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潮滩沉积物是各种营养物质的重要蓄积库或汇,对上覆水体具有很强的净化功能,同时,由于各种自然和人为因素的干扰,导致河口潮滩沉积物在一定程度上又能够充当营养源的作用,可以向上覆水体释放不同结合态的营养盐,对沿岸水体环境质量造成重要的影响。长江口滨岸潮滩受潮汐和径流双重影响,是一个典型的海陆交互作用地带。近年来,随着长江沿岸尤其长三角地区经济的快速发展,人为污染(工业废水、生活污水和农业面源污染等)对长江口滨岸潮滩地区的生态环境造成越来越大的负面影响。因此,本文选择高强度化作用下的城市化河口…一长江河口海岸带为研究对象,以其自然环境变化特征为基础,运用现场测试、实验分析和室内模拟相结合的方法,从环境地球化学的角度,研究了滨岸潮滩沉积物(表层沉积物、柱状沉积物和海底沉积物)中营养盐…磷的时空分布规律;探讨了水体PH、盐度等环境因子对沉积物中磷的吸附与释放的影响:同时,对长江下游流域沿岸沉积物、淡水湖泊淀山湖沉积物和长江河口海岸带潮滩沉积物中的磷进行了初步的对比研究。取得了以下认识:
1.长江口潮滩沉积物中总磷(TP)含量范围在539.6~3379.5mg/kg之间,沿程分布呈现多峰值变化特征;崇明东滩(CD)和浒浦(XP)垂岸分布上:高、中潮滩TP明显高于低潮滩;在时间分布上TP含量复杂多变,可能主要与磷的来源、水动力条件和沉积物粒度等有关。
2.磷的主要存在形态可分为无机磷(IP)和有机磷(OP)两种,其中IP包括可交换态磷(Exch—P)、铝铁结合态磷((A1+Fe)一P)、钙结合态磷(Ca—P)和残渣态磷(Re—P)四种。IP在TP中占主要地位,在56.4%一99.4%之间:Ca—P又在IP中占主要地位,平均含量为81.4%;Exch—P含量都较低,是最有效的磷形态;(Al+Fe)一P是缓效的磷形态,含量在1%一13%之间。Ca—P和OP是一种潜在的可能被释放的磷形态;Exch—P和(A1+Fe)一P之和视为生物可利用磷(BAP),与事实基本一致;(舭+Fe)一P的含量可作为污染指标之一。
3.柱状沉积物中TP含量在540.3—827.6mg/kg之间。从它的垂直分布可知,剖面分布具有自底层向表层呈锯齿状上升趋势,但峰值出现在表层和亚表层。各形态磷呈多峰分布,这可能与河口潮滩水动力条件、沉积特性等密切相关。其中,Ca—P是柱状沉积物中P的主要存在形态,在58.7%一87.8%之间,变化趋势与TP基本相似:Exch—P含量较低,这与铁铝氧化物的吸附与解吸及0P的矿化作用密切相关。
4.高、中潮滩沉积物对磷的吸附和释放能力要大于低潮滩;潮滩沉积物上覆水盐度的增加导致海水中与磷酸根竞争的离子强度增加,有利于沉积物磷的释放;潮滩沉积物上覆水pH值的上升有利于磷酸根离子解吸附,有利于沉积物磷的释放。
5.长江下游流域、淀山湖和长江口磷的对比研究表明:淀山湖沉积物中TP含量比其它二者要高,这可能与湖泊的富营养化等有关。长江口的TP含量比长江下游流域的含量要低,可能是由于长江水体自净的作用和河口地区咸淡水交汇陆海作用强烈有关。从P的各形态来看,Exch—P的含量都较低;(Al+Fe)一P的百分含量比较相近,都在10%左右;长江下游流域和长江口的Ca-P的含量都在70%以上,而淡水湖泊仅在45%左右;长江下游流域和长江口的0P都只有7%多一点,而淀山湖沉积物中0P却达到将近20%,这与淀山湖湖泊沉积物中有机质含量十分丰富有关。