滇池内源磷释放的矿物学制约

Based on the newest mineralogical theories and working methods, this project launches studies on the effects of mineralogical characteristics on the mechanism, rate and degree of phosphorus release from sediments of Dianchi Lake. The mechanism of pH buffering by sediments, as well as the mechanisms of phosphorus release from sediments will be elucidated through exploring the water chemistry and sediment mineralogy and geochemistry. The effects of mineralogical characteristics of iron (hydr)oxides, aluminium hydroxide and apatites on the release of phosphorus will be studied with the development of static simulative experiments.Furthermore, in situ dynamic experiments will be designed to study: 1 the release rates and degrees of Fe/Al (hydr)oxides adsorbed and apatite contained phosphorus and 2, the effects of season and sediment depth on phosphorus release. Through synthesizing all the experimental results, the ratio of mineral constrained phosphorus release to the total internal phosphorus release will be evaluated. This project aims at discovering the constraints of mineralogy on the releases of phosphorus from sediments in Dianchi Lake. The results can be helpful in strengthening the mechanisms of internal phosphorus release, in explaining the difficulty of restoring the eutrophicated lakes, and in developing more efficient lake restoration project.

本项目基于矿物分解和脱附的最新理论和方法,开展滇池沉积环境中矿物种类及性质影响磷释放的机制、速率及程度研究。通过研究滇池沉积物的水化学、沉积物矿物学和地球化学，阐明沉积物缓冲滇池水体pH值的机制及內源磷释放的机制；通过开展静态磷释放研究，厘清滇池沉积环境中铁、铝(氢)氧化物及磷灰石的种类及性质对磷释放的影响；通过开展原位动态实验，探讨滇池沉积环境中矿物吸附态磷和结构态磷的释放速率、释放程度及其受季节和深度的影响；通过综合采样研究结果、静态实验结果和动态实验结果，计算受矿物学制约释放的磷占磷总释放量的比例。本项目以揭示"滇池内源磷释放过程中的矿物学制约性"为科学目标,研究结果不仅有助于深化湖泊內源磷释放的基本理论，还有助于揭示富营养化湖泊恢复缓慢的原因，此外，在湖泊修复方案设计方面也有一定的理论指导意义。

本项目基于矿物分解和脱附的最新理论和方法, 通过开展静态磷释放研究，厘清滇池沉积环境中铁、铝(氢)氧化物及磷灰石的种类及性质对磷释放的影响；通过开展原位动态实验，探讨滇池沉积环境中矿物吸附态磷和结构态磷的释放速率、释放程度及其受季节和深度的影响。.通过研究滇池沉积物的水化学、沉积物矿物学和地球化学，阐明沉积物缓冲滇池水体pH值的机制及內源磷释放的机制。结果表明，滇池中部沉积物中总氮含量随沉积深度变化不明显，南部和北部沉积物中总氮含量为上部30厘米随沉积深度增加总氮含量明显减少，30厘米后趋于稳定。昆明主城附近，沉积物中总磷随深度变化不大，保持相对稳定的一个态势；磷矿厂附近底泥中总磷含量随沉积深度增加而增加，且总含量明显高于其他区域；海口以南晋宁附近底泥中总磷含量随沉积深度增加而减少。总磷与Fe、Al和Ca相关的沉积柱主要局限于滇池南部较小区域，大部分沉积物中总磷与三种元素无相关性或相关性很弱。.通过综合采样研究结果、静态实验结果和动态实验结果，冬季实验结果表明在滇池厌氧沉积物中，微生物+铁氧化物+磷灰石协同作用会导致碎屑磷释放。可能机制为：微生物分泌的低分子量络合物进入透析袋，通过络合作用分解磷灰石，产生活性P；活性P促进微生物生长；微生物的大量繁殖导致其产生大量电子穿梭体，其将微生物代谢产生的电子传递给透析袋中的铁氧化物，促进水铁矿的分解和转化；水铁矿作为微生物生长的电子受体，进一步促进了微生物的生长。水铁矿转化能力冬季强于夏季的可能原因是夏季其他类型微生物生长迅速，与铁还原菌等功能菌竞争有机物，致使铁还原菌的生长受到抑制。.当铁氧化物存在时，碎屑磷灰石具有较强的磷释潜力，因此，在探讨湖泊内源磷释放时，碎屑磷的贡献不能被忽视。