摘要：指出了磷是多数淡水湖泊的营养控制性因子，沉积物中的磷向上覆水体释放会对水体中磷含量产生重要影响。不同形态的磷有着不同的释放强度，而且影响因素也有所不同。对沉积物磷形态及其影响因素的相关研究进行了总结，分析了其中存在的一些问题，并对以后的发展提出了展望。
关键词：沉积物；磷形态；影响因素
中图分类号：P512.2
文献标识码：A 文章编号：16749944（2017）10013504
1 引言
沉积物是湖泊生态系统三大环境要素之一，通常是勃土、泥沙、有机质及各种矿物的混合物，经过长时间物理、化学和生物等作用及水体传输而沉积于水体底部所形成[1]。人类活动产生的污染物随地表径流、降水等进入湖泊，经过一段时期积累，逐步埋藏形成沉积物[2]，因此沉积物营养物质的含量和分布特征，是了解和研究区域营养物质沉积历史和环境变迁的一种重要依据[3]。沉积物是水体中营养物质的“汇”和“源”[4]，当外源营养物质不断注入湖泊，营养盐在湖泊沉积物中逐步积累，使沉积物成为了上覆水体中营养物质的“汇”[5]。但是当外部环境发生变化时，被沉积物吸附的营养物质能通过解析、溶解等作用返回上覆水体，会对湖泊水质恶化产生重要的影响，此时沉积物便成为上覆水体营养物质的“源”[6]。
磷是绝大多数淡水湖泊的营养控制性因子[7]，沉积物中的磷，特别是“活性”的含磷组分的再生活化，可能导致沉积物向水体的磷释放，形成湖泊系统磷负荷的重要内源[8]，因此湖泊沉积物中磷形态分析研究有助于认识沉积物-水界面之间磷的交换机制和沉积物内源磷负荷机制[9]，也是了解水体沉积物磷地球化学循环的重要途径[10]。因此笔者总结了沉积物磷形态及其影响因素的研究进展，以期找到现存的一些不足之处，并为沉积物磷形态的相关研究提出些许展望。
2 沉积物磷形态提取方法
沉积物中磷以无机磷（IP）及有机磷（OP）两大类形式存在，其中无机磷的存在形式还可以进一步分为易交换态或弱吸附态磷、铝结合磷、铁结合磷、钙结合磷[11]；OP由于分离和鉴定困难，许多学者将有机磷看作一个形态[12]，实际上有机磷又可以分为糖类磷酸盐、核苷酸、腐殖质和富里酸部分、磷酸酯、膦酸盐[13]，不同形态IP 和OP的释放机制，稳定性及生物有效性差异甚远[14]。
2.1 沉积物IP形态提取方法
Chang和Jackson首次提出土壤中无机磷的分级方法（C-J法），利用NaOH与HCl对无机磷进行了分离，把无机磷分为易溶性和弱吸附性磷、铁结合磷、铝结合磷、钙结合磷、闭蓄态磷等[15]。Williams等[16]改进了C-J法，将沉积物中的磷分成了磷灰岩磷（AP）、磷灰岩磷（NAP）以及有机磷（OP）三种形态，该方法（W法）目的主要是为了克服C-J法中可能出现的一部分铁结合态磷在提取过程中会被重新吸附的问题。Hieltjes等[17]提出改进后的W法也存在一定缺陷，因为NaOH所提取的磷，部分可能在提取的过程中被沉积物中的钙盐重吸附，从而提出以NH4Cl作为提取剂。这样的目的是为了在提取不稳性磷的同时能够避免钙盐的重吸附问题，该方法即是后来被广泛应用的四步连续分级提取法。Psenner等[18]将沉积物磷分为水溶性磷，可还原水溶态磷，铁铝结合态磷，钙结合态磷以及惰性磷（Psenner法）。Ruttenberg[19]建设性地提出在每个提取步骤之间以MgCl2和H2O分别洗涤沉积物，以降低各步之间磷的重吸附，由此发展了Ruttenberg法。Ruttenberg法首次提出了区分原生碎屑磷和自生钙结合态磷的磷形态分离方法，但是该法对其他形态的磷分离不够。我国学者李悦等[11]对Ruttenberg法进行了改进，该方法结合顾益初等[20]人对土壤无机磷形态的分级提取方法，克服了Ruttenberg法一些缺点，主要是增加了铁结合态磷、铝结合态磷和闭蓄态磷的提取步骤。但是李悦法主要是针对海洋沉积物的，后来朱广伟等[21]把该方法应用到了长江中下游湖泊沉积物磷形态的提取，发现在提取闭蓄态磷过程中，由于上清液中有大量的胶体存在，其含量容易出现较大误差，所以能否对上清液进行有效地过滤提取，对于测定结果会有很大影响。Hupfer等[22]在Psenner法的基础上进行改进，将沉积物磷形分为弱吸附态磷、可还原态磷、铁铝氧化态磷、腐殖酸结合态磷、钙结合态磷和残渣态磷六种形态（Hupfer法），其中的腐殖酸结合态磷包括易水解的有机磷和聚磷酸盐，而残渣态磷则包括惰性无机磷和难溶性有机磷。
虽然各种磷形态提取方法在不断发展，但是仍没有一个标准的统一提取方法，而且各個方法之间由于提取方法的差别，结果也缺乏可比性，为了改变这种情况，欧洲标准测试测量组织发起了一个联合项目，该项目在综合考虑之后，在Williams等人方法的基础上进行改进，最终形成了淡水沉积物磷形态连续提取的SMT协议，SMT 协议中提取了五种形态的磷，分别为钙磷、铁铝结合态磷、OP、IP以及总磷（TP）[23，24]。该方法的优点是提取过程比较简单，可重复操作性较强，但是其缺点是磷形态分类较少。
2.2 沉积物中OP形态提取方法
上述有磷形态分级提取方法多是针对IP的分级提取，OP基本是当做一个整体来进行研究，有关OP形态及其分级提取方法的研究远少于IP。其实部分OP已经被证实可以有效地被生物利用，也有较高的活性，是湖泊沉积物磷“内负荷”的一个重要组成部分[13]。沉积物OP形态的分级提取方法也是源自于土壤学研究中相应的分类方法。Bowman与Cole（1978）首次提出了土壤有机磷的形态分类方法[25]，而后Ivanoff（1998）等[26]对上述方法进行了改进，将有机磷分为活性有机磷（NaHCO3提取有機磷）、中等活性有机磷（HCl提取有机磷与富里酸有机磷之和）和非活性有机磷（胡敏酸有机磷和残态有机磷之和）。