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Water Research:海岸退化调控磷在沉积物-水界面的可利用性和扩散动力学机制及环境影响

发表时间:2024-01-26 11:04

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文章信息:

**作者:胡敏杰

通讯作者:胡敏杰

通讯单位:福建师范大学

期刊:Water Research

DOI:10.1016/j.watres.2023.121086


摘要:

沿海湿地在全球范围内经历了相当大的损失和退化。然而,在亚热带沿海生态系统中,海岸退化如何调节沉积物磷(P)转化及其潜在机制在很大程度上尚不清楚。本研究使用高分辨率薄膜扩散梯度(DGT)和扩散平衡(Peeper)技术以及基于DGT计算的沉积物通量(DIFS)模型进行了季节性现场监测,评估了P从原始湿地到中度和重度退化场地的退化梯度。研究表明,沉积物P因海岸退化而减少,尽管存在不同的季节模式,但严重退化的地点可利用性P浓度却有所下降。基于DGT/Peeper分析的高分辨率数据显示,有效态磷和可溶性反应性磷(SRP)的浓度分别为0.0006 mg L−1至0.084 mg L−1(平均0.0147 mg L−1)和0.0128 mg L−1至0.1677 mg L−1(平均0.0536 mg L−1)。海岸退化对SRP和有效态磷浓度的增加产生了重大影响,尤其是在严重退化的地点。尽管严重退化的湿地似乎是磷汇(这些地点的负磷通量),但我们在10月份也观察到了正扩散通量,这表明海岸退化可能会加速沉积物磷向上覆水中的扩散和再活化。DIFS模型的模拟提供了令人信服的证据,R和k-1值增加但Tc值降低,证明在严重退化的地点沉积物P具有高补给能力。总之,这些结果表明,海岸退化减少了沉积物磷库,主要归因于磷具有较强的补给能力和较快的扩散动力学,导致磷从沉积物活化,向孔隙水和上覆水释放。这种加速释放导致湿地养分流失,对周围生态系统的水质产生不利影响。为了减少海岸退化的不利影响,必须采取保护、恢复和管理相结合的措施,以降低内部磷负荷和释放的风险,并最终保持区域养分平衡。


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DGT测定的海岸退化后沉积物-水剖面中有效态P的二维分布。虚线表示沉积物和水之间的界面。


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海岸退化后DGT测定的有效态磷和铁浓度的垂直剖面。


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DIFS模型获得的P随海岸退化的R曲线的时间依赖性。

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海岸退化过程中调节磷循环和再活化的机制和过程。


Minjie Hu, Ruibing Yan, Ranxu Ni, Hui Wu, Coastal degradation regulates the availability and diffusion kinetics of phosphorus at the sediment-water interface: Mechanisms and environmental implications, Water Research, Volume 250, 2024, 121086, ISSN 0043-1354, https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.121086.


文章链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043135423015269?via%3Dihub


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