有机电子供体影响下硝酸盐和铁对磷转化的驱动作用
2023-10-07童永杰汪毅华玉妹赵建伟刘广龙蒋永参
童永杰,汪毅,华玉妹*,赵建伟,刘广龙,蒋永参
1.华中农业大学,湖北 武汉 430070;2.中国电建集团勘测设计研究院有限公司,浙江 杭州 311122
磷是湖泊富营养化的关键生源要素,在外源磷输入负荷减小的趋势下,沉积物的内源磷贡献尤为突出。沉积物磷迁移转化受磷浓度与形态、铁含量、环境因子(温度、pH值、DO、氧化还原电位和水动力等)等多因子的共同影响,其中铁对磷在沉积物-水界面赋存与循环起着重要作用(杨文斌等,2016;李奔运等,2020)。湖泊沉积物中铁和磷既以各自不同的赋存形态独立存在,也可通过物理、化学及生物作用相互结合而以铁磷结合态存在,一部分以铁磷化合物形式存在,更多的磷通过吸附与铁(氢)氧化物结合(Orihel et al.,2017)。在沉积物氧化与还原界面,发生着铁(氢)氧化物的化学和生物形成与转化,直接影响沉积物中磷的有效性与迁移(Mejia et al.,2016)。
铁磷释放活性与氧化还原环境密切相关。好氧条件下,铁(氢)氧化物对磷吸附能力较强,而厌氧条件下铁(氢)氧化物易还原为Fe(II),同时释放所吸附的磷,增加了富营养化发生的潜在风险(Heinrich et al.,2020)。与氧化还原电位有关的因子(如DO、NO3-和SO42-)均可能影响沉积物中磷的释放。NO3-竞争有机电子供体的能力比SO42-高,因此会优先发生还原反应。作为NO3-还原主要电子供体的小分子有机酸在湖泊中普遍存在,通常是由于沉积物中微生物对有机物的厌氧代谢过程产生,在富营养化条件下可能会达到较高的浓度水平。如蓝藻爆发后期会出现大量衰亡,而沉积在局部区域缺氧环境中,通过厌氧发酵蓝藻产生大量以乙酸为主的挥发性脂肪酸(李子阳等,2020),这些乙酸会与水体中不同金属离子结合而生成乙酸盐。……
