湿地挺水植物根际金属离子的分布及界面扩散通量

• 作者: 古小治 范成新 陈开宁
• 来源期刊: 生态环境学报
• 学科: 化学
• 关键词: 原位孔隙水 根际 金属离子 释放速率 挺水植物
• 年，卷（期）: 2014,（6）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 1000-1006
• 页数: 7页
• 分类号: X144|O657.31
• 字数: 4283字
• 语种: 中文

摘要

挺水植物作为湿地生态系统的重要组成部分，其根系的生长发育过程影响其环境功能的发挥及其根土和水土界面环境生物地球化学过程。界面的氧化还原异质环境是金属离子发生扩散、沉淀和溶解以及吸附和解析等许多瞬时过程的重要场所，这些过程对金属离子在固相和水相的分配起着重要的作用。获取金属离子赋存特征和定量评估大型挺水植物生长对其界面行为的影响，是了解金属离子在界面环境生物地球化学过程的关键环节。利用高分辨率沉积物原位间隙水采样技术(Pore Water Equilibrators, Peeper)获得芦苇、香蒲和茭草3种挺水植物根际与非根际溶液中Al3+、Fe3+、Mn2+和Ca2+的剖面分布特征，并利用Fick第一定律定量估算它们在沉积物-水界面的扩散通量。结果表明：湿地沉积物孔隙水中Al3+、Fe3+、Mn2+和Ca2+的含量较上覆水存在着明显的富集现象。其中 Fe3+、Mn2+分布受大型挺水植物影响最为显著,且随沉积物深度增加，富集效应有进一步加剧趋势。从剖面垂向分布来看，Al3+含量的峰值靠近沉积物的表层，而Fe3+、Ca2+和Mn2+含量峰值出现位置相对较深存在于沉积物中下层。与无植被的对照区域相比，4种金属离子含量在植物根区附近显著升高（P<0.05），其中 Al3+、Fe3+和Ca2+受芦苇生长过程影响最为明显,其在根际孔隙水中峰值含量达18.3、513和5408μmol·L-1，较对照分别增加了6.0、2.5及25.8倍，芦苇根际效应显著高于香蒲和茭草。多重比较分析结果显示，Mn2+在根区的分布受茭草影响最大，在根区孔隙水中浓度为21~97μmol·L-1较对照区的1.1~52.5μmol·L-1，平均浓度增加65%。受植物根区环境的影响，Fe3+和Ca2+在植物根区释放速率明显加快，其中茭草根区释放速率分别为（35.38±3.05）和（240.18±20.71）μmol·m-2·d-1较对照区增加10倍；另外湿地植物存在直接导致Mn2+在界面的交换速率显著下降，在芦苇区仅为（2.06±0.44）μmol·m-2·d-1，削减的幅度超过99%。整体来看，挺水植物生长可能加剧金属离子在根际沉积物中富集，进而加快了 Al3+、Fe3+和 Ca2+的溶出而降低了和 Mn2+的释放风险，但随植物种群类型变化差异显著。

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	范成新	中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室	98	5741	39.0	75.0
2	陈开宁	中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室	62	1876	22.0	42.0
3	古小治	中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室	15	217	9.0	14.0