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蓝、绿藻增殖、悬浮与沉降过程对水-泥界面磷素动态的影响

韩建刚  朱咏莉  
【摘要】:富营养化水体磷素含量及有效性的动态变化与水华现象密切相关。以往对扰动、pH、金属离子、营养盐种类、植物群落等影响下水泥界面磷素含量及有效性已有较为系统的研究。然而,针对水华过程中藻体自身,尤其藻体在早期增殖过程及其大量暴发后衰败过程中,水体及底泥磷素含量与有效性影响研究还很不充分。本文采集太湖梅梁湾水样和泥样,采用室内模拟手段,以水华过程中常见莱茵衣藻和铜绿微囊藻为对象,通过模拟藻体增殖、悬浮和沉降过程,分析比较了藻体生长周期对水-泥界面pH、溶解氧、各形态磷素含量以及碱性磷酸酶活性变化等的影响。主要结果与结论如下:(1)藻体的增殖与悬浮引起水-泥界面pH和溶解氧含量的明显升高。莱茵衣藻的迅速增殖与悬浮导致上覆水pH和溶解氧含量分别从8.6和8.9 mg·L~(-1)升至10.3和16.3 mg·L~(-1)。铜绿微囊藻的增殖与悬浮使上覆水pH和溶解氧含量分别由9.2和7.1 mg·L~(-1)升高至9.8和10.8 mg·L~(-1);在其增殖-悬浮交替阶段,pH与溶解氧含量呈现阶段性波动,分别变化在7.5~9.1、6.8~9.9mg·L~(-1)。(2)莱茵衣藻的增殖迅速消耗上覆水可过滤态与颗粒态无机磷,消耗量分别达到初始量的70%和65%。藻体的沉降引起水中总磷明显上升(0.16~0.31mg·L~(-1))。藻体大量悬浮与后期的沉降阶段,底泥有机磷含量显著升高(73.05~93.60 mg·kg~(-1))。此外,衣藻增殖与沉降阶段底泥碱性磷酸酶活性明显升高,这预示着底泥磷素的释放被加速。(3)铜绿微囊藻在迅速增殖期完全消耗了水-泥界面的可过滤态无机磷;在其增殖-悬浮交替阶段,水中总磷、颗粒态磷、颗粒态有机磷均显著升高,其浓度较前期增长了3~20倍;同期底泥中水溶性磷含量也明显升高。藻体增殖阶段,上覆水碱性磷酸酶活性从17.1μmol P-np·(L·h)~(-1)增至136.5μmol P-np·(L·h)~(-1);悬浮-增殖交替阶段,则呈现波动变化特征;相比较而言,底泥碱性磷酸酶活性在藻体迅速增殖期升高2倍左右,悬浮-增殖交替则相对稳定的维持在较高浓度(3.15±0.76 mg P-np·(g·h)~(-1))。综上所述,在藻体增殖阶段,水体中磷素含量显著降低,而在悬浮和沉降阶段,水-泥界面磷素加剧释放。这表明,底泥磷素的再次释放可能促进藻体的反复增殖与悬浮。并且,铜绿微囊藻比莱茵衣藻更适应低磷的水环境,其更易于导致水华的发生。

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