Реакционная способность растворенных и взвешенных частиц фосфора снижается с расстоянием вниз по течению Желтой реки.

Коммуникации Земля и окружающая среда, том 4, Номер статьи: 294 (2023) Цитировать эту статью

278 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Желтая река является потенциально важным источником наземного фосфора для ограниченного по фосфору Бохайского моря. Однако сезонные колебания концентраций, распределения и биодоступности растворенного и взвешенного фосфора на протяжении Желтой реки слабо ограничены. Здесь мы измеряем содержание растворенного и взвешенного фосфора в твердых частицах на 72 станциях от истока до устья Желтой реки во время сезона дождей в 2020 году и засушливого сезона в 2021 году. Средние концентрации общего фосфора, общего растворенного фосфора и растворенного реактивного фосфора были выше в сезон дождей, чем сухой сезон. Анализ с последовательным фракционированием показал, что обычно фосфор, связанный с карбонатом кальция, доминирует в пуле взвешенных частиц. Однако содержание фосфора и относительная доля фосфора, связанного с железом, во взвешенных частицах увеличивались в течение засушливого сезона, что указывает на сезонные колебания биодоступности. Реактивность пулов фосфора снижалась от источника к устью, что указывает на низкий потенциал экспорта биодоступного фосфора в Бохайское море.

Фосфор (P) является важным питательным веществом для водных организмов, а также распространенным загрязнителем, если его чрезмерное количество в экосистеме. После промышленной революции прибрежные районы претерпели значительный экономический рост. Большие количества фосфора были перенесены в прибрежную зону в результате промышленных выбросов, стоков химических удобрений и навоза с сельскохозяйственных угодий, что привело к серьезному загрязнению некоторых прибрежных морей1. Было подсчитано, что с 1999 по 2018 год общее чистое антропогенное поступление фосфора из семи основных речных систем в прибрежную зону и океан составило 206 464,8 кг фосфора/км2 в Китае2. Поступление фосфора может обеспечить питательные вещества для выживания морских организмов, однако чрезмерное поступление фосфора может спровоцировать вредоносное цветение водорослей и поставить под угрозу здоровье экосистемы3. Возможно, что эти два состояния будут возникать в разные времена года в одной и той же реке. Поэтому важно изучить влияние поступления фосфора из сезонных рек от истока до прибрежной зоны.

Желтая река имеет самую высокую концентрацию взвешенных твердых частиц (взвешенных частиц) в мире и переносит большие количества речных взвешенных частиц в прибрежный океан4. P часто обогащается на SPM с размером частиц менее 63 мкм и транспортируется вместе со SPM5. Действительно, сообщается, что увеличение содержания мелких частиц во взвешенных частицах приводит к увеличению потока фосфора в устье реки Хуанхэ6. Желтая река является сезонной рекой, с высокой изменчивостью количества осадков, концентрации взвешенных частиц и скорости течения между сезонами дождей и засушливыми сезонами. Исследования показали, что в Желтую реку выпадает более 50% осадков за весь год летом, тогда как зимой она получает лишь около 3%7. Однако в последние десятилетия концентрация взвешенных частиц в Желтой реке резко снизилась из-за изменения климата и вмешательства человека, такого как строительство плотин, сохранение почвы и воды, а также отвод воды8, что потенциально может повлиять на баланс питательных веществ и трофический статус Бохайское море9. Большинство исследований было сосредоточено на переносе фосфора в Бохайское море из нижнего течения Желтой реки и дельты Желтой реки. Тем не менее, неясно, как запасы фосфора различаются по размеру и составу вдоль течения Желтой реки и в зависимости от сезона, несмотря на их потенциальную важность для прогнозирования поступления фосфора из речных вод в Бохайское море.

Метод стандартов, измерений и испытаний (SMT) и спектроскопия ядерного магнитного резонанса раствора 31P (31P-ЯМР) обычно используются для анализа осадка P10,11. Метод SMT позволяет разделить P осадка на экстрагируемый NaOH неорганический P (NaOH-P), экстрагируемый HCl неорганический P (HCl-P) и органический P (OP)12. NaOH-P представляет собой связанный железо-марганец-алюминий P (Fe/Mn/Al-P); HCl-P представляет собой P, связанный с карбонатом кальция (Ca-P). Однако этот метод позволяет определить только общее количество органического фосфора в отложениях, но не конкретный состав и форму органического фосфора. В то время как 31P-ЯМР-спектроскопия позволяет быстро и точно проанализировать конкретный состав и форму органического фосфора в отложениях13. . Соединения P в отложениях можно разделить с помощью 31P-ЯМР-спектроскопии на шесть категорий, а именно: фосфонаты (Phos-P), ортофосфаты (Ortho-P), моноэфиры ортофосфатов (Mono-P), диэфиры ортофосфатов, пирофосфаты (Pyro-P). и полифосфат (Poly-P)14.