不同预处理方式对沉积物磷形态测定结果的影响

不同预处理方式对沉积物磷形态测定结果的影响

0沉积物磷形态测定中的动态变化工具磷酸被认为是控制湖泊和河流等水生生态系统初级生产力的最重要因素之一。磷形态分析是研究沉积物中磷动态变化的重要工具,对了解沉积物环境、确定磷来源、评价生物有效性等有着重要意义不同的预处理方式对沉积物磷形态测定造成一定程度的影响,这一结论已经得到国内外学者的广泛认同,然而,其影响程度和机制并没有统一定论。国内已经有学者逐步开展这方面的研究,但重心主要在有机磷的提取上1材料和方法1.1不同部位沉积物的活性成分和相关理化指标2011年12月,在南京秦淮河和玄武湖分别选取各4个采样点,共采集8个样品。其中,秦淮河样品采集于南京市区河道,玄武湖样品采集于南京玄武湖西南区域。每个点位采集5处表层(0~10cm)沉积物,混合后置于聚乙烯盒中密封带回实验室。采集沉积物样品的同时,测定了上覆水pH值、溶解氧等水质指标,见表1。沉积物带回实验室后,立即取部分样品称重烘干,进行含水率测定。沉积物样品分别经过不干燥(新鲜样品)、冷冻干燥和自然风干预处理,去除植物残体、瓦砾等杂质,自然风干样品重新碾磨过筛后备用。称取0.3000~0.4000g沉积物样品(干重)进行磷形态分析。数据处理运用Excel2010和PASWStatistics18.0forWindows软件。1.2磷酸法的形成本研究参照SEDEX法2结果与讨论2.1各形态磷的含量新鲜样品、冷冻干燥和自然风干样品分别进行磷分级得到的结果见表2。单因素方差分析结果显示,不同预处理方式对Ex-P(F(2,67)=35.8,p=0.000),Fe-P(F(2,45)=14.7,p=0.000)、Ca-P(F(2,67)=7.4,p=0.001)和De-P(F(2,65)=2.7,p=0.076)的含量产生了显著影响(p<0.1),对Org-P的影响则不显著(F(2,69)=0.10,p=0.90)。不同预处理方式下,各形态磷含量大小顺序如下:Ex-P(风干)>Ex-P(新鲜)>Ex-P(冷冻);Fe-P(新鲜)>Fe-P(风干)>Fe-P(冷冻);Ca-P(新鲜)≈Ca-P(冷冻)>Ca-P(风干);De-P(新鲜)≈De-P(冷冻)>De-P(风干);Org-P(新鲜)≈Org-P(冷冻)≈Org-P(风干)。以新鲜样品为参照,冷冻干燥和自然风干样品中Ex-P,Fe-P,Ca-P,De-P和Org-P的质量分数平均为新鲜样品的0.53,0.29,1.04,1.13,1.02和1.36,0.76,0.53,0.89,1.02倍,见图2,其中Fe-P质量分数的变化最为显著,并且秦淮河样品和玄武湖样品具有一定差异。对比秦淮河样品和玄武湖样品发现,冷冻干燥样品与新鲜样品中Fe-P质量分数的比值相差很大,秦淮河为0.44,而玄武湖则为0.15。不同预处理方法下沉积物相同形态磷含量相关分析结果见表3,由表3可知,在不同预处理方式下,除Fe-P之外,均呈显著相关,这表明不同预处理方式对Ex-P,Ca-P,De-P和Org-P提取的影响是整体性的,并不是个别样品变化所致,而影响Fe-P的原因相对复杂,相关性并不显著。3.2矿物形态对有机磷含量的影响Ex-P代表沉积物中最易释放的磷形态,多为吸附在矿物及粘粒表面的磷酸根Fe-P是沉积物中与铁铝(氢)氧化物共同沉淀的磷形态,其含量通常受到pH值和Eh等环境条件变化的影响Ca-P和De-P是沉积物中广泛分布的磷,其中Ca-P主要由自生性磷灰岩磷、生物性磷灰石和碳酸钙吸附的磷组成,而De-P则主要是流域内风化侵蚀产物中磷灰石矿物,相比Ca-P更加稳定Org-P为稳定态的有机磷,在所有形态中活性最低。由于Org-P化学性质较为稳定且含量较低,在不同预处理方式下沉积物中Org-P的含量并没有显著差异。预处理方式对有机磷的影响,并没有形成统一的定论。王圣瑞等对沉积物进行磷形态分析时,自然风干过程需要保存较长的时间,受到各种因素影响,并且后续的重新碾磨和过筛过程,导致部分磷形态的转变,可能会改变沉积物中各形态磷的含量。新鲜样品和冷冻干燥处理可能更接近沉积物原有条件。直接使用新鲜样品进行分析,有利于保持沉积物的自然环境条件,然而新鲜样品难以排除生物、杂质等的影响,而且从样品盒(袋)不同部位取出的样品其含水率可能不一致;冷冻干燥在一定程度上改变了沉积物的原有自然环境条件,干燥过程中低温低压环境可能会对部分形态的磷产生影响,但其排除了含水率等不利因素的影响。因此,在进行沉积物磷形态分级过程中,应该根据不同的研究目的和沉积物实际情况,选择合适的分级方法,在进行结果分析时,预处理方法的影响也需要引起足够的重视。3秦淮河沉积物磷含量随立地特点的变化规律不同预处理方式对沉积物各形态磷的提取产生了不同程度的影响。经过新鲜样品、冷冻干燥和自然风干预处理处理后的沉积物中,Ex-P,Fe-P,Ca-P和De-P含量具有显著差异,而Org-P含量则差异不明显。Fe-P含量的差异尤为明显,预处理之后秦淮河沉积物Fe-P含量的变化程度远小于玄武湖沉积物Fe-P含量。沉积物中Ex-P的含量也有较大程度的变化,自然风干样品中Ex-P含量最高,新鲜样品次之,而冷冻干燥样品最少。在Ca-P和De-P的提取上,新鲜样品和冷冻干燥样品并没有显著差异,而自然风干样品则相对较少。新鲜样品虽然能保持沉积物原有环境,但