研究生知识库

磷是湖泊富营养化最重要的限制性因子。溶解无机磷是最容易被生物吸收利用的组分，主要以磷酸盐形式存在。自然界中磷只有一个稳定同位素（31P），不能应用于同位素示踪。由于磷酸盐（PO43-）的磷原子与氧原子结合相当紧密，在地表环境条件下，如果没有生物作用参与，磷酸盐与水分子之间基本不会发生氧原子交换，因而可以借助水体磷酸盐氧同位素组成（d18Op）来辨识不同磷酸盐的来源信息。本研究选取贵州红枫湖这一典型山区深水型湖泊作为研究对象，探索建立利用水体磷酸盐氧同位素定量估算湖泊沉积物内源磷释放对水体磷酸盐贡献的有效途径，为科学制定湖泊营养盐管理策略和确定合理的富营养化治理方案提供重要依据。本论文取得了以下主要成果和认识：（1）在实验室建立完善了湖水磷酸盐氧同位素分析前处理方法，与以往方法相比，有两点重要改进：①用pH计代替指示剂精准监测和调节pH值，降低了pH值变化对前处理过程的影响，确保从低磷浓度的湖水中生成足量磷酸银；②针对湖泊沉积物孔隙水中有机质含量较高的问题，采用两次阳离子树脂处理，更有效地消除了有机质及铈离子的干扰。（2）研究结果表明，红枫湖水体磷酸盐氧同位素变化范围为10.2～21‰。1～3月水体磷酸盐氧同位素变化范围为16.4‰～20.7‰，远离平衡值（13.9‰～14.7‰），表明磷酸盐与水体没有达到氧同位素平衡，d18Op可用于磷酸盐来源示踪。（3）首次测定获取了红枫湖沉积物孔隙水磷酸盐氧同位素组成信息，d18Op值的变化范围14.6‰～17.5‰，为开展示踪研究打下了坚实基础。（4）通过对湖水、入湖河流和沉积物孔隙水磷酸盐氧同位素的系统对比研究，利用同位素混合模型定量估算出红枫湖内源磷贡献达40%，与其它方法（DGT装置模拟法、扩散模型估算法、模拟实验等）研究结果（35.7%～44.6%、31%、41%～59%）近似，证实了利用磷酸盐氧同位素示踪山区湖泊内源磷释放的可行性。