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谈水体加拿大格兰德河水体磷素形态转化及水生生物对磷素吸收释放大学毕业论文格式

摘要:磷素是自然界重要的营养元素,在水生态体系中通常为首要的限制因子,其在水环境中的赋存、迁移和转化等历程对水生态体系的初级生产力具有重要作用,但过量的磷素进入水体后会严重影响水体质量,造成水体富营养化等一系列环境不足,由此充分了解水体磷素循环情况对于制定相关水体最佳养分管理措施具有十分重要的作用。目前对于水体磷素的探讨逐渐以关注不同形态磷的浓度变化,转向定量描述磷素在不同形态间及在生物相-非生物相之间的转化历程,但对于某一具体河流在这方面的综合探讨,例如水体可溶性有机磷(DOP)潜在生物可使用性及对水体活性磷库的贡献、精确定量正磷酸盐(P043-)被水生生物吸收和释放的历程,及占水体磷素绝大多数的悬浮颗粒态磷(PP)的潜在可使用活性的探讨仍然较少,且还不完善,由此本探讨以水体不同形态磷的生物可使用性角度,从汇入北美五大湖之一Eire湖的最大支流、位于加拿大安大略省的格兰德河流域为探讨对象,采取同位素标记示踪技术和化学连续提取分级等办法,对不同磷形态季节性变化、相互转化联系、与水环境的联系及在被水生生物吸收释放等历程进行了探讨,这将有助于加深对格兰德流域水体磷素循环历程的认识,加深了解磷素地球化学特性,为指导该流域生产的磷素养分管理,防止面源污染发生具有重要的论述作用和实践价值。主要结论如下:1.格兰德河水体中可溶性有机磷参与磷素循环的探讨在格兰德中段、按水流方向设置三处采样点:布里奇波特(Bridgeport)、维多利亚(Victoria)和布莱尔(Blair)。主要研究了水中可溶性有机磷(DOP)对水中可溶性生物活性磷(SRP)库的贡献、影响DOP浓度变化的特定酶种类及活性大小。这3个采样位点在本试验进行阶段水体DOP的平均浓度分别为11.24μg PL-1,16.73μgP L-1和40.19μg P L-1。在对比不同过滤压力条件(0mm Hg,100mm Hg,300mm Hg及500mm Hg)对水中DOP浓度影响时,发现水样的过滤压力对水体DOP浓度有明显影响(P0.05),即过滤压力越大,滤液中的DOP浓度越高,这是由于在过滤历程中浮游动植物等水生生物部分断裂的肢体通过了滤膜进入滤液中成为DOP的一部分,或部分活性固体颗粒物的细胞膜在压力下破裂,使细胞液等含磷物质(主要为RNA等)渗入到滤液中以而影响了滤液中的DOP浓度;在研究自然水体DOP对SRP库贡献的试验中,发现自然状态下水中DOP浓度随时间推移有逐渐减小的走势,而水体SRP浓度有缓慢上升走势,且不同采样季节格兰德河水体中的DOP的浓度下降速度与SRP浓度增多速率相似(都在小于2μg P L-1h-1范围变化);在随后的水体酶活测定试验中发现格兰德河水体中有着的碱性磷酸酶在降解DOP再生为生物可使用活性磷的历程中发挥了极为重要的意义,表明DOP不但可从参与水体磷素的循环历程,而且是水体生物可使用活性磷的来源之一;同时也发现格兰德河水体胞外自由态碱性磷酸酶活性较强,占水体总碱性磷酸酶活性的50%左右;在DOP参与下的格兰德河水体磷素周转时间为10-24h,比较之前学者们的探讨结果可知格兰德河是水体营养循环速度很快,水体生物具有较强的光合意义和新陈代谢活动旺盛的一条富营养化河流。2.格兰德河水体中不同磷形态的季节变化极为与水环境的联系格兰德河干流与支流水体总磷(TP)在2012年的平均浓度分别为87.42和82.15μg P L-1,单以水体TP浓度来说这两条河流都属于富营养化河流。相关性显示康内斯托加河水体TP浓度变化对于格兰德水体TP变化间没有明显影响(P0.05),表明支流水体虽然携带较高磷浓度汇入干流,并不对水体磷素营养浓度产生决定性的影响,表明格兰德河中段水体磷素除了来源于支流输入从外,还有其它含较高磷素浓度的输入源,可能与支流河口位置与格兰德河中段采样位点间有着直接向格兰德河排放含有大量营养元素污水的滑铁卢市污水处理厂有关;格兰德河中段水体与支流康内斯托加河口处SRP和DOP全年平均浓度分别为9.77和10.14μg PL-1,10.85μg P L-1和16.28μg P L-1,相关性分析显示支流水体SRP和DOP浓度对于流水体相应指标无明显影响(P0.05),表明格兰德河中段水体的溶解态磷(SRP和DOP)除来源于支流输入从外,在支流河口与格兰德河中段采样位点之间的河段还有着大量外源性溶解态磷输入;格兰德河干流与支流水体悬浮颗粒态磷(PP)全年平均浓度分别为67.51和55.30μg P L-1,相关性分析显示格兰德河支流河口水体颗粒态磷浓度对干流水体颗粒态磷浓度有着明显影响(P0.05),可推测占格兰德河支流水体总磷全年平均百分比69.09%的悬浮颗粒态磷在汇入干流后可从随水流向下游移动,对格兰德河中段干流水体悬浮颗粒态磷贡献显著,格兰德河中段区域水体颗粒态磷主要来源于支流的输入。相关性分析显示格兰德河水体PP与DOP浓度之间有着明显相关联系(P0.05),表明藻类等水生有机体是兰德河水体PP重要组分,当藻类等浮游生物生长旺盛时,部分小型水生生物或其肢体在过滤水样时可从通过滤膜进入滤液成为DOP的一部分,而部分大型藻类等水生生物会被滤膜拦截成为悬浮颗粒态含磷物质的一部分;PP与SRP之间也有着极明显相关联系,表明PP可从作为潜在活性磷成为水中生物可使用磷库SRP的重要补充。格兰德河水温对TP、PP、SRP和DOP均有明显影响,其中水温与TP呈现极明显负相关联系,表明水生生物在水温较高的条件下活性较强,对水体磷素的吸收使用需求增多,由此水中TP浓度会随着水温的增多而呈现下降走势;由于细菌、藻类等水生生物活性会随着水中溶解氧含量的增多而增多,而本探讨显示溶解氧与水体TP间呈现极明显相关联系(P0.01),表明细菌、藻类等浮游水生有机体对格兰德河水体TP组成贡献较大。3.格兰德河水体中悬浮颗粒态磷的潜在活性分析用化学连续分级提取办法获得格兰德河干流与支流水体悬浮颗粒态磷5种可潜在活性磷组分年度平均浓度变化走势都呈现:BD-SRP85℃NaOH-SRP NH4C1-SRP HC1-SRP NaOH-SRP;其中BD-SRP组分平均浓度最高,甚至比NaOH-SRP浓度高出几倍,由于BD-SRP代表了与铁离子、铝离子、锰离子等金属离子结合对水中氧化还原状态很敏感的磷素组分,由此推测该区域格兰德河干流和支流水体以陆地生态体系受纳的含磷颗粒态物质的地球化学性质相似,它们流域的土壤可能都是由含铁、锰、镁和铝等金属离子相对丰富的基性岩母质发育而来;相关性分析显示,格兰德河水体悬浮颗粒态磷各可提取组分中,NH4CI-SRP浓度与水体总悬浮颗粒态磷浓度间有着良好的相关联系,表明代表不稳定结合态生物活性磷的NH4CI-SRP可从随着水体悬浮PP的增多,对水体生物可使用活性磷库产生一定影响;同时85℃NaOH-SRP与其它可提取组分相比浓度相对较高,且与水体DOP之间有着良好地相关联系,也说明格兰德河水体悬浮颗粒态磷大多从有机态形式有着,间接表明格兰德河水中细菌、藻类、原生动物等水生生物由于接受充足的光照和能量而生长旺盛、数量较多、活性较强、生物量丰富;格兰德河干流与支流水体悬浮颗粒态磷5种潜在活性组分中浓度最低的潜在活性磷组分都为NaOH-SRP,由于此种磷素组分代表了有着于腐殖质中或富集在微生物体内的含磷有机物,由此可从推断格兰德河干流与支流水体中与土壤、岩石结合的小型细菌藻类等有机颗粒物、水中腐殖质含量较少;格兰德河干流与支流水体悬浮颗粒态磷各潜在活性磷组分平均浓度高低值出现在不同季节,表明格兰德河干流域支流水环境条件有着一定差别,因为在不同水环境条件下水体腐殖质含量、细菌藻类等水生生物种群及数量会有所不同,水体悬浮颗粒态磷中有机组分含量随季节变化会有着差别,进而对水体悬浮颗粒态磷中潜在可使用磷素组分的释放历程和释放量产生影响。4.水生生物对格兰德河水体中磷素的吸收和释放历程探讨采取同位素示踪技术(32P)研究了河流生态体系中有关正磷酸盐循环的几个方面内容:格兰德河水体两种不同形态水生生物:河床石面水生生物(包括生长在河底卵石表面的表层藻类及微型底栖动物等)、悬浮颗粒态水生生物(细菌蓝藻等浮游生物)对水中被32P标记的正磷酸盐(32P-P043-)的吸收状态的探讨结果显示在加入32P-PO43-后的前两个小时内河床石面生物和悬浮颗粒态水生生物体对32P的吸收速度很快,但随着时间推移河床石面生物逐渐占水

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