能会发生还原反应,释放出磷酸盐,进而转化为DP;虽然OP矿化后可能增加DP的含量,但OP在本研究中并不会转化成DP;由于在微生物作用下OP矿化进而分解释放出磷酸盐,释放出的磷酸盐可能与沉积物中的活性Fe3+、Al3+和Ca2+结合,然后转化为Fe-P、Al-P和Ca-P,因此OP与Fe/Al-P、Ca-P之间存在转化；O-P与其它各形态磷之间不存在相互转化,由此可推测O-P主要来源于岩石风化的产物。然而,沉积物中磷的生物地球化学循环过程是相当复杂的,因此古夫河表层沉积物中各形态磷之间相互转化的过程及机制还有待深入研究。古夫河表层沉积物中TP和各形态磷的空间分布特征具有很大的相似性,存在比较明显的规律。对于古夫河干流,TP、O-P、Ca-P、DP和Al-P的含量从GF01到GF05基本保持不变,但从GF06到GF09则呈现增长的趋势；Fe-P和OP的含量从GF01到GF05没有明显的规律,波动性均较大,但从GF06到GF09则跟其他形态磷一样,呈增长的趋势,其中Fe-P分布中GF03和GF04为两个异常点,它们的Fe-P含量均较高;对于支流竹园河,其分布规律与同样位J：兴山县的GF06至GF09河段并不一样,TP和各形态磷的含量从ZY01到ZY03依次减少,除了Fe-P以外其他形态磷的年平均含量均高J：GF06至GF09河段。将古夫河划分为古夫——神农架河段、古夫——兴山县河段和竹园——兴山县河段三部分来分析人为活动对古夫河表层沉积物磷的影响,结果表明人为活动对沉积物中磷的贡献较小。为了研究古夫河表层沉积物中磷的释放风险,本研究对生物有效性磷包含的种类和分布特征进行了分析,得出了如下结论：古夫河表层沉积物中的有效性磷包含4种,即OP、DP、Fe-P和A1-P。对于古夫的干流,生物有效性磷的分布波动较大,但有比较明显的规律,除了一个异常点GF04外,从GF01至GF06的变化不大,而从GF07至GF09则呈增长的趋势：对于支流竹园河,生物有效性磷的含量从ZY01到ZY03逐渐减小。占夫河表层沉积物中生物有效性磷的含量变化范围为54.93～83.28mg/kg,年平均含量仅占TP的17.30%,说明仅有很小一部分沉积物磷可能被生物体利用,进而说明磷的释放风险较小,据此可推测。占夫河表层沉积物在磷循环过程中扮演着“磷库”的角色,内源磷并不是威胁占夫河上覆水体富营养化的主要因素。因此,本研究提出了关于古夫河水体保护措施,一方面要加强管理,减少人为活动产生的磷污染物进入水体,控制外源磷的输入：另一方面要预防水体的酸化,控制沉积物中Ca-P的释放。