夏季滇池不同来源溶解性有机磷特征及其生物有效性

何宗健,熊 强,,焦立新,王圣瑞*(.南昌大学环境与化学工程学院,江西 南昌 33003；2.中国环境科学研究院,环境基准与风险评估国家重点实验室,北京 0002；3.中国环境科学研究院国家环境保护湖泊污染控制重点实验室,湖泊生态环境创新基地,北京 0002)

夏季滇池不同来源溶解性有机磷特征及其生物有效性

何宗健1,熊 强1,2,3,焦立新2,3,王圣瑞2,3*(1.南昌大学环境与化学工程学院,江西 南昌 330031；2.中国环境科学研究院,环境基准与风险评估国家重点实验室,北京 100012；3.中国环境科学研究院国家环境保护湖泊污染控制重点实验室,湖泊生态环境创新基地,北京 100012)

夏季选取了滇池不同来源(滇池湖体、入湖河流和大气降雨)水样,研究了其溶解性有机磷(DOP)含量及分布特征,并利用酶水解技术表征了其 DOP生物有效性.结果表明,滇池湖体、入湖河流和大气降雨 DOP浓度分别在 0.001～0.117,0.002～1.722,0.006～0.112mg/L(平均0.027,0.197,0.037mg/L),分别占溶解性总磷(DTP)的 18.3%～92.5%,4.2%～100%,25.4%～100%(平均 55.3%,60%,58.9%),不同来源 DTP均以DOP为主,入湖河流 DOP浓度明显高于滇池湖体和大气降雨.不同来源 DOP酶可水解磷(EHP)浓度分别为n.d.～0.058,n.d.～0.673,n.d.～0.031mg/L(平 均 0.017,0.064,0.010mg/L),分 别 占 DOP 的 0%～127.5%,0%～105.6%,0%～55.6%(平 均77.9%,38.7%,23.2%).不同来源DOP酶水解率(EHP/DOP)较高,滇池湖体DOP酶水解率明显高于入湖河流和大气降雨.不同来源DOP时空分布特征明显,且其生物有效性存在较大差异.其中,滇池湖体EHP以活性单酯磷和类植酸磷为主,入湖河流和大气降雨EHP以活性单酯磷为主,尤其是大气降雨二酯磷和类植酸磷含量较少,滇池湖体、入湖河流和大气降雨DOP生物有效性依次降低.不同来源DOP是与溶解性反应磷(SRP)同等规模的生物可利用磷源,二者共同维持了滇池富营养化.滇池治理要从全流域出发,考虑不同来源各形态磷对水质的影响.

滇池；不同来源；DOP；EHP；生物有效性

磷既是水生态系统的营养元素,也是限制性元素.过量磷输入可导致水体富营养化和水质恶化[1-2].正磷酸盐能直接被藻类或细菌吸收利用.然而,最近研究发现部分溶解性有机磷(DOP)也能被初级生产者直接利用[3-5].天然水体中存在多种DOP[6],包括磷脂、核苷酸及其衍生物等,它们极易被藻类和细菌分泌的磷酸酶水解转化为无机磷而被生物利用[6-7].因此,定量表征DOP对于认识和评价湖泊磷营养元素负荷具有重要作用[4],而以往针对磷营养负荷方面的研究却较少涉及DOP[8].

滇池位于昆明市南端,是中国西南地区最大的高原淡水湖泊.滇池流域大量污染物排放入湖,导致水体富营养化,其水质已从1975年的Ⅱ类地表水下降为目前的劣Ⅴ类.近年来,虽采取了一系列治理措施应对滇池日益严重的富营养化问题,但湖泊水质仍未得到明显改善,水华时有发生.夏季,滇池流域进入雨季[9-10],大量污染物随降雨径流汇入滇池.同时滇池夏季气温相对较高,也是其水华暴发期[11].以往针对滇池及其流域水体磷生物地球化学过程的研究,多集中在总磷和无机磷方面,但针对其有机磷(特别是 DOP)的研究却很少,尤其是对滇池夏季不同来源(滇池湖体、入湖河流和大气降雨)DOP含量及其生物有效性研究更少.因此,本研究拟采用酶水解技术研究滇池夏季不同来源DOP含量及其生物有效性,试图为客观认识和评价滇池磷生物有效性提供参考依据.

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

滇池位于云贵高原中部,流域面积 2920km2.滇池湖体呈南北分布,略呈弓形(图 1),面积309.5km2,南北向长40km,平均深度5.3m,以海埂为界分为北部草海与南部外海,其中草海污染程度较外海重,而滇池北部是滇池流域重污染排水区[12].海口是滇池唯一出口.滇池大小入湖河流共120余条,多发源于流域北部、东部和南部山地,以及滇池上游松华坝水库及几个大中型水库[13].滇池流域具有干湿分明低纬度高原季风气候特征,其降水量主要集中在雨季(5～10月),约占全年总量的80%,而旱季(11月～次年4月)流域内部分入湖河流会出现3～6个月不同程度的断流[10].

1.2 样品采集

2013年夏季(6～8月),采集滇池湖体、入湖河流和大气降雨(湿沉降)等水样.根据滇池水质特征及流域环境条件,用 GPS定位设定采样点.其中,滇池湖体布设10个代表性点位,12条代表性入湖河流(从北向南依次汇入滇池,其中3条流入草海,其余9条汇入外海)各布设1个点位,海埂附近布设1个大气降雨采样点(图1).

每月用便携式有机玻璃采水器采集滇池湖体和入湖河流上覆水(表层 0～0.5m),水样采集后装入冰盒带回实验室低温保存,测定各项指标.大气降雨采集参照大气降水样品采集与保存标准[14],用干湿沉降采集器收集一定时期内(6～8月)的大气降雨,每次采样前将采集器用去离子水清洗.干湿沉降采集器放置在居民楼屋顶上(相对地面高度为 1.5m以上),且周边无大树和高大房屋影响.降雨结束后,将混合样(降雨开始至结束)低温保存.1日内有几次降雨过程的,则合并为一个样品.最后将一定时期内的大气降雨(记录起止时间)混为一个样品,测定各项指标.

图1 滇池流域及采样点位Fig.1 Dianchi Lake watersheds and sampling sites

1.3 分析测定方法

1.3.1 样品理化参数测定 水样经0.45µm滤膜过滤后,采用磷钼蓝比色法测定溶解性反应磷(SRP),加入过硫酸钾于 121℃下高温高压消解30min后测定溶解性总磷(DTP),津岛 VCPH型TOC仪测定水样溶解性有机碳(DOC).DOP由DTP与SRP浓度差所得.

1.3.2 样品酶可水解磷(EHP)测定 选择的3种特异性磷酸酶信息见表 1,参照朱元荣等[15]酶水解实验方法,配置酶溶液并在合适的 pH值和温度条件下进行组合(表 2)[8,15],然后磷钼蓝比色法测定水样酶水解后的SRP.酶水解前后SRP的差值即为水样有机磷水解量或正磷酸盐释放量[16],每个样品做 2次平行实验.根据组合酶溶液释放的正磷酸盐量将样品中EHP分为3种类型[15-16]: (1)活性单酯磷(Labile monoester P,碱性磷酸酶水解释放的正磷酸盐量);(2)二酯磷(Diester P,磷酸二酯酶和碱性磷酸酶释放的正磷酸盐量与活性单酯磷的差值);(3)类植酸磷(Phytate-like P,植酸酶、磷酸二酯酶和碱性磷酸酶联合作用释放的正磷酸盐量与活性单酯磷、二酯磷的差值).EHP= Labile monoester P+ Diester P+ Phytate-like P[3].同时将未被实验所使用的酶水解的DOP定义为“未知溶解性有机磷”(unknown DOP)[15].

1.4 数据处理

数据分析采用 SPSS18.0、Excel2003及Surfer11.0软件进行.

表1 磷酸酶信息Table 1 Information of phosphatase enzymes

表2 磷酸酶组合Table 2 Combinations of phosphatase enzymes

2 结果与讨论

2.1 滇池夏季不同来源溶解性有机磷含量分布特征

2.1.1 滇池湖体溶解性有机磷含量及分布特征6～8月滇池湖体 DTP、SRP、DOP浓度分别在0.011～0.703,0.002～0.586,0.001～0.117mg/L(平均0.069,0.042,0.027mg/L),各月 DTP、SRP、DOP含量及其空间分布差异较大(图2).6月DTP、SRP浓度呈现由北向南递减趋势,而DOP浓度则呈现由四周向中西部递减趋势.7月DTP、SRP、DOP浓度总体较 6月明显下降,可能与降雨稀释和藻类吸收有关(7月降雨量明显高于6月,且处于藻类生长旺盛期),同时降雨量变化导致7月溶解性磷浓度分布规律各异[17].与7月相比,8月DTP、SRP、DOP浓度总体有所上升,可能与降雨带入的陆源污染有关,而DTP、SRP、DOP浓度基本呈现由西中部向四周递减趋势,可能与中西部周边陆源污染程度高于其他地区有关.

图2 滇池湖体溶解性磷时空分布(mg/L)Fig.2 The spatial and temporal distribution of dissolved phosphorus in the water column of Dianchi Lake (mg/L)

夏季滇池湖体DOP平均浓度分布基本呈现北高南低规律,与方涛等[18]研究相同;草海 DOP平均浓度显著高于外海,与苏涛[19]和贺克雕[20]研究一致.滇池地区常年盛行西南风[9],南部DOP随水流和风的扰动向北部汇集.而且北部紧邻昆明市区,常年接纳城市生活污水和工业废水[18-21],造成其 DOP浓度偏高.滇池全湖 DOP平均浓度(0.027mg/L)远低于日本Barato湖(0.057mg/L)[22]和北爱尔兰 Lough Neagh湖(>0.100mg/L)[23].与国内高原湖泊相比[24],滇池全湖 DOP平均浓度高于内蒙古深水藻型湖泊岱海(0.02mg/L),低于内蒙古浅水草型湖泊乌梁素海(0.04mg/L).

2.1.2 入湖河流溶解性有机磷含量及分布特征 6～8月入湖河流DTP、SRP、DOP浓度分别在 0.010～3.261,0～1.539,0.002～1.722mg/L(平均0.438,0.241,0.197mg/L),各月 DTP、SRP、DOP含量及其空间分布差异较大(图 3).6月 DTP与SRP空间分布规律基本一致.7月 DTP、SRP、DOP浓度总体显著低于6月(除DOP外),且空间分布特征各异.8月DTP、SRP、DOP浓度总体较7月明显上升,三者空间分布趋势相似.

总体而言,夏季滇池北部入湖河流(新运粮河、老运粮河、船房河、盘龙江、大清河、海河、新宝象河和马料河)DOP平均浓度>南部入湖河流(淤泥河、白鱼河和茨巷河)>东部入湖河流(洛龙河).这与蔡佳亮等[25]的研究结论一致.北部入湖河流流经昆明市区,大量城市生活污水和工业废水排入这些河流,且滇池北岸是滇池流域重污染区,而东部和南部城市点源污染较少,主要为农业面源污染,因而南部和东部入湖河流污染程度小于北部入湖河流.入湖河流DOP浓度平均值(0.197mg/L)远高于滇池全湖(0.027mg/L)、英国Tamar河口(0.011mg/L)[3]以及丰水期环太湖河流中望虞河(0.077mg/L)[26],因此,入湖河流汇入滇池的 DOP极可能加大了滇池湖体DOP负荷.

2.1.3 大气降雨溶解性有机磷含量特征 7～8月大气降雨DTP、SRP、DOP浓度分别在0.012～0.220,0～0.164,0.006～0.112mg/L(平均0.075,0.038, 0.037mg/L,图 4),不同时期采集的大气降雨溶解性浓度波动较大,可能与降雨量、空气污染物浓度等有关[27].7月大气降雨(7月1日～8月11日) DOP浓度平均值(0.023mg/L)明显低于8月(8月12日～9月4日)0.065mg/L,而7月与8月间降雨量相差不大,说明滇池海埂附近空气污染物可能对其夏季大气降雨DOP浓度影响较大.海埂大气降雨DOP浓度平均值(0.037mg/L)高于同纬度地区广东肇庆市鼎湖山季风常绿阔叶林大气降雨(0.030mg/L)[28]和滇池全湖(0.027mg/L),但远小于滇池入湖河流(0.197mg/L).这表明大气降雨对滇池DOP含量影响较大,其对入湖河流DOP的影响可能更多来自于城市降雨径流.

图3 入湖河流溶解性磷浓度时空分布Fig.3 The spatial and temporal distribution of dissolved phosphorus concentration in the water column of inflowing rivers

图4 大气降雨溶解性磷特征Fig.4 Characteristics of dissolved phosphorus in rainfall

夏季滇池湖体、入湖河流和大气降雨 DOP分别占DTP的18.3%～92.5%,4.2%～100%, 25.4%～100%(平均 55.3%,60%,58.9%,图 5),且 DOP与DTP正相关(r=0.847, P=0, n=30; r=0.823, P=0,n= 36; r=0.676, P=0.141,n=6),表明滇池不同来源DOP均为DTP的主要组成部分,且DOP对DTP影响较大.时间上,不同来源 DOP浓度波动较大,整体表现为滇池湖体:6月>8月>7月,入湖河流:8月>7月>6月,大气降雨:8月>7月.这可能与滇池夏季降雨量变化和污染物排放有关,7月与8月降雨量相对6月较高,降雨导致滇池湖体DOP浓度降低,而随着降雨的进行,污染物随降雨径流汇入滇池和入湖河流,造成其 DOP浓度升高.空间上,滇池湖体DOP浓度大小整体为北部>南部>中部,入湖河流水体DOP浓度大小总体为北部>南部>东部.这可能与区域污染程度有关[18,25],相比滇池中、南部和东、南部入湖河流,滇池北部及其入湖河流靠近昆明主城区[18-21,25],接纳城市污染物较多,造成其区域内污染程度较高.

2.2 滇池夏季不同来源溶解性有机磷酶解特征6～8月滇池湖体 EHP浓度为未检出(nd)～0.046mg/L(平均 0.017mg/L,图 6),其中活性单酯磷、二酯磷和类植酸磷浓度分别在nd～0.035,nd～0.024,nd～0.035mg/L(平均 0.008,0.003,0.006mg/ L). EHP以活性单酯磷和类植酸磷为主,且EHP浓度与DOP空间分布相似,但EHP组分空间分布各异.日本Barato 湖EHP浓度约0.020mg/L,活性单酯磷与二酯磷含量相差不大[22],与本研究结果有所不同.但是,滇池湖体 EHP组分时空变化较大.由图 6可见,6月 EHP以活性单酯磷为主,EHP与活性单酯磷浓度均呈现由四周向中西部递减趋势;7月EHP主要为类植酸磷,类植酸磷浓度空间分布与EHP基本相同,活性单酯磷、二酯磷与EHP浓度空间分布差异较大;8月EHP组成特征不明显.

图5 滇池不同来源DOP/DTPFig.5 DOP/DTP in Dianchi Lake from different sources

6～8月滇池入湖河流 EHP月平均浓度为n.d.～0.673mg/L(平均 0.064mg/L,图 7),其中活性单酯磷、二酯磷和类植酸磷分别在 n.d.～0.648, n.d.～0.100,n.d.～0.209mg/L(平 均 0.037,0.010, 0.017mg/L).EHP以活性单酯磷为主,其次为类植酸磷和二酯磷,且EHP浓度空间分布与DOP相似,但 EHP组分空间分布差异较大.英国 Tamar河口EHP浓度平均值(0.007mg/L)远低于滇池入湖河流(0.064mg/L),其中活性单酯磷、二酯磷和类植酸磷分别占EHP的45%、20%和35%[3],与本研究结果相似.然而,由图7可知,夏季滇池入湖河流EHP组成及其空间分布各月变化较大:6月EHP以活性单酯磷为主,且活性单酯磷与DOP和EHP空间分布相似;7月 EHP组成特征不明显,且EHP与DOP空间分布差异较大;8月EHP组成特征不明显,但其与DOP空间分布相似.

7～8月滇池海埂大气降雨 EHP浓度为 nd～0.031mg/L(平均 0.010mg/L,图 8),其中活性单酯磷、二酯磷和类植酸磷分别在nd～0.023, nd～0.008, nd～0.031mg/L(平均0.004,0.001,0.005mg/L), EHP与DOP时间变化规律相似,但EHP组成特征不明显.

图6 滇池DOP酶解特征(mg/L)Fig.6 Enzymatic hydrolysis characteristics of DOP from Dianchi Lake (mg/L)

酶解实验中有些水样酶解后SRP低于酶解前,导致未检出样品EHP.这可能与天然水体DOP浓度偏低[6,22]、酶水解反应易受底物影响[16]、酶水解反应未达酶活性最佳条件[23]和SRP浓度抑制 DOP水解[29]等因素有关.

图8 大气降雨DOP酶解特征Fig.8 Enzymatic hydrolysis characteristics of DOP from rainfall

Monbet等[3],Hernández等[30]研究表明,河流、湖泊等水体中EHP与DOP关系密切.滇池湖体、入湖河流和大气降雨EHP分别占DOP的0%～127.5%,0%～105.6%,0%～55.6%(平均 77.9%, 38.7%,23.2%,图9),EHP与DOP不但时空变化规律相似,而且正相关(r=0.697,P=0,n=30; r=0.936, P=0,n=36;r=0.782,P=0.066,n=6),说明滇池不同来源EHP是DOP的重要组成部分.同时,表明滇池不同来源 DOP酶水解率(EHP/DOP)较高, DOP可以部分甚至完全被磷酸酶水解为无机磷,其中滇池湖体 DOP酶水解率(平均值)高于日本Barato湖(40%)[22]和英国 Tamar河口(68%)[3],即滇池不同来源DOP生物可利用率较高,其对湖泊富营养化风险较大.

图9 滇池不同来源EHP/DOPFig.9 EHP/DOP in Dianchi Lake from different sources

2.3 滇池不同来源溶解性有机磷生物有效性差异及其对水质的影响

2.3.1 不同来源溶解性有机磷生物有效性差异虽然滇池湖体、入湖河流和大气降雨DOP/DTP相当(图5),但其DOP酶水解率依次降低,即DOP生物有效性存在差异(图 9).而且,不同来源 DOP组分特征差异较大(图 10):滇池湖体活性单酯磷、二酯磷、类植酸磷和未知DOP分别占DOP的 0%～100%,0%～128%,0%～103%,0%～100%(平均 26.4%,19.8%,31.7%,22.1%,n=30),入湖河流活性单酯磷、二酯磷、类植酸磷和未知DOP分别占 DOP的 0%～100%,0%～61%,0%～47%,0%～100%(平均 22.1%,8.4%,8.2%,61.3%,n=36),大气降雨活性单酯磷、二酯磷、类植酸磷和未知DOP分别占 DOP的 0%～21%,0%～47%,0%～55%, 45%～100%(平均 6.2%,7.8%,9.2%,76.8%,n=6).未知DOP包括膦酸盐和磷脂等[9],它们不能被碱性磷酸酶、磷酸二酯酶和植酸酶水解,但也可能是DOP的重要来源[31],其生物有效性有待于进一步探究.

通常,单酯磷(包括活性单酯磷和类植酸磷)比二酯磷更易水解[16].因此,与入湖河流和大气降雨相比,滇池湖体 DOP酶水解率更高,生物可利用率更高,而大气降雨DOP中二酯磷和类植酸磷检出率较低,未知DOP含量较多,其DOP酶水解率小于入湖河流.总之,滇池湖体、入湖河流和大气降雨DOP生物有效性依次降低,从而其造成水体富营养化的风险依次减小.

图10 滇池不同来源DOP组分特征Fig.10 Characteristics of composition from different sources

2.3.2 滇池不同来源溶解性有机磷对水质的影响 湖泊和河流上覆水 DOP可能来源于沉积物[3]、原生动物代谢和细菌裂解或自溶[6]、污水排放[8]等.滇池湖体DOP与DOC浓度极显著负相关(r=-0.805,P<0.01,n=10),说明滇池湖体 DOP可能来自溶解性有机质分解.入湖河流 DOP与DOC浓度相关性不显著(r=-0.442,P>0.01,n=12),表明入湖河流DOP与有机质降解关系不大,其来源可能更为复杂.滇池夏季不同来源EHP组成特征及其分布各月波动较大,反映出滇池流域溶解性有机质的复杂性以及EHP还可能受自其他外来污染源影响[9].

活性单酯磷极易被碱性磷酸酶水解[8],而且碱性磷酸酶普遍存在于水生态系统中[32].滇池不同来源EHP均以活性单酯磷为主,说明活性单酯磷是滇池流域重要的生物可利用有机磷形态,定量评价活性单酯磷可以突出其对流域生物可利用磷的贡献.二酯磷和类植酸磷(肌醇六磷酸盐)不能被碱性磷酸酶水解,但仍能被磷酸二酯酶和植酸酶[33]水解.类植酸磷在滇池湖体和入湖河流的含量仅次于活性单酯磷,表明类植酸磷也是滇池流域生物可利用磷的重要组成部分.相比活性单酯磷和类植酸磷,二酯磷在滇池湖体和入湖河流的含量较少,且更难降解[16].

目前评价湖泊水体磷污染特征一般只考虑SRP,然而 DOP中可酶解部分(EHP)也是生物可利用磷[3,8,16],水生态系统磷生物有效性常常被低估.滇池不同来源 DOP生物可利用性均较高,其单酯磷(活性单酯磷和类植酸磷)含量远高于二酯磷.因此,认识滇池磷污染特征,需要考虑其有机磷含量及生物有效性.夏季滇池湖体SRP含量(平均值 0.042mg/L)低于鄱阳湖丰水期(0.070mg/L)[34],但夏季是滇池藻类爆发高峰期,原因可能与DOP含量及生物有效性有关.当滇池湖体和入湖河流 SRP含量较低时,磷酸酶水解DOP释放出正磷酸盐,从而继续维持水体中生物可利用磷水平.虽然滇池不同来源的EHP/DTP分别只有44.9%,21.9%,11.3%(均值),但是EHP/DTP与 SRP/DTP值基本相当(部分 EHP/DTP高达50%以上,图 11),而且本研究使用的磷酸酶广泛存在于天然水体中[33],实验条件(pH=7.0或 9.0)也是模拟天然水环境[3,9,15],夏季滇池水体 pH 值在8.0～9.5之间[35],所以DOP中的EHP代表着滇池湖体中与SRP同等规模的生物可利用磷源.特别是沉积物中的 EHP可通过沉积物-水界面扩散进入上覆水[8],从而增加滇池富营养化风险.

图11 滇池不同来源EHP/DTP和SRP/DTPFig.11 EHP/DTP and SRP/DTP in Dianchi Lake from different sources

滇池湖体、入湖河流与大气降雨三者 DOP浓度时间变化特征基本吻合,说明湖体、入湖河流和大气降雨DOP互为影响[36-37],存在耦合关系.根据杨文龙等[38]研究,入湖河流和降雨产生的农田及山地径流输入滇池的TP分别高达251.1t/a和204.7t/a,分别占TP入湖总量的55.1%和44.9%.可见,入湖河流和降雨径流对滇池磷污染负荷贡献较大.因此,评价滇池富营养化应综合考虑整个滇池流域,研究入湖河流和大气降雨等不同来源磷污染负荷对滇池水质的影响.

3 结论

3.1 夏季滇池湖体、入湖河流和大气降雨DOP浓度分别为 0.001～0.117,0.002～1.722, 0.006～0.112mg/L(平均0.027,0.197,0.037mg/L), 分别占DTP的18.3%～92.5%, 4.2%～100%, 25.4%～100% (平均 55.3%,60%,58.9%).不同来源 DTP均以DOP为主,且其 DOP浓度各月波动较大;草海DOP浓度显著高于外海,北部、南部和东部入湖河流DOP浓度依次降低,需加强滇池北部及其入湖河流治理,控制外源磷输入.

3.2 夏季滇池湖体、入湖河流和大气降雨EHP浓度分别为 n.d.～0.058,n.d.～0.673,n.d.～0.031mg/L (平均 0.017,0.064,0.010mg/L),分别占 DOP的0%～127.5%, 0%～105.6%, 0%～55.6%(平均77.9%, 38.7%,23.2%).滇池不同来源DOP酶水解率较高, EHP是其重要组成部分;湖体EHP以活性单酯磷和类植酸磷为主,入湖河流和大气降雨EHP则以活性单酯磷为主,尤其是大气降雨二酯磷和类植酸磷较少,湖体、入湖河流和大气降雨DOP生物有效性依次降低.不同来源DOP是与SRP同等规模的生物可利用磷源,二者共同维持了滇池富营养化.滇池治理要综合考虑不同来源各形态磷对水质的影响.

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Characteristics and bioavailability of dissolved organic phosphorus from different sources of Lake Dianchi in

summer.

HE Zong-jian1, XIONG Qiang1,2,3, JIAO Li-xing2,3, WANG Sheng-rui2,3*(1.School of Environmental and

Chemical Engineering, Nanchang University, Nanchang 330031, China；2.State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China；3.State Environmental Protection Key Laboratory for Lake Pollution Control, Research Center of Lake Eco-Environment, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China). China Environmental Science, 2014,34(12)：3189～3198

The content and distribution characteristics of dissolved organic phosphorus (DOP) were studied by collecting water samples from different sources of Dianchi Lake (overlying water, inflowing rivers and rainfall) in summer,and the bioavailability of these DOP were also characterized by emzymatic hydrolysis. The results indicated that the concentrations of DOP from overlying water, inflowing rivers and rainfall ranged from 0.001～0.117, 0.002～1.722 and 0.006～0.112mg/L (average, 0.027, 0.197 and 0.037mg/L), respectively, and constituted 18.3%～92.5%, 4.2%～100% and 25.4%～100% (average, 55.3%, 60% and 58.9%) of dissolved total phosphorus (DTP), respectively. DOP predominated their DTP of the different sources samples, and the concentrations of DOP from inflowing rivers were significantly higher than that from overlying water and rainfall. The concentrations of enzymatically hydrolysable phosphorus (EHP) of DOP from different sources ranged from not detectable (n.d.)～0.058, n.d.～0.673 and n.d.～0.031mg/L (average, 0.017, 0.064 and 0.010mg/L), accounting for 0～127.5%, 0～105.6% and 0～55.6% (average, 77.9%, 38.7% and 23.2%) of DOP, respectively. The enzymatica hydrolysis ratio of DOP (EHP/DOP) were relatively high and EHP/DOP from overlying water was significantly greater than that from inflowing rivers and rainfall. DOP from different sources showed evident characteristic of spatial and temporal distribution and their bioavailability had great differences.Labile monoester P and phytate-likeP represented primary portions of EHP from overlying water, whereas, labile monoester P accounted for major sections of EHP from the inflowing rivers and rainfall, especially for EHP of the rainfall which had relatively low concentrations of diester P and phytate-like P. The bioavailability of DOP from overlying water, inflowing rivers and rainfall declined in turn. DOP from different sources represented the available P of equivalent magnitude to soluble reactive phosphorus (SRP), that meant EHP and SRP keep the eutrophication of Dianchi Lake together. So the effects of different phosphorus species from different sources on water quality should be considered for protection of Dianchi Lake from the whole watersheds.

Dianchi Lake；different sources；dissolved organic phosphorus (DOP)；enzymatically hydrolysable phosphorus (EHP)；bioavailability

X142

A

1000-6923(2014)12-3189-10

何宗健(1964-),男,安徽枞阳人,教授,硕士,主要从事环境监测与评价及环境规划与管理研究.发表论文20余篇.

2014-03-10

国家自然科学基金项目(U1202235);国家水专项课题(2012ZX07102-004)

* 责任作者, 研究员, wangsr@craes.org.cn