内源磷非常态释放及其与水生生物的关系

随着外源污染得到有效控制，内源磷释放也得到越来越多科学家的重视。但在重度污染的沉积物内源磷释放的问题上，尤其是周年性蓝藻爆发的湖库，很多科学家发现传统的内源磷释放理论很难解释某些特殊时期（环境）的释放过程。因此，本研究以重度污染沉积物和周年性蓝藻爆发的滇池草海为研究对象，在调研其特殊的生境条件后，利用人工原位富集与扩大培育技术引入生物膜界面，研究内源磷在表层沉积物(0-5cm)-生物膜-上覆水之间的迁移过程；研究特殊环境条件下（富碳源沉积物，蓝藻爆发高峰期、蓝藻休眠期）的内源磷释放过程，并识别优先释放的磷赋存形态，构建和率定一般释放规律模型；深入研究内源磷的非常态释放过程与铜绿微囊藻和生物膜形成的"临时"生态学关系。在延伸磷循环研究的同时，为控制磷释放和治理湖泊富营养化提供参考，并为认清这种过渡性的水生生态系统提供科学依据，为湖库后续的生态重建和修复提供理论参考。

湖库内源磷释放的研究受到国内外科学家的越来越多的重视，本项目以内源磷污染严重的滇池草海为研究对象，针对湖库内源磷的释放规律及其与水生生物间的关系进行了全面研究，取得了一系列研究成果。主要如下：1）利用PVC材料构建了“土著生物膜原位培育”小宇宙装置，并利用微生物研究手段，获得了土著自然生物膜的组成、结构及其功能特征；2）发现自然生物膜具有较强的磷去除和吸附能力，并定量评价了自然生物膜去除水体磷的机制，提出了“沉积物-自然生物膜-上覆水”三相界面概念，阐明了磷在自然水体中迁移转化的过程；3）掌握滇池草海内源沉积物磷的释放过程及其释放形态，并揭示其与藻类生长的关系，发现蓝藻爆发和休眠期磷的主要来源全部来自于沉积物中的磷，且铁铝磷是与藻类的爆发最为密切的磷形态；4）初步构建了以自然生物膜为基础的抑制水体蓝藻爆发的理论体系，即自然生物膜与铜绿微囊藻之间产生剧烈的竞争关系，铜绿微囊藻在竞争中处于劣势，从而限制了铜绿微囊藻（蓝藻）的大量生长；5）提出了一项有效控制富营养化和蓝藻“水华”，即控制水体中正磷酸盐及沉积物中铁/铝结合态磷的浓度，以及限制有机磷的转化和矿化的机制；6）获得水体中有机质浓度对藻类生长的阈值为0.27g/L，高于此值，藻类便不能正常生长，甚至不生长，为实现一种基于水体有机质含量控制来抑制藻类“水华”的措施提供了理论基础。综上所述，本项目的成功开展，打破了基于沉积物-水两相界面磷循环研究的传统理念，引入生物界面，丰富和完善了水体磷的生物地球化学循环过程。同时，项目的研究成果也促进我国水体富营养化控制技术的发展，尤其是磷控制策略的系统性和完整性，为重度富营养化，尤其是沉积物重度污染的湖泊内源磷控制，提供新的理论和技术支撑。