【科研进展】富营养化近海水体中沉积物磷库对磷的吸收和释放的影响

近海水体是陆源物质向海源输送的一个重要途径地， 而过量的营养盐排放导致了近海尤其是半封闭的近海河口和海湾区域的富营养化问题。 近海闭锁性水域的营养盐控制和富营养化防治是一个复杂和长期的过程，在具体实施措施后会有很长的恢复和缓冲期 。而近海沉积物扮演着重要的“源”与“汇”的作用，沉积物-水界面被认为是营养盐循环的重要界面，沉积物对输入营养盐的调节和缓冲作用有待研究。 因此，研究沉积物尤其是半咸水地区表层沉积物的营养盐活性和潜在释放通量，以及近海沉积物磷库对磷的吸收和释放的影响具有重要的科学意义。

学院海洋化学团队基于对日本濑户内海儿岛湾的长期观测数据，结合表层沉积物，柱状沉积物，水体磷数据和通过沉积物柱重建的磷收支的变化，构建了总长28年的近海磷收支模型。模型指出近海沉积物磷蓄积的明显变化，沉积物磷蓄积量从1980年大约15 g m-2 yr-1即降低到2009年的负值，揭示近海磷库逐渐从蓄积磷转向释放这一过程。沉积物数据和模型数据的对比发现，儿岛湾区域沉积物磷库蓄积的磷为383吨，占整体输入磷的11%，而表层沉积物中整体磷库的大小约为1288吨，约为过去28年磷蓄积量的4倍左右。这一结果也表明，在1980年以前的环境事件造成的磷蓄积量远超现在，而且仍然在持续影响目前区域磷循环过程，沉积物临界蓄积量的指标实际上是衡量区域富营养化恢复与否的重要指标。研究最后总结近海富营养化对富营养化治理响应的4个过程，即，1，输入营养盐增加，输入大于输出，此时临界蓄积量快速增加2，通过治理，输入营养盐开始减少，但输入大于输出，临界蓄积量停止增加，3，输入营养盐持续减少，输出大于输入，沉积物磷库开始调节磷循环过程，此时临界蓄积量开始减少，4，输入持续减少，输出大于输入，沉积物磷库对磷循环的调节过程接近稳定，此时临界蓄积量接近0或为负值。实际只有等到第四个步骤才接近完成了整个富营养化恢复的过程。

上述成果发表在《Limnology》期刊2020年第21期，我院金广哲副教授为第一作者和通讯作者。

图1，濑户内海儿岛湾磷收支和临界蓄积量变化过程

(a) 28年见近海磷收支模型，（b）沉积物对磷蓄积释放的季节性特征，(c) 近海沉积物临界蓄积量对富营养化治理响应的4个过程