沉積物中TP含量能反映磷污染程度，同時(shí)也指示了海洋生物系統(tǒng)沉積物營(yíng)養(yǎng)狀況信息[19]。海州灣海洋牧場(chǎng)春季表層沉積物TP的含量略高于2014年5月TP的研究結(jié)果376.01 ug·g?1[20]，與2016年10月[21]所測(cè)得的研究結(jié)果大致相同。IP是TP的主要形態(tài)，生物體對(duì)其具有很高的利用性[22]。海州灣海洋牧場(chǎng)對(duì)照區(qū)的IP含量顯著大于魚礁區(qū)的IP含量，這可能與魚礁投放對(duì)底質(zhì)的修復(fù)和改善作用。Ex-P是將磷酸鹽直接吸附在沉積物中的礦物表面上形成的，可被浮游植物吸收[23]。Fe/Al-P具有很高的活性，容易釋放且被生物所利用，是環(huán)境評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一[23]。Ca-P由主要生物磷灰石組成，是相對(duì)比較穩(wěn)定的磷[24]。而沉積物OP為TP與IP之差，OP是沉積物中重要的活性成分，其遷移轉(zhuǎn)化對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化具有一定的風(fēng)險(xiǎn)。
各磷形態(tài)培養(yǎng)后濃度都顯著增大，其中各站點(diǎn)的TP濃度增量最為明顯，站點(diǎn)RA2各個(gè)磷形態(tài)濃度增量尤為明顯。有研究表明[25]，IP可與鈣、鐵、鋁化合物反應(yīng)形成磷酸鹽，OP可與以不同的抗微生物降解的形式發(fā)現(xiàn)。亦可能在擾動(dòng)后，使得氧氣濃度增加，導(dǎo)致沉積物產(chǎn)生磷吸附。同時(shí)溶解氧濃度發(fā)生改變，使得沉積物-水界面中的氧化還原條件發(fā)生改變，進(jìn)而各形態(tài)磷間產(chǎn)生相互轉(zhuǎn)化[26]。海州灣海洋牧場(chǎng)魚礁區(qū)TP、IP、Ca-P的濃度顯著大于對(duì)照區(qū)，而魚礁區(qū)Ex-P、Fe/Al-P的濃度略小于對(duì)照區(qū)。
室內(nèi)培養(yǎng)24 h后，各磷形態(tài)占TP比例降低，其中IP最為明顯，占TP的51.40%，IP仍然是TP的主要形態(tài)。Ex-P所占的比例仍然較小，這可能會(huì)限制浮游動(dòng)植物的生長(zhǎng)[27]。Fe/Al-P可以在磷酸鹽與FeO/FeOH共同沉淀中形成，并在還原條件下更容易從FeO/FeOH中解吸[28]，這可能與Fe-P的增加有關(guān)。另有研究表明[29]，OP能通過(guò)再礦化逐步被生物利用，若沒(méi)有釋放到上覆水中，許多OP可以轉(zhuǎn)化為Ex-P和/或Fe-P和Ca-P。
海州灣海洋牧場(chǎng)春季間隙水呈現(xiàn)沿岸由近及遠(yuǎn)呈現(xiàn)先減后增加而遞減的現(xiàn)象，這可能與陸源污染物和地表徑流輸入有關(guān)，而上覆水與間隙水呈現(xiàn)相反的情況。間隙水的TP分布與沉積物TP大致類似，說(shuō)明兩者密切相關(guān)，這一結(jié)果與香溪河[17]的大致相同。各站點(diǎn)上覆水TP、PO3?4
的平均濃度大于間隙水，存在一定的濃度差，有向沉積物遷移的可能，而TDP的平均濃度略小于間隙水。上覆水與間隙水的TP、PO3?4存在一定的濃度差，有遷移的可能，而TDP不明顯。當(dāng)然遷移過(guò)程還與沉積物中的P形態(tài)和氧化還原電位等有關(guān)。Zhang[30]的研究表明，F(xiàn)e(OH)x對(duì)磷的吸附解吸作用會(huì)改變間隙水中PO4-P的濃度，從而影響沉積物-水界面PO4-P的交換。
海州灣海洋牧場(chǎng)沉積物-水界面的TP、TDP、PO3?4
交換通量都不盡相同，各站點(diǎn)TP、TDP、PO3?4的交換量在培養(yǎng)初期變化差異較大，后期較為平緩。各個(gè)站點(diǎn)TP、TDP的交換量差異較為明顯，對(duì)照區(qū)顯著大于魚礁區(qū)。站點(diǎn)RA2初期PO3?4交換較為強(qiáng)烈，后期趨于平緩；其它站點(diǎn)的PO3?4交換較為平緩；魚礁區(qū)的PO3?4交換量顯著大于對(duì)照區(qū)。各個(gè)站點(diǎn)的TP、TDP、PO3?4總體表現(xiàn)為由上覆水向沉積物中遷移，這一結(jié)果與2014年海州灣海洋牧場(chǎng)春季沉積物-水界面PO3?4—P的結(jié)果一致[31]。
海州灣海洋牧場(chǎng)表層沉積物TP含量隨著離岸距離的增加，逐步降低。IP是TP的主要形態(tài)，占TP的61.3%。室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)后，各形態(tài)含量顯著增加，各站點(diǎn)的TP濃度增量最為明顯，站點(diǎn)RA2磷各形態(tài)濃度增量最大。
上覆水中TP、TDP、PO3?4
的濃度分別是0.051~0.323 mg/L、0.041~0.257 mg/L、0.016~0.158 mg/L，間隙水中TP、TDP、PO3?4的濃度分別是0.053~0.305 mg/L、0.042~0.266 mg/L、0.004~0.123 mg/L。上覆水TP、PO3?4的平均濃度大于間隙水，存在一定的濃度差，因此上覆水中的磷有向沉積物遷移的可能。
(1)室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)初期TP、TDP、PO3?4
的交換速率變化較快，隨后趨于平緩。沉積物-水界面TP、TDP、PO3?4的平均交換通量分別為?0.273 mmol/m2·d、?0.062 mmol/m2·d和?0.102 mmol/m2·d，都表現(xiàn)為由上覆水向沉積物中遷移，即沉積物中的磷是上覆水的“匯”。本文僅以海州灣春季沉積物樣品為例探索了磷的形態(tài)及水-沉積物界面的遷移情況，后續(xù)應(yīng)該進(jìn)一步探索不同季節(jié)沉積物的磷酸鹽源匯特性。