陳杰 王東啟 李楊杰 俞琳 陳振樓 許世遠(yuǎn)

摘要：本研究分析了我國(guó)12個(gè)潮間帶表層及柱狀樣的總磷（TP）含量，發(fā)現(xiàn)浙江慈溪以北樣品，遼寧遼河口表層樣（0.046%±0.013%）及柱樣（0.047%±0.015%）和山東青島的表層樣（0.047%±0.009%）及柱樣（0.055%±0.008%）為低值區(qū)，其余天津漢沽、東營(yíng)黃河口、江蘇鹽城、上海崇明東灘和浙江慈溪等北部5地區(qū)TP均值在0.063%～0.074%，為沿海12個(gè)潮間帶中的高值區(qū).慈溪以南，除廈門九龍江口和珠江的表層樣和柱樣高外（0.051%～0.070%），福州閩江口、廣西英羅灣和海南東寨港較低（0.019%～0.041%）.北部灘地高值區(qū)與沉積物來源以高通量的河流懸浮質(zhì)輸送有關(guān).磷酸鈣鹽（Ca-P）的含量高值點(diǎn)也出現(xiàn)在北部5地區(qū)（4.16～9.56 μmol g^-1）.本研究柱樣的鐵結(jié)合態(tài)無機(jī)磷酸鹽（Fe-P）含量低于表層樣.Fe-P的高值點(diǎn)位于漢沽、青島和九龍江口的表層樣.通過兩次連續(xù)和非連續(xù)加水培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)連續(xù)培養(yǎng)中，同一區(qū)域TP的釋放速率有增有降，九龍江口（0.927±0.312 μmol kg^-1h^-1）釋放率遠(yuǎn)高于其他區(qū)域.非連續(xù)培養(yǎng)，除了遼河口，其他11個(gè)區(qū)域TP釋放速率顯著增加（P<0.01），漢沽釋放速率（1.437±0.325 μmol kg^-1h^-1）最高.

關(guān)鍵詞：總磷;磷形態(tài); 磷內(nèi)源釋放

中圖分類號(hào)：P76

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI： 10.3969/j.issn.1000-5641.2019.04.018

0 引言

在濱海濕地，磷通常來自本地巖石風(fēng)化或上游河流懸浮顆粒物的搬運(yùn)沉積，本地動(dòng)植物殘?bào)w也是重要的有機(jī)或無機(jī)態(tài)磷的來源，無機(jī)P以磷酸鹽為主，其吸附或再生于無機(jī)和有機(jī)態(tài)固態(tài)顆粒中[1-2].潮間帶濕地沉積物顆粒和動(dòng)植物殘?bào)w中磷儲(chǔ)量最大，遠(yuǎn)超生物活體或孔隙水中磷酸鹽含量[3-6].沉積物中磷元素有時(shí)起限制性作用，影響生物光合作用，進(jìn)而對(duì)C02和N元素的循環(huán)產(chǎn)生互相影響，如由于海平面下降導(dǎo)致部分大陸架出露，P釋放增加，第四紀(jì)冰期海水中的P比間冰期高[7]從而影響初級(jí)生產(chǎn)力.磷的形態(tài)影響其吸附解吸和最終被動(dòng)植物利用[8].無機(jī)磷酸鹽形態(tài)定義常用基于提取劑的定名方法，如NaOH-P和HCl-P分別認(rèn)為Fe、Al態(tài)磷和Ca磷[9].Fe-P或Al-P，在厭氧和還原環(huán)境的配合下，礦化產(chǎn)生的磷酸鹽易于解吸釋放，從而被生物利用[10]，而沉積物中自生磷灰石和殘留態(tài)磷灰石被認(rèn)為不易被生物所利用[11-13]，也有觀點(diǎn)認(rèn)為在適當(dāng)條件下（pH及粒徑的變化），磷灰石能轉(zhuǎn)化成游離無機(jī)態(tài)，從而被生物利用[14-15].對(duì)于沉積物磷酸鹽的釋放或解吸的觀測(cè)可通過水下罩箱法進(jìn)行[16-17]，也可通過采集短柱樣，室內(nèi)模擬的方式進(jìn)行[18-22].但上述文獻(xiàn)的研究方式多為缺氧或強(qiáng)化厭氧條件下模擬磷的釋放或吸附，而潮間帶潮起潮落，好氧、缺氧交替，目前缺乏模擬此條件下磷動(dòng)態(tài)變化的研究.本研究通過間歇加水和出水，觀察磷的釋放速率，并結(jié)合無機(jī)磷的形態(tài)，探析其變化成因.

通常沉積物中無機(jī)磷釋放入上覆水體中，加上陸源河流輸入和洋流輸送，導(dǎo)致水體中磷含量的升高.目前我國(guó)潮灘近岸水體中，活性磷酸鹽的點(diǎn)位超標(biāo)率已連續(xù)兩年穩(wěn)定在14.6%，東海近岸達(dá)40%左右，僅次于無機(jī)氮[23-24].因?yàn)┩渴墙蛹{岸上水體和污染排放口的載體，其磷的含量、形態(tài)和解吸釋放對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)磷的循環(huán)有重要意義.另外，國(guó)內(nèi)潮間帶灘涂往往受人工海防設(shè)施影響，濱海濕地日漸減少，其植被趨向稀疏，種類單一，磷的吸附解吸平衡受土質(zhì)、潮流、鹽度和人工活動(dòng)，如圍墾、養(yǎng)殖等多重干擾影響[25-27].本研究通過集中采集潮間帶灘涂沉積物樣品，分析其全磷含量、可交換離散態(tài)磷、FeP、Ca-P，并通過模擬實(shí)驗(yàn)分析沉積物自身作為磷源的釋放情形，可對(duì)研究沿海沉積物水體P的解吸和循環(huán)有一定的啟發(fā).

1 研究方法

1.1 地點(diǎn)及采樣方法

選取國(guó)內(nèi)12個(gè)主要的入海河流潮間帶灘涂或濕地作為研究對(duì)象.自北向南依次為：遼寧遼河口（LH）、天津漢沽沿岸（HG）、東營(yíng)黃河口（DY）、青島膠州灣灘涂（QD）、江蘇蘇北鹽城沿岸（YC）、上海崇明東灘（DT）、浙江慈溪沿岸（CX）、福州閩江口（FZ）、廈門九龍江口（JL）、廣東珠江口（ZJ）、廣西英羅灣（YL）和海南東寨港（DZ），見圖1.

于2014年9月至11月采集柱樣. 分別于2014年12月至2015年2月和2015年6月至8月采集表層樣品，作為枯季和洪季樣.采用捶擊法采集柱樣并記錄壓縮深度，柱樣所用有機(jī)玻璃管內(nèi)徑10 cm，長(zhǎng)120 cm.以上12采樣區(qū)域，每區(qū)域至少采集2根柱樣，其中遼河口和鹽城潮灘采集了3根柱樣，共26根柱樣.洪季采樣中，將12個(gè)采集區(qū)域分15個(gè)斷面，每斷面依次布高中低潮灘3采樣點(diǎn)，用不銹鋼鏟采集020 cm表層樣，共得540樣.枯季樣則為5個(gè)斷面，布置高中低潮灘3點(diǎn)，樣品數(shù)量為洪季的1/3，鑒于洪季樣有數(shù)量多和空間分布廣的優(yōu)勢(shì)，本研究采用洪季樣.秋季柱樣采集后于兩日內(nèi)轉(zhuǎn)移至4℃的恒溫地下儲(chǔ)藏室.夏季表層樣品當(dāng)日采集上岸后置于帶冷藏功能的車載冰箱上（4℃），運(yùn)回后冷凍于-18 ℃冰柜中.柱樣在采集后兩個(gè)月內(nèi)按2 cm分層并裝袋冷凍.

1.2 實(shí)驗(yàn)分析測(cè)試方案

全磷的測(cè)定方法簡(jiǎn)述如下.取少量沉積物樣品置于40℃爐內(nèi)烘24h，過60目篩，稱取0.25 g樣品，用少量去離子水濕潤(rùn)，先后加3 mL硫酸和10滴高氯酸，置調(diào)溫電爐上消煮，再轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶，用鉬銻抗法測(cè)定磷含量[28].標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07309的加標(biāo)回收率穩(wěn)定在95%.

為選擇適合的無機(jī)磷形態(tài)測(cè)定方法，先抽12個(gè)采樣區(qū)部分樣品，用0.5 mol.L^-1NH4F提取Al-P，發(fā)現(xiàn)多數(shù)樣品Al-P含量很低.前期測(cè)試發(fā)現(xiàn)慈溪以北采樣區(qū)樣品碳酸鈣含量高，添加NH4F，形成CaF2，與P反應(yīng)生成沉淀，干擾Al-P的測(cè)定.而閉蓄態(tài)磷酸鹽測(cè)試中，使用Na3C6H507.H20-Na2S204-NaHC03（CDB）溶液浸提，其分析受硫化物的干擾嚴(yán)重且閉蓄態(tài)磷只在強(qiáng)烈還原條件下才被生物利用.故最終本研究提取磷的三種形態(tài)，即可溶離散P、Fe-P和Ca-P，每個(gè)區(qū)域隨機(jī)選10個(gè)表層樣和一根柱的其中5個(gè)樣（平均20 cm分層），共180樣，具體采用如下方法進(jìn)行磷的分級(jí)測(cè)定[29].稱取1.0g土樣于100 mL離心管，加1 mol.L^-1氯化銨50 mL，連續(xù)恒溫震蕩th（20。C），離心后，倒出上清液，取適量體積液體，用鉬銻抗法測(cè)定可溶離散磷，即無機(jī)態(tài)活性磷.上述離心管加入50 mL的0.1 mol.L^-1NaOH+1 mol.L^-1NaCl，連續(xù)恒溫震蕩17 h（20℃），離心后，倒出上清液，加25 mL近飽和氯化鈉溶液（350 9 L^-1）混勻并離心，倒出上清液，再加25 mL上述氯化鈉溶液，混勻離心，取適量清液進(jìn)行測(cè)定，此為Fe-P.加0.5 mol.L^-1HCl 50 mL于以上離心管中，連續(xù)恒溫震蕩1h（20℃），倒出上清液，再重復(fù)兩次加近飽和氯化鈉溶液，混勻、離心并倒出，加以測(cè)定，為Ca-P.

為測(cè)定沉積物內(nèi)源P的釋放，進(jìn)行兩次模擬培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)溫度為24～28。C.取12個(gè)采樣區(qū)表層樣，先后進(jìn)行兩次：第一次培養(yǎng)于6月至7月進(jìn)行，稱6月培養(yǎng)：第二次培養(yǎng)于8月至9月進(jìn)行，稱8月培養(yǎng).12個(gè)潮間帶區(qū)域，每區(qū)域隨機(jī)選4個(gè)樣品進(jìn)行6月培養(yǎng)，共48個(gè)，8月培養(yǎng)取3個(gè)，共36個(gè).平均每個(gè)濕樣全重65 g，放入500 mL棕色藍(lán)蓋試劑瓶，按1g（干土當(dāng)量）：1.5 mL，加相應(yīng)鹽度的人工海水[30]，各地具體鹽度取近岸平均值[3l].加水過12 h后倒出，隔12 h再加海水，6月和8月培養(yǎng)初期連續(xù)重復(fù)4次，后期逐漸拉大加水間隔期.6月培養(yǎng)后期兩次加水間隔48 h至96 h，進(jìn)行了6次，8月培養(yǎng)后期則間隔96至192 h，進(jìn)行了5次.水樣用過硫酸鉀消解后，測(cè)定其總磷[32].

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，并進(jìn)行單因素方差檢驗(yàn)（ANOVA）、t檢驗(yàn)和Kruskal-Wallis非參數(shù)檢驗(yàn)，主要運(yùn)用IBM SPSS 23、Excel 2016和Origin 9.0軟件.

2 結(jié) 果

2.1 沉積物柱樣總磷

各柱樣按2 cm分層，其總磷含量（TPVo）垂直分布見圖2，除了LH01和QD03外，其他柱樣整體上無明顯的遞增或遞減趨勢(shì).珠江口（ZJ）和廈門九龍江口（JL）表層020 cm的TP含量較高，青島（QD）和崇明東灘（DT）柱樣垂向差異較小.遼河口（LH）、天津漢沽（HG）、青島膠州灣（QD）、蘇北鹽城（YC）、慈溪（CX）、廈門九龍江口（JL）和海南東寨港（DZ）的各地所采集的2或3根柱樣間有顯著差異（P<0.01）.黃河口（DY）、崇明東灘（DT）、福州閩江口（FZ）、珠江口（ZJ）和廣西英羅灣（YL）潮間帶（DY，P-0.508，ANOVA; DT， P=0.168， Kruskal-Wallisj; FZ， P=0.994， Kruskal-Wallisj; ZJ， P=0.134，ANOVA; YL，P-0.083，Kruskal-Wallisj）兩柱樣間無顯著差異.具體數(shù)值比較見圖3，DZ和YL柱樣平均值較低，分別為0.025%±0.034%和0.022%土0.006%，高值出現(xiàn)在HG、DT和CX，分別為0.069%±0.014%、0.072%土0.006%和0.067%±0.090%，其他柱樣均值分布在0.051%～0.064%之間.

2.2 表層樣總磷

表層樣品中（見圖3）， DY（0.071%±0.008%）. DT（0.074%±0.007%）. CX（0.072%±0.006%）、JL（0.07%±0.019%）和ZJ（0.070%±0.019%）的含量較高，YL（0.019%±O.010%）及D2（0.030%±0.024%）的含量為表層樣的最低值.北方樣品中（慈溪以北），低值點(diǎn)位于LH（0.046%±0.013%）和QD（0.047%±O.010%），其他區(qū)域在0.063%以上.南部樣品，除了上述高值區(qū)域（JL和ZJ），其他區(qū)域小于0.04%.除了JL和ZJ外，表層樣的中位數(shù)值與柱樣較接近.

2.3 磷的形態(tài)

所有柱樣和表層樣品中的可溶態(tài)或游離態(tài)的磷含量極少（見圖4和圖5）.多數(shù)樣品的可溶游離態(tài)磷含量范圍在0.1～0.2 μmol g^-1.表層樣中，CX（0.30±0.06 μmol g^-1）、JL（0.33±0.09μmol g^-1）含量相對(duì)較高，HG（0.33±0.08μmol g^-1）和JL（0.32土0.08μmol g^-1）的柱樣含量高. 表層樣品的Fe-P含量高于柱樣，DY（1.70±0.27 μmol g^-1）、YC（1.46+0.90μmol g^-1）、D2（1.52±0.54 μmol g-1）和YL（0.94±0.50 Umol g^-1）為12個(gè)潮間帶低值區(qū)域，HG（4.48±0.48LLmol g^-1）和JL（5.80±1.53 μmol g^-1）為最高的兩地，其他表層樣品Fe-P含量在2.2～4.1μmol g^-1.而柱樣中，除QD（2.07+0.53 μmol g^-1）外，F(xiàn)e-P含量都低于1.7 μmol g^-1. 除QD、YL和DZ，其他表層樣品Ca-P高于柱樣.Ca-P的高值出現(xiàn)在DY（7.97±1.15μmol g^-1）、YC（9.56±2.29μmol g^-1）、DT（8.73±0.64 μmol g^-11）和CX（7.97+0.78 μmol g^-1）的表層樣中.慈溪以南表層樣或柱樣Ca-P都低于北部除LH和QD外的樣品.柱樣中（見圖5），QD、JL、DT和FZ的Fe-P隨深度呈遞減的趨勢(shì)，LH、QD及FZ的Fe-P和Ca-P相差較小，DY是唯一可溶離散P都大于Fe-P的樣點(diǎn)，HG、QD、JL和ZJ的柱樣斷面則表現(xiàn)為Fe-P皆大于可溶P.

2.4 沉積物內(nèi)源磷的釋放

6月和8月培養(yǎng)，前4次為間隔24 h的連續(xù)加水培養(yǎng)，后6次和5次為非連續(xù)性長(zhǎng)時(shí)間間隔培養(yǎng)，其沉積物內(nèi)源TP解吸釋放速率趨勢(shì)和統(tǒng)計(jì)結(jié)果分別見圖6和表1.現(xiàn)對(duì)前4次連續(xù)加水培養(yǎng)，12個(gè)采樣區(qū)域各自不同采樣點(diǎn)間進(jìn)行比較，在遼河口（LH，P=0.314，ANOVA），黃河口（DY，P=0.508，ANOVA）、蘇北鹽城（YC， P=0.069， ANOVA），崇明東灘（DT，P=0.080，Kruskal-Wallisj）、慈溪（CX，P=0.465， ANOVA）、閩江口（FZ， P=0.238， Kruskal-Wallisj）、珠江口（ZJ，P=0.161，Kruskal-Wallisj）潮間帶，采樣點(diǎn)間差異不顯著.而天津漢沽（HG）、青島（QD）、廈門九龍江口（JL）、廣西英羅灣（YL）和海南東寨港（DZ）差異顯著（P值均小于0.01）.對(duì)12個(gè)潮間帶各自不同采樣點(diǎn)非連續(xù)加水培養(yǎng)進(jìn)行比較，LH采樣點(diǎn)之間無顯著差異（P=0.118，Kruskal-Wallisj），其余11個(gè)采樣區(qū)各點(diǎn)間差異顯著（P<0.01）.比較單個(gè)區(qū)域前后連續(xù)和非連續(xù)加水培養(yǎng)P的釋放速率（對(duì)非連續(xù)，比較前4次），發(fā)現(xiàn)LH、HG、QD、JL有顯著差異（P<0.01），其他樣點(diǎn)無顯著差異（P>0.05）.具體數(shù)值方面見表1，6月培養(yǎng)在連續(xù)培養(yǎng)期（1-4），JL釋放率最高（0.877±0.256 μmol kg^-1h^-1），其次為HG （0.692±0.358 μmolkg^-1h^-1），F(xiàn)2（0.233土0.120 μmol kg-1h-1）和DZ （0.293±0.173 μmol kg^-1h^-1）為最低兩區(qū)域.6月培蕎的非連續(xù)培養(yǎng)期（5-10），除了DT、JL、DZ和YL，其他多數(shù)區(qū)域TP的釋放速率大于連續(xù)培養(yǎng)期.HG非連續(xù)期平均值在12個(gè)區(qū)域中最高，為1.056±0.632 μmol kg^-1h^-1，且與連續(xù)培養(yǎng)值（0.692±0.358 μmol kg^-1h^-1）相差大，JL釋放率其次（0.8640.692±0.293 μmolkg^-1h^-1），D2（0.278±0.135μmol kg^-1h^-1）為最低.8月連續(xù)培養(yǎng)期，JL（0.927±0.312μmolkg^-1h^-1）值最高，其次為HG（0.760±0.262 μmol kg^-1h^-1），總體上隨連續(xù)培養(yǎng)時(shí)間增加，遞增或遞減，表現(xiàn)不一（見圖6）.但非連續(xù)期，除DY和FZ外，各樣點(diǎn)TP的釋放速率是各時(shí)期最高的，尤其HG（1.437±0.325 μmol kg^-1h^-1）、QD（1.058±0.172μmol kg^-1h^-1）和JL（1.133±0.508 μmol kg^-1h^-1），F(xiàn)2（0.310±0.116μmol kg^-1h-l）和D2（0.297±0.140 μmol kg-lh^-1）較低，其他樣點(diǎn)均值在0.4～0.8 μmol kg^-1h^-1間，低釋放速率發(fā)生在FZ，DZ部分點(diǎn)位，其低值在0.12～0.17μmol kg^-1h^-1間（見圖6）.總體上，6月和8月兩次培養(yǎng)，LH、HG、QD和JL在非連續(xù)培養(yǎng)期其P釋放率顯著增加（P<0.01）.

3 討論

3.1 潮間帶總磷的特點(diǎn)和磷的形態(tài)變化

和N元素不同，幾乎無氣態(tài)P參與海陸間P的循環(huán).自然界中除去海水和上覆生物殘?bào)w沉積為最大的P通量外[33-34].其次為河流中P的輸入通量[35-36]，其中絕大多數(shù)為顆粒態(tài)p[2].慈溪以北沉積物的來源與歷史上黃河或其支流的故道懸浮顆粒物輸送有關(guān)[37-3 8].具體來看，不同采樣區(qū)域中，渤海灣北部總磷較低，如位于遼河口的表層樣及柱樣，而渤海西部及黃海南部黃河故道入?？诘臄?shù)值較高，與先前研究結(jié)論相近[39-40].渤海沿岸潮間帶中，天津漢沽柱樣TP最高，除了Ca-P的因素外，歷史上受天津北部河流排污影響[41]，營(yíng)養(yǎng)鹽含量高，同時(shí)其又為淤泥質(zhì)灘涂，易吸附積累P，其Fe-P含量也較高，可能會(huì)有較高釋放風(fēng)險(xiǎn).北部樣品中，漢沽、東營(yíng)黃河口、蘇北鹽城、崇明東灘和慈溪Ca-P含量比其他采樣區(qū)域高，平均值為6.57μmol g^-1.因粘土礦物可追溯沉積物來源[42]，對(duì)同一樣品的粘土礦物分析可知（見表2），漢沽和黃河口的蒙脫石/伊利石接近，東灘和慈溪的值也相近，可知其沉積物組分來源一致，即漢沽和黃河口的Ca-P受黃河輸沙帶來的懸浮質(zhì)磷灰石的影響，東灘和慈溪的Ca-P來自長(zhǎng)江輸送物.而鹽城的蒙脫石含量居于上述四地之中，反映其受先前黃河改道影響[38]，同時(shí)鹽城近岸沙流渾濁帶水動(dòng)力復(fù)雜，最終會(huì)受到黃河和長(zhǎng)江沉積物的雙重影響[43].慈溪以北的遼河口和青島膠州灣，其沉積物來源于本地上游河流輸送，同時(shí)膠州灣較封閉的海灣水體交換環(huán)境使其粘粒狀沉積物受黃河輸沙影響較小[44]，從而造成Ca-P和總磷含量低于北部其他樣點(diǎn).對(duì)于易被生物直接利用的Fe-P，其含量在黃河口和蘇北鹽城偏低，與其粉砂質(zhì)粘土或粘土質(zhì)粉砂沉積物有關(guān)[42，45】.青島膠州灣的Fe-P含量與漢沽相近，兩地同屬于泥質(zhì)灘涂，同時(shí)又受陸源的影響[46—48]，鐵結(jié)合態(tài)磷酸鹽含量較高.在慈溪以南，Ca_P含量都低于北部潮間帶（除LH和QD）.南部溫?zé)釟夂蚝退嵝酝寥佬纬傻暮涌诔练e物土壤分化強(qiáng)烈，其標(biāo)志是強(qiáng)烈分化的產(chǎn)物高嶺石含量3倍或4倍于北部潮間帶（見表2），沉積物Ca的淋失較多，Ca-P含量相對(duì)而言較少.Fe-P的高值位于福州、九龍江口和珠江口，其中九龍江口表層樣Fe-P的含量最高，后續(xù)的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了高Fe—P的沉積物，其磷的釋放速率較高.珠江口表層樣品Fe—P在沿海潮間帶中并不高，相關(guān)研究也表明其水域表現(xiàn)出磷限制性營(yíng)養(yǎng)特征[49]，最南部的英羅灣和東寨港，總磷含量最低.紅樹林灘涂缺磷的主要機(jī)制是該區(qū)域的沉積物受植物根際分泌的低分子質(zhì)量有機(jī)酸的影響[50]，此類有機(jī)酸通過與鋁的螯合和配位體的交換反應(yīng)[51]，將鋁結(jié)合態(tài)的磷釋放入水體中[52]，并同時(shí)將鈣磷溶解[50].本研究的紅樹林灘涂又處于全日潮地帶，有利于酸性物質(zhì)的積累，最終形成了低磷的沉積環(huán)境.子與Fe2+競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合，從而最終降低Fe-P值[6].12個(gè)潮間帶除了3種形態(tài)的P外，其余P可能是有機(jī)態(tài)或閉蓄態(tài)P，先前野外勘察表明絕大多數(shù)灘地植被稀少且鹽度高，應(yīng)以無活性、不被生物利用的閉蓄態(tài)P為主，

對(duì)于北部潮間帶沉積物中高含量Ca-P（主要為自生磷灰石或碎屑狀磷灰石），通常認(rèn)為其不可被生物所利用，屬于無效磷，然而Smith發(fā)現(xiàn)[14-15]，磷灰石也能被生物所利用，其中pH的下降是關(guān)鍵因子.Yamada通過強(qiáng)化厭氧實(shí)驗(yàn)（加蔗糖）[17]，也發(fā)現(xiàn)Ca-P的降低并伴隨pH的下降.但在目前，還未在非模擬的自然場(chǎng)景中出現(xiàn)，隨著海洋的酸化[53-54]，其后果是否會(huì)引起沉積物中Ca-P的變化還需觀察.

3.2 釋放培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的分析

前4次連續(xù)加水培養(yǎng)期間，天津漢沽（HG）、青島膠州灣（QD）、廈門九龍江口（JL）、廣西英羅灣（YL）和海南東寨港（DZ）各自采樣區(qū)域內(nèi)不同點(diǎn)差異顯著（P<0.01），表明5地點(diǎn)表層P在不同點(diǎn)位差異大.在實(shí)際采樣中，英羅灣和東寨港的表層樣品位于光灘或近臨植被區(qū)，形成點(diǎn)位差異明顯的P釋放速率，即部分點(diǎn)位較高，部分較低.從P的形態(tài)看，HG、QD和JL的表層樣品Fe-P含量較高，因Fe2+/Fe3+在潮灘淹水退水中轉(zhuǎn)化，對(duì)P的吸附解吸影響較大，造成點(diǎn)位之間差異顯著.非連續(xù)培養(yǎng)期間，各地除LH外，12個(gè)采樣區(qū)各自不同點(diǎn)位均差異顯著.若在實(shí)際情形中，非連續(xù)培養(yǎng)可類比高潮灘，通常淹水期短且受風(fēng)浪影響大，不規(guī)律.其P釋放速率，除DY，其他樣點(diǎn)在6月和8月兩次培養(yǎng)試驗(yàn)中，都有一次或兩次大于連續(xù)培養(yǎng)期，尤其LH、HG、QD和JL差異明顯.相關(guān)研究也證實(shí)，不易受淹的灘涂濕地P的積累速率高于經(jīng)常受淹區(qū)域[55-56].連續(xù)性培養(yǎng)相當(dāng)于灘涂受潮汐作用，會(huì)輸出P03- [57]，造成底質(zhì)P含量的降低.另外，培養(yǎng)溫度在24-_28℃，8月培養(yǎng)的溫度稍高（現(xiàn)場(chǎng)室溫記錄），更利于P的礦化和輸出.有研究表明[58]，P03-于夏季溫暖時(shí)節(jié)會(huì)成倍增加輸出.

在培養(yǎng)試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)天津漢沽（HG）、青島膠州灣（QD）和位于廈門的九龍江口（JL），P的釋放速率高于其他區(qū)域.結(jié)合沉積物TP含量和形態(tài)看，HG、QD和JL表層樣品中鐵結(jié)合態(tài)的磷酸鹽占總磷含量分別為21%、24%和27%.此3處潮間帶是沿海潮間帶中Fe-P占比最高的，其中九龍江口的高含量Fe-P會(huì)隨潮汐運(yùn)動(dòng)釋放并補(bǔ)充入水體中，造成溶解性無機(jī)磷增加[59].結(jié)合近岸水體的水質(zhì)情況[23-24]，可知?dú)v年的磷酸鹽含量中東海最高，而DT和CX整體培養(yǎng)釋放速率卻不高，但個(gè)別點(diǎn)位較高.東海近岸磷以河流輸入為主[60-61]，推測(cè)總體上沉積物底質(zhì)對(duì)P的釋放影響有限，但局部有P的釋放高值點(diǎn).近岸水體中，廈門海域水體多年P(guān)的含量為0.02 mg L^-1，高于天津近岸水體約1倍[23-24]，推斷灘涂P會(huì)對(duì)上覆水體磷酸鹽濃度產(chǎn)生重要的貢獻(xiàn).膠州灣表層樣品集中于灣內(nèi)沿岸，磷酸鹽來源于河流輸送或養(yǎng)殖污染[25，62]，導(dǎo)致河口及北部區(qū)域水中磷酸鹽含量高[63-64]，連續(xù)模擬培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)表明其沉積物P釋放率中等，其對(duì)水體可能有一定的影響.

3.3 潮間帶自源P釋放的因素和通量的估算

通常P釋放與植被覆蓋，氣溫或水溫，潮位大小有關(guān).潮間帶植物在生長(zhǎng)季通過光合作用會(huì)吸收磷酸鹽，而其凋落代謝會(huì)釋放磷酸鹽[65-66].有研究表明，由于植物本身的同化吸收和其根部能輸送氧分子，導(dǎo)致磷酸鹽在植被區(qū)吸附能力大于光灘2～4倍[6]，即植被和光灘皆為磷源，但植被區(qū)會(huì)減少約50%的P輸入.而本研究采樣區(qū)植被稀少，近于無，可推斷灘地是凈P源.潮差小于Im，灘地P的輸入與輸出會(huì)達(dá)到平衡（6].本研究的灘地潮位差除東營(yíng)黃河口（DY）為1m，珠江口（ZJ）和東寨港（DZ）在1.5m左右，其余都在2m以上[67]，多數(shù)情形下應(yīng)以P輸出為主，溫度越高，P的釋放也越高，尤其是鐵結(jié)合態(tài)的無機(jī)磷對(duì)其敏感[68]. 12個(gè)采樣區(qū)年均溫除了遼河口（LH）為9.5℃，其余大于10℃，從東灘（DT）開始，大于16℃，九龍江（JL）樣點(diǎn)開始并往南，均溫都大于20℃[69]，同時(shí)天津漢沽（HG）、青島（QD）和廈門九龍江口（JL）的Fe-P含量高，3地的P受氧化還原環(huán)境變化的影響顯著.綜合以上外部環(huán)境要素表明，我國(guó)潮間帶P多數(shù)情況下以釋放為主.結(jié)合當(dāng)場(chǎng)和后續(xù)測(cè)得的容重，通過計(jì)算，得到潮間帶TP的平均釋放通量見表3.除了YL，12個(gè)樣點(diǎn)前后兩次幾乎不同試樣的連續(xù)加水模擬實(shí)驗(yàn)差別不大.而多數(shù)樣點(diǎn)非連續(xù)培養(yǎng)幾乎都大于連續(xù)期，原因在上節(jié)中已分析.多數(shù)P的內(nèi)源研究集中在長(zhǎng)期淹水的河流和湖泊[70-72]，對(duì)比少數(shù)灘涂沉積物內(nèi)源P的研究發(fā)現(xiàn)，潮間帶濕地P釋放量在52～228 μmol m^-2d^-1[66，73]，以超過100 μmol m^-2d^-1常見.而本研究數(shù)據(jù)表明在反復(fù)的淹水退水條件下，除了JL和YL外，多數(shù)樣點(diǎn)P釋放率不高，間歇性淹水會(huì)形成P釋放通量的高值，尤其在高Fe-P含量的區(qū)域（HG、QD和JL），這種情形可能在高潮灘出現(xiàn)，加上高潮灘富集細(xì)顆粒粘土的特征[74]，造成其可能是潮間帶P內(nèi)源釋放的重要源，以上為內(nèi)源P的釋放，但潮間帶還受人為因素影響，對(duì)樣點(diǎn)周邊河流、養(yǎng)殖、城市排污輸入的外源P的地球化學(xué)行為還需要觀察和實(shí)測(cè).

4 總結(jié)

本研究通過分析我國(guó)12個(gè)典型潮間帶P的含量和形態(tài)，并對(duì)樣品內(nèi)源釋放入水體的總磷進(jìn)行了研究，得出以下結(jié)果.

（1）潮間帶總磷和Ca-P的含量與沉積物來源的母質(zhì)有關(guān).浙江慈溪以北潮間帶（即慈溪、上海崇明東灘、江蘇蘇北鹽城、山東黃河口和天津漢沽），除了遼河口和青島膠州灣外，其P含量受黃河和長(zhǎng)江輸送物質(zhì)影響，帶有自生或碎屑狀磷灰石，導(dǎo)致TP含量高，Ca-P的占比較大.而遼河口和青島膠州灣則屬于相對(duì)低含量區(qū).總磷和Ca-P的含量最低點(diǎn)出現(xiàn)在南部的廣西英羅灣和海南東寨港潮間帶.

（2）天津漢沽、青島膠州灣和廈門九龍江口Fe-P占總磷含量在21%～27%間，為12個(gè)潮間帶中最高，因Fe-P的變化受控于沉積物水界面的氧化還原狀況，其無機(jī)態(tài)磷酸鹽的釋放風(fēng)險(xiǎn)較高.柱樣的Fe-P含量低于表層樣品，青島、九龍江口、上海崇明東灘和福州閩江口Fe-P隨柱樣深度而遞減.

（3）培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)表明，模擬每日潮汐影響的連續(xù)培養(yǎng)期間，兩次培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)除天津漢沽、青島膠州灣、廈門九龍江口、海南東寨港和廣西英羅灣外，其他潮間帶各自不同點(diǎn)位差異不顯著，天津漢沽、青島膠州灣、廈門九龍江口P的釋放速率遠(yuǎn)高于其他區(qū)域，廈門九龍江口P的釋放速率最高，聯(lián)系相關(guān)上覆水體P含量變化可推測(cè)其沉積物是重要的P釋放源，致謝感謝為促成本研究工作，在采樣中通力協(xié)作的中國(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所、青島海洋地質(zhì)研究所、國(guó)家海洋局第一海洋研究所的各位老師和技術(shù)人員.

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