天然水体中生物膜对水环境中磷的生物地球化学过程影响

水环境中磷的转化

第28卷第3期

2006年9月

地球科学与环境学报

　JournalofEarthSciencesandEnvironment　

Vol.28No.3Sept.2006

天然水体中生物膜对水环境中磷的生物地球化学过程影响

付长营1,2,方1,2

(1.中国科学院水生生物研究所,湖北武汉;,湖北武汉430079)

[摘要]　,、藻类及细菌之间的相互作用,生物膜

。通过对该领域近几年最新研究成果的总结,得出生物膜尤其;对今后研究重点作出展望,在考虑生物膜存在的条件下,深入研究沉积物、、藻类及细菌与磷循环的相互作用机制,将有助于弄清楚水体富营养化发生的过程及机理。

[关键词]　底泥;生物膜;细菌;磷;

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PNRM;TEM

[中图分类号]　X131.2　[文献标识码]　A　[文章编号]　167226561(2006)0320097205

InfluenceofBiofilmonPhosphorusBiogeochemistryinNaturalAquaticSystem

FUChang2ying1,2,FANGTao1,DENGNan2sheng2

(1.InstituteofHydrobiology,ChineseAcademyofSciences,Wuhan430072,Hubei,China;

2.SchoolofResourcesandEnvironmentalSciences,WuhanUniversity,Wuhan430079,Hubei,China)

Abstract:Biofilm,especiallybacteriahasasignifyeffectontheprocessofphosphorustransference.Thispaperpresentareviewonthecompositionandprogressesofbiofilmstudiesrecently,includingtheinteractionbetweenbiogenicphosphorusandsediment,suspendedparticulate,alge,bacteria,theinfluenceofmicroorganismsonthebiogenicphosphoruscirculationandtheirdetectionmethods.Thefutureemphasisofresearchshouldbeplacedontheinteractionmechanismbetweenbiogenicmatterphosphorusandsediment,suspendedparticulate,alge,bacte2ria,whichcouldgivefurtherinsightontheprocessandmechanismofeutrophication.Keywords:sediment;biofilm;bacteria;phosphorus;

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PNRM;TEM

生态环境。泥/水界面生物层的生物过程会影响界

0　引言

在自然环境条件下,生物膜存在于几乎所有暴露于水中的固体表面上,代表了一类微生物群体,其中有各种寄居者如固着细菌、原生动物、真菌和藻类[12]。这些生物的存在不仅改变了泥/水界面的物质输送和交换过程,也改变了泥/水界面的微

　[收稿日期]　2005210207

面的物理化学性质,进而直接影响营养物质在该界面的交换和转化,同时影响界面生物层的生物组成、数量和分布,47,、、　[基金项目]　中国科学院知识创新工程重要方向项目(KSCX22SW2111);国家重点基础研究发展规划项目(2002CB412300);国家863

项目(2002AA601013)

　[作者简介]　付长营(1979-),男,天津人,硕士研究生,从事生物地球化学研究。

水环境中磷的转化

98地球科学与环境学报　　　　　　　　　　　　　　　　　　第28卷

括有机质的分解与合成、还原沉淀溶解、吸

附解吸等其中,生物膜发挥了重要作用。因此,研究生物膜与磷行为之间的关系具有重要的生态学意义。

进行;⑩形成了一种顶级群落。

2　水环境中的磷循环

2.1　沉积物水界面的磷循环

1　生物膜的定义及天然水体中生物

沉积物水界面营养物质的生物地球化学行为对湖泊尤其是浅水湖泊的水环境质量与生态系统有着极为重要的影响。,国内外学者对污,如[、柱状原样室内模拟1113[14]等,但绝大多行为与过程,是基于水沉积物界面“二相结构”这一基础上开展的,而没有考虑生物在界面的存在与作用,这样得出的许多结论可能存在偏差。最近有学者提出,在水沉积物界面过程研究中应当充分考虑生物相的存在与作用,并进行了一些初步研究[15]。沉积物中磷的存在形态和形式也影响其参与水体生物地球化学循环的进程和途径以及对磷循环的贡献大小,因而,可通过对磷形态研究来揭示沉积物中磷的生物地球化学循环。2.2　悬浮颗粒物与磷循环

膜的形成

浸没在河流或湖泊中的表面常常被藻类、真

菌、细菌及分泌的多聚合物基质和碎石中的单细胞生物聚集定居,而这些附着在底泥、石块、[8])。

湖泊富营养化机理的研究已经有很长的历史,

图1　生物膜的构成

Fig.1　TheStructureofBiofilm

对于C、N、S、P等生源要素的循环,以往研究只注重沉积物方面的部分,这些生源要素进入水体后,与水体中悬浮颗粒物的相互作用几乎还是空白。湖泊上覆水中悬浮颗粒态物质与上覆水间的界面是湖泊生态系统中很少被关注的界面,但这一界面的物质交换对上覆水的影响作用日益受到科学界的重视。蓄积在沉积物中的营养物质在一定条件下通过形态变化、界面特性改变与释放等途径严重影响上覆水的质量。特别在浅水湖泊中,被污染的沉积物在水动

力条件(潮汐、风、波浪、地震、航运、疏浚工程等)和生物扰动作用(底栖、钻孔等)下又可被扬起而形成悬浮颗粒,有研究表明沉积物再悬浮过程是贮存在沉积物中的污染物向上覆水中释放造成二次污染以及

[1617]营养盐输移的、。2000年BostanV等研究了多

图1是生物膜一种狭义的表述,即自养生物(蓝

藻和其他藻类)和异养生物(细菌、真菌和原生生物)在多聚合物基质中的简单组合。生物膜也能控制自己的微环境,比如在主体循环中包括自我屏蔽及营养盐在自养细胞和异养细胞间的循环。生物膜所产生的微环境的边缘层就是图中的灰色边缘带。

它们对环境条件的改变非常敏感,影响水环境中生物膜形成的主要因素是水文条件、基质类型、营养水平和光照条件。生物膜发育形成的条件和时间序列大致为[9]:①存在着清 …… 此处隐藏：6996字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……