珠江淇澳岛湿地沉积物磷的赋存形态及释放风险评估研究

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本文通过现场采样和实验室模拟的方法,系统地研究了珠江河口淇澳岛光滩区、红树林区和芦苇区三种典型湿地沉积物中磷的赋存形态及时空分布特征,比较了不同类型湿地沉积物对磷的吸附解吸特性,重点考察了上覆水体盐度变化对沉积物磷吸附和解吸行为的影响,并对河口区沉积物中磷的释放风险进行了初步的评估,为深入探讨珠江河口典型湿地沉积物磷的污染来源、分布特征及潜在的富营养化风险奠定基础。研究结果表明:珠江河口淇澳岛区域不同类型表层湿地沉积物中总磷(TP)含量介于687~1068mg/kg之间,平均含量为882.6mg/kg。无机磷(IP)是沉积物中总磷(TP)的主要赋存形态,平均含量为533.8mg/kg,约占TP的60%,有机磷(Org-P)的含量约占TP的33%,其中铁铝结合态磷(Fe/Al-P)是IP的主要赋存形态,约占IP的63%。不同形态磷的时空分布特点表明:红树林区和芦苇区TP含量的最高值分别出现在冬季和秋季,而最低值分别出现在春季和夏季。光滩区TP含量受季节变化影响较小,均保持相对较高的含量。红树林区表层沉积物中有机磷(Org-P)含量随季节波动较为明显,Org-P含量最高值与最低值分别出现在冬季和秋季。而春、冬季各区域表层沉积物中的Fe/Al-P含量和Ca-P含量普遍高于夏、秋季。Fe/Al-P含量是影响各区域表层沉积物中TP和IP含量的主要因素。不同类型湿地表层沉积物对磷的吸附均符合Langmuir吸附等温方程式。吸附主要发生在前0~0.5h,吸附速率介于276.2~299.7mg kg-1h-1。植物区沉积物对磷的吸附量均高于光滩区,且夏季吸附量明显高于冬季。其中红树林区最大吸附量介于400.0~476.2mg/kg,芦苇区和光滩区沉积物对磷的最大吸附量呈现季节的波动,夏季最大吸附量分别为冬季最大吸附量的1.35倍和1.5倍,冬季光滩区沉积物对磷的吸附量最小为256.41mg/kg。沉积物对磷的吸附容量与沉积物中有机质及活性铁的含量显著正相关。吸附达到饱和以后,不同类型湿地沉积物对磷的解吸呈现相同的规律,解吸在2h左右完成,红树林、芦苇和光滩沉积物磷的解吸量分别在7.78~13.3mg/kg,9.35~11.73mg/kg和5.42~10.9mg/kg间变化,植物区磷的解吸量略高于光滩区,且春季沉积物磷的解吸量略高于其他季节。上覆水体盐度对沉积物磷解吸的影响远高于对磷吸附的影响。随着盐度的增加,磷的吸附量略有减少而解吸量显著增大。盐度由10‰增加到30‰,红树林区、芦苇区和光滩区沉积物磷的平均解吸量分别增加了2.8,2.7和3.2倍。植物区沉积物对磷的吸附量和解吸量受盐度变化的影响明显小于光滩区,冬季光滩区沉积物磷的吸附量和解吸量受盐度影响最为显著。红树林区和芦苇区沉积物具有较高的磷吸附指数(PSI)和较低的磷吸附饱和度(DPS),表明植物区较光滩区沉积物对磷具有更强的缓冲能力,秋季尤为明显。释放风险评估结果表明,研究区域潜在的富营养化水平较高。减少陆源含磷污染物的排放,控制沉积物中铁铝结合态磷向间隙水中的迁移与转化,是降低近岸河口区域水体潜在富营养化风险的有效措施。
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