研究简介:介绍了有害藻华（HABs）对全球湖泊生态系统平衡的威胁，以及磷（P）和氮（N）这两种关键营养物质在富营养化过程中的作用。HABs的频繁发生和规模扩大不仅破坏了生态平衡，还对人类健康构成风险，影响饮用水供应、食品安全和休闲活动。磷曾被认为是淡水生态系统的限制性营养物质，但近年来的研究表明，氮和磷的共同作用对HABs的形成至关重要。春季通常表现为磷限制，而夏季和秋季则可能转变为氮限制，这与季节性的温度和气象条件有关。凯发在线官网ios版下载中磷的释放是一个已知现象，其释放速率可能随季节变化，尤其在温暖季节增加。在某些情况下，凯发在线官网ios版下载磷释放对水柱磷的贡献可能超过外部磷输入，成为影响HABs的关键因素。


研究人员选择太湖的一个半封闭湾作为研究对象，使用高分辨率透析和扩散梯度薄膜采样技术来测量凯发在线官网ios版下载中可移动磷和铁的分布，以评估内部磷负荷在形成季节性氮限制中的作用。


研究结果显示，凯发在线官网ios版下载中可移动磷的季节性变化显著，凯发在线官网ios版下载-水界面的SRP扩散通量在不同季节有较大波动，且与微生物介导的铁氧化还原循环密切相关。内部磷负荷在前藻华期和藻华期对氮限制有显著影响，为控制HABs提供了新的视角和方法。


Unisense微电极研究系统的应用


Unisense微电极系统被用来测量凯发在线官网ios版下载和水体中的溶解氧（DO）浓度和氧化还原状态。测量三个凯发在线官网ios版下载柱用于测量水-凯发在线官网ios版下载剖面中的溶解氧（DO）浓度和氧化还原状态（Eh），使用氧气和氧化还原微电极测试完成。


实验结果


研究结果表明，在前藻华期和藻华期，凯发在线官网ios版下载中的磷释放对水体中氮的限制起到了重要作用。这与过去认为磷是限制性营养物质的观点不同，显示了氮和磷共同作用对HABs形成的影响。通过高分辨率透析和扩散梯度薄膜技术，研究发现凯发在线官网ios版下载-水界面的溶解反应性磷（SRP）通量在不同季节有显著变化，这些变化与凯发在线官网ios版下载中铁的氧化还原循环密切相关。估算了凯发在线官网ios版下载中SRP的累积通量对水柱中总磷（TP）增加的贡献，发现其占据了相当大的比例，从而证实了内部磷负荷在氮限制中的显著作用。研究结果为通过地质环境工程方法控制内源磷负荷提供了理论依据，这可能有助于在前藻华-水华阶段维持磷限制条件，减少有害藻华的发生。

图1、太湖美良湾采样点位置图

图2、凯发在线官网ios版下载核心中反应性磷和铁浓度的垂直分布，每月采样间隔为10毫米。结果表明反应性磷和铁浓度之间存在相关性，*表示0.05水平显著性，**表示0.01水平显著性。

图3、2016年2月到2017年1月凯发在线官网ios版下载-水体剖面的溶解氧（DO）浓度和渗透深度的月度变化。值为三次重复分析的均值±标准差。

图4、2016年2月到2017年1月凯发在线官网ios版下载-水体剖面的Eh值的垂直变化。值为三次重复分析的均值±标准差。

图5、2016年2月到2017年1月美良湾凯发在线官网ios版下载-水体剖面中溶解反应性磷（SRP）和溶解铁（Fe(II)）的月度分布。图中显示的是SRP与溶解铁（Fe(II)）之间的相关系数，双星号表示p<0.01水平的显著性。


结论与展望


内部磷（P）负荷来自凯发在线官网ios版下载在季节性氮（N）限制有害藻华（HABs）中的重要作用已被提出，尽管缺乏实验证据。本研究以大型浅水湖泊太湖的一个富营养化湾为对象，调查内部磷对氮限制的贡献，研究时间为2016年2月到2017年1月。根据水柱中叶绿素a（Chla）浓度的增加，确定了从2月到8月的前藻华期和藻华期，在此期间，总氮与总磷（TN/TP）比率从43.4指数下降至7.4。高分辨率透析（HR-Peeper）和扩散梯度薄膜（DGT）分析显示凯发在线官网ios版下载中可移动磷（SRP和DGT-可溶磷）在垂直分布上存在较大变化，凯发在线官网ios版下载-水界面的SRP扩散通量范围从-0.01到6.76 mg/m?/d（负号表示向下通量）。


Unisense微电极系统被用来测量凯发在线官网ios版下载和水体中的溶解氧（DO）浓度和氧化还原状态（Eh）。溶解氧是水体中氧气的溶解形式，是评估水体氧化状态和生物活动的重要参数。氧化还原状态（Eh）则是衡量水体中氧化剂和还原剂相对活跃程度的指标，对于理解凯发在线官网ios版下载中发生的化学和生物过程至关重要。


Unisense微电极系统使得研究者能够监测DO和Eh的季节性变化，这对于理解季节性氮限制和磷负荷的动态变化具有重要意义。SRP与孔隙水中可溶性Fe(II)浓度之间存在显著线性相关性，反映了可移动磷的时空变化受微生物介导的铁氧化还原循环控制。质量估算显示，凯发在线官网ios版下载中SRP的累积通量占水柱中总磷（TP）增加的54%。这些发现得到了凯发在线官网ios版下载SRP通量与水柱TN/TP之间显著负相关（p<0.01）的支持。这些结果为内部磷负荷在前藻华期和藻华期造成氮限制的主要作用提供了有力证据。