CN111899623B - 基于一种模拟沉积物磷赋存形态装置的磷释放量评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟沉积物磷赋存形态装置及磷释放量评估方法，属于生态环境模型技术领域，包括顺次相连的海水控制器、海水处理槽和土壤盛放器，在海水控制器和海水处理槽之间设置温度调节器，在海水处理槽上设有配合使用的温度pH监测仪和溶液滴加器；在土壤盛放器内壁上设置光照控制器、气体浓度检测仪和插入模拟海水水体中溶解氧含量仪；土壤盛放器经氮气进气口与氮气瓶相连。本发明旨在通过建立一个生态环境模型，模拟自然界中海岸线周边环境对海洋沉积物中磷形态的影响，通过对外界环境(生活污水的引入，温度，光照，pH，含氧量，海洋以及海岸植被覆盖率)进行改变后，进行泥沙与水体的采集，并进行释放量与吸收量的评估。

Description

基于一种模拟沉积物磷赋存形态装置的磷释放量评估方法

技术领域

本发明属于生态环境模型技术领域，具体涉及基于一种模拟沉积物磷赋存形态装置的磷释放量评估方法。

背景技术

磷(Phosphorus)是植物生长的必需养分之一，并且在海洋生态系统中扮演者重要的角色，磷向海洋的过量输入会导致水体富营养化，海洋中的植物过量吸收磷会使得海洋生态系统的失衡，常见的现象有蓝藻爆发等，不同的学者对磷的形态有着不同的划分方法。

目前，国内外对胶体磷的研究居多，对磷形态研究较少，对于环境影响下磷形态转变试验也很不足，导致对不同磷形态影响因素的统计不充分，比如碎屑磷的变化因素等，已有的模拟装置过于简便，未能进行不同因素发生变化的模拟和若干因素共同作用下的模拟，有些提取装置步骤繁琐，装置过大，试验不方便，投入资金过高。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供基于一种模拟沉积物磷赋存形态装置的磷释放量评估方法，通过建立一个生态环境模型，模拟自然界中海岸线周边环境对海洋沉积物中磷形态的影响；对外界环境(生活污水的引入，温度，光照，pH，含氧量，海洋以及海岸植被覆盖率)进行改变后，进行泥沙与水体的采集，并进行释放量与吸收量的评估。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种模拟沉积物磷赋存形态装置，包括顺次相连的海水控制器、海水处理槽和土壤盛放器，所述的海水处理槽和土壤盛放器通过第一导引管相连，第一导引管接入水口后连通土壤盛放器，所述的土壤盛放器的侧边出水口通过第二导引管外接水体收集容器；在所述的海水控制器和海水处理槽之间设置温度调节器，在所述的海水处理槽上设有配合使用的温度pH监测仪和溶液滴加器；在所述的土壤盛放器内壁上设置光照控制器、气体浓度检测仪和插入模拟海水水体中溶解氧含量仪；所述的土壤盛放器经氮气进气口与氮气瓶相连。

进一步地，在所述的第一导引管上设置入水管阀门，在所述的第二导引管上设置出水口阀门；在所述的溶液滴加器上设置溶液滴加器阀门；在所述的氮气瓶上设有气瓶阀门。

进一步地，在所述的土壤盛放器24的前壁设有正面出水口22。

进一步地，在所述的土壤盛放器顶部设有容器顶盖，在所述的容器顶盖上设置若干顶盖孔洞。

进一步地，所述的顶盖孔洞沿着顶盖的长方向和宽方向布设。

进一步地，在所述的土壤盛放器底部设有混凝土模拟岩层，在混凝土模拟岩层上方设置模拟泥沙，所述的混凝土模拟岩层分为高度不同的两部分，从靠近入水口一侧到靠近侧边出水口一侧形成一个高处向低处的坡面，在所述的模拟泥沙上方设置模拟海水水体。在所述的模拟海水水体上方的水面铺设水面藻类植物，高处种有岸边滨刺等海滩植物模拟植物对磷的拦截。

进一步地，所述的土壤盛放器上部器壁高为120cm，长200cm，宽30cm；所述的高度不同的两部分距土壤盛放器壁底高度分别为10cm和20cm；所述的土壤盛放器由侧边出水口控制土壤盛放器内的水高度，水面距离泥沙表层50cm；所述的模拟泥沙的厚度为80cm。

进一步地，述的一种模拟沉积物磷赋存形态装置的磷释放量评估方法，包括如下步骤：

1)取样并评估水面以下沉积物某个磷形态总含量

水面以下沉积物某个磷形态总含量为

P_总单位为μmol其中1000单位为立方厘米，测试结果Cij单位为μmol/cm³近似认为等于该10厘米小段的平均值，Cij表示第i个采样点第j段浓度；1000×Cij为某小段磷含量，单位μmol，以上是容器中沉积物的磷形态含量，开始试验时计时器为0，从计时器显示第一个24小时进行采样；

2)评估海水磷酸盐的总变化量

输入海水的磷酸盐浓度保持一定，设为P_入，单位为μmol/cm³，将输出海水的磷酸盐浓度进行检测，设为P_出，单位是μmol/cm³，每构造一种环境，从开始计时到计时结束的时间段设为T_i-T_i-1，单位是分钟，则这一时间段海水磷酸盐的总变化量为：

(T_i-T_i-1)S_入P_入-(V_出iP_出i-V_出i-1P_出i-1)

其中，S_入表示入水流速，单位cm³/min，V_出i表示第i次取样的水体收集容器17的体积，单位cm³，S_入P_入保持稳定，则(T_i-T_i-1)S_入P_入表示第一个24小时输入的磷酸盐总量，单位μmol，V_出1P_出1-V_出0P_出0为24小时后出来的水的磷酸盐含量变化值，(T_i-T_i-1)S_入P_入-(V_出iP_出i-V_{出i- 1}P_出i-1)为24h土壤盛放器24中的水体磷酸盐含量变化值，单位μmol；

3)将步骤1)的内容和步骤2)的内容进行相关性分析，根据相关系数大小分析出沉积物吸收磷酸盐变成不同形态的磷的吸附能力强弱；

4)评估泥沙磷形态释放量与海水磷酸盐变化量

当土壤盛放器24水面为与侧边出水口16平齐时，每一个采样管采样后拔出，量测所采位置泥沙深度，此深度Li代表其周围100m²的泥土深度，则水面以下总泥沙体积

管中的泥沙每十公分为一段运用SEDEX法测出磷形态浓度Cij，第i个采样点第j段浓度，单位μmol/cm³，则土壤盛放器24中水面以下沉积物某个磷形态总含量为

单位μmol；每次采样得到的磷形态含量减去上一次的含量，等于期间释放量；

其中，入水口9输入的海水量为输入海水，侧边出水口16输出的为输出海水；将海水的磷酸盐变化量和沉积物磷形态变化量作相关系数分析，并将沉积物磷形态变化量和不同深度采集的水样磷酸盐变化量作相关系数分析，进而分析不同深度的磷释放。

有益效果：与现有技术相比，本发明的一种模拟沉积物磷赋存形态装置进行自然环境对磷形态影响模拟与沉积物的提取，有如下特点：

1)试验增加模拟光照装置，通过电脑控制调节光照的强弱从而改变植被光合作用的效率，进而影响植被对磷的吸收率，可以探索光照对磷形态含量的简介影响；

2)模拟装置中加入水温调节装置以及水体温度计，可以探索温度对磷形态的直接影响以及温度作用于植被后对磷形态的间接影响；

3)模拟模拟装置左侧装有导管，通过电脑控制向装置内部输入不同pH值的海水以及污水，探索酸碱度和污水输入对有机磷，铁磷等的影响；

4)模拟装置右侧设置进气口和排水(气)口，可以模拟不同含氧量下，不同氧化/还原反映下的磷形态变化；

5)模拟装置中可以栽种不同的覆盖率的植被群，探索植被对磷形态影响；

6)使用同一个装置模拟多种环境，考虑多个因素，支持若干因素共同作用模拟；

7)采用数学积分的方法评估水体以下沉积物磷的释放量与吸收量。

本模拟装置的磷释放量的评估方法，考虑了调节温度升降，含氧量升降，pH升降，生活污水排放，光照强弱以及植被覆盖率对于磷形态的影响，支持多因素共同影响模拟，试验过程简便，快捷，安全性高，投入资金少。

附图说明

图1为试验装置结构示意图；

图2为土壤盛放器右视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。

本次试验将磷划分为五种形态：可交换态磷，铁磷，自生磷，碎屑磷和有机磷。其中可交换态磷，铁磷在环境的影响下会释放磷酸盐进入上覆水体，这种磷酸盐可以被植物吸收，有机质在环境和微生物的共同作用下会发生降解，使得其包含的有机磷转变为无机磷，同样可以被生物利用，所以可交换态磷，铁磷，有机磷被称为“潜在的生物可利用性磷”。自生磷和碎屑磷多来源于陆地，其中自生磷还会通过动物尸体骨骼碎屑沉淀形成，这两种磷比较稳定，在酸碱度突然下降的情况下，自生磷会有所释放。

本申请主要用于自然环境对磷形态影响模拟与沉积物的提取，如图1-2所示，本模拟装置包括外部环境模拟系统、海水泥沙系统、过滤收集与检测系统和管路阀门系统。

如图1-2所示，一种模拟沉积物磷赋存形态装置，包括顺次相连的海水控制器1、海水处理槽4和土壤盛放器24。海水处理槽4和土壤盛放器24通过第一导引管相连，在该处的第一导引管上设置入水管阀门25。第一导引管接入入水口9后连通土壤盛放器24。土壤盛放器24的侧边出水口16通过第二导引管外接水体收集容器17，在该第二导引管上设置出水口阀门15。

在海水控制器1、海水处理槽4之间设置温度调节器2。在海水处理槽4上设有配合使用的温度pH监测仪3和溶液滴加器，在溶液滴加器上设置溶液滴加器阀门5。

其中，外部环境模拟系统包括海水控制器1、温度调节器2、海水处理槽4、光照控制器6、光照板8、入水口9、氮气进气口12、气瓶阀门13、水面藻类植物20、岸边滨刺21、溶液滴加器、氮气瓶。海水泥沙系统包括容器顶盖7、顶盖孔洞10、模拟海水水体18、混凝土模拟岩层19、模拟泥沙23、土壤盛放器24。过滤收集与检测系统包括温度pH监测仪3、气体浓度检测仪11、溶解氧含量仪14、水体收集容器17。管路阀门系统包括溶液滴加器阀门5、出水口阀门15、侧边出水口16、正面出水口22、入水管阀门25。

1、外部环境模拟系统

外部环境模拟系统包括海水控制器1、温度调节器2、海水处理槽4、光照控制器6、光照板8、入水口9、氮气进气口12、气瓶阀门13、水面藻类植物20、岸边滨刺21、溶液滴加器、氮气瓶。海水控制器1由电脑控制器控制入水口9的水体流速的强弱，海水处理槽4盛放采集的海水，试验时在海水中加入生活污水以及小苏打与醋酸(控制酸碱度)，海水从左侧进入海水泥沙系统。光照控制器6同样由电脑控制光的强弱，光照板8与水平面呈45°照射植被。氮气进气口12在图1中右侧，通过氮气瓶(在氮气瓶上方设置气瓶阀门13)向海水泥系统置中输送氮气，气体浓度检测仪11检测海水泥沙系统中氮气的比重。温度调节器2调节箱内空气温度，从而带动水温升降，并通过温度pH监测仪3检测水温。

2、海水泥沙系统

海水泥沙系统包括容器顶盖7、顶盖孔洞10、模拟海水水体18、混凝土模拟岩层19、模拟泥沙23、土壤盛放器24。其中，土壤盛放器24底部设有混凝土模拟岩层19，在混凝土模拟岩层19上方设置模拟泥沙23，在土壤盛放器24顶部设有可拆卸的容器顶盖7，土壤盛放器24上部器壁高为120cm，长200cm，宽30cm，底部混凝土模拟岩层19分为高度不同的两部分，这两部分距土壤盛放器24壁底高度分别为10cm，20cm，其中，靠近入水口9一侧为高处。在混凝土模拟岩层19的上部铺设模拟泥沙23，模拟泥沙23的厚度为80cm，从靠近入水口9一侧到靠近侧边出水口16一侧形成一个高处向低处的坡面，高处为海平面以上的区域，高处挖出一条水渠模拟河流入海，并种有岸边滨刺21等海滩植物模拟植物对磷的拦截，模拟海水水体18上方的水面铺设水面藻类植物20，土壤盛放器24右侧由侧边出水口16控制土壤盛放器24内的水高度，水面距离泥沙表层50cm。

3、过滤收集与检测系统

过滤收集与检测系统主要收集水体和泥沙，包括温度pH监测仪3、气体浓度检测仪11、溶解氧含量仪14、水体收集容器17。在海水处理槽4上方设置与之相连的温度pH监测仪3，在土壤盛放器24的内壁上设置光照控制器6、气体浓度检测仪11和溶解氧含量仪14，其中，溶解氧含量仪14插入模拟海水水体18中，在土壤盛放器24的外侧设置水体收集容器17。其中，水体收集容器17设置在侧边出水口16下方。

海水处理槽4(入水口9)和土壤盛放器24之间，以及土壤盛放器24和侧边出水口16之间军分别通过导引管相连。

对于泥沙的收集，在土壤盛放器24顶部的容器顶盖7上，有若干顶盖孔洞10，顶盖孔洞10沿着顶盖的长方向和宽方向依次由于布设孔直径1cm，用于管式泥沙采样器的深入采样，对于水体采样，在土壤盛放器24的前壁和右端出水口分别安装导引管，用于出水，前壁在各个深度范围都可采样，用于研究泥沙在不同深度向水体释放磷的形态差异性，每一个出水管设有滤管，滤径2μm，导引管和土壤盛放器24的侧边出水口16/入水口9边界由天然橡胶密封，滤管和导引管采用硼硅酸盐材质，其不会吸收磷酸根离子，也不会像塑料一样释放有机质，影响试验测量。导引管和土壤盛放器24壁连接处用环氧树脂密封。

4、管路阀门系统

管路阀门系统包括溶液滴加器阀门5、出水口阀门15、侧边出水口16、正面出水口22、入水管阀门25。装置前壁和右端出水口处以及左端入水口设置有阀门装置，通过管路阀门的开启关闭来控制进程。

本装置安全环保，考虑了调节温度升降，含氧量升降，pH，升降，生活污水排放，光照强弱以及植被覆盖率对于磷形态的影响，支持多因素共同影响模拟，并在不同深度进行水体采样，研究不同深度泥沙不同形态释放量，并使用数学公式以及统计分析，从而可以研究泥沙在不同环境中不同深度的磷释放量。试验过程简便，快捷，安全性高，投入资金少。

实施例

1.试验准备工作：

试验在由用控制变量的方法用多个模拟装置同时进行，将海洋沉积物均匀倒入土壤盛放器24，泥沙总质量900kg，粒径为2-10μm，为了模拟不同的环境，试验分阶段进行。

2.进行试验：

(1)不同光照强度下植被的密度对磷释放的影响

光合作用对于多数的生长是不可或缺的因素，植被通过光和作用会增加对于所需的生物利用磷的吸收，随着植被的生长，上覆水体与空气接触面变小，加以植物对氧的吸收，水体会向还原状态发展，从而影响磷的释放。

选取四组一样的装置，分别命名A、B、C和D。同时将四个光照控制器6开启，照度调整为500lux，打开海水控制器1使得四组设备同时进水，流速控制0.5L/min，打开右边侧边出水口16的侧边出水口16，待水面上升到侧边出水口16时，同时打开前壁正面出水口22的阀门(此处出样孔的作用相同，所以前壁出样孔没有每个单独编号，统一正面出水口22)，控制流速3滴/s进行分别取样，5s后关闭正面出水口22，同时将管式取样器深入泥沙中进行取样，取样深度为取样器深入到泥沙最底部为止，记录水体收集容器17的水体体积，并采集50ml样品，并记录采样距离海水控制器1开启时的时间即采样时间。4个土壤盛放器24内部偏左侧的岸边(水面以上的泥沙)栽培岸边滨刺21，每株间距为25cm，接着在A容器内部的水面上放置采集的水面藻类植物20，俯视面积占水面面积的10％(零星性水华)，B容器藻类占比20％(局部水华)，C容器藻类占比50％(区域性水华)，D容器藻类占比60％(全局性水华)。将控制器1流速控制为2L/h，等待时间为48h后，重复进行泥沙和水体提取试验并记录采样时间。之后每间隔24h进行采样，记录时间。持续一周后，在B装置中加种岸边滨刺21，间距12cm，C装置滨刺间距6cm，D装置间距3cm。24h后进行采样，将时间归零，重新计时，每24小时进行采样，记录时间，记录体积，持续一周。将光照度调整为1000lux，1500lux，2000lux，计时归零，每隔24h采样，记录体积，记录时间，持续一周。

(2)不同温度和pH对于磷形态的影响

温度和酸碱度都对磷的释放产生直接或间接的影响，当温度升高时，浮游植物和微生物活动效率增加，会增加对生物可利用磷的吸收，另外，植物覆盖在水体表面，以及呼吸作用会增加溶解氧的消耗，这会促使铁磷等磷形态的释放，有机磷在低氧环境下也会降解，并且利于生物可利用磷的形成，在酸性环境下，自生磷会产生一定的释放，碱性环境下，氢氧根离子会和阴离子竞争吸附位，这会使得铁磷的释放。

试验选取四组装置，命名为A，B，C，D，同时将光照控制器6开启，照度调整为2000lux，打开温度调节器2，使得水箱中水温为25℃，打开装置海水控制器1使得ABCD四组设备同时将足量的水进入海水处理槽4，溶液滴加器中加入足量1M醋酸，打开溶液滴加器阀门5，流速控制0.5L/min，用温度pH监测仪3检测得到水箱中的水pH为5.5时，打开阀门25，此时海水处理槽4中的水处于流动状态，调节溶液滴加器阀门5，使得海水处理槽4中的水pH保持5.5，对于B，C，D装置，用同样的方法使得水体pH分别为6.5，8(加1M碳酸氢钠)，9(加1M碳酸氢钠)，打开四个装置侧边出水口16的出水口阀门15，待水面上升到侧边出水口16时，同时打开前壁正面出水口22的阀门，控制流速3滴/s进行分别取样，5s后关闭阀门，同时将管式取样器深入泥沙中进行取样，取样深度为取样器深入到泥沙最底部为止，记录水体收集容器17的水体体积，并记录采样距离海水控制器1开启时的时间即采样时间。之后每隔一天进行一次采样与记录时间，持续一个星期。分别调整四个装置的温度调节器2，使得水温升高到28℃，24小时后进行采样，重新记录时间和体积，持续一周，继续升高水温至31℃，34℃，37℃，40℃并同样进行操作。

(3)不同氧含量下磷的释放

溶解氧主要来源为植被光合作用和水面上空气交换，溶解氧浓度小于5mg/L时会影响到水体动物生长，大于7.5mg/L为富氧状态，溶解氧的含量和氧化还原环境密切相关，而氧化还原环境又影响到了磷形态的释放。

试验选取四组装置，命名为A，B，C，D同时将光照控制器6开启，照度调整为2000lux，打开装置海水控制器1使得四组设备同时将足量的水进入水箱，打开温度调节器2，使得海水处理槽4中水温为25℃，打开左侧阀门25，在A，C中水面上放置藻类植物，面积占水面面积比30％，B，D保持水面清洁无植被，A，B，C，D都不种岸边滨刺21，等待48小时，将氮气瓶连接至A，B，将氧气瓶连接至C，D，将氮气瓶的气瓶阀门13打开，控制气体流速1dm³/min，观察气体浓度检测仪11，并调节气瓶阀门13，使得A，B氮气浓度为80％，同样调节C，D的阀门10，使得氧气浓度为25％同时进行采样，记录体积和时间，记录14溶解氧含量的工作，每24小时记录一次，持续一周，接着将氮气浓度调整为85％，氧气浓度为30％，并重复试验。

(4)不同生活污水浓度下磷的释放

生活污水是人们在生活过程中排放的污水，主要来源有学校，医院，住宅等，生活污水主要成分有有机质和微生物，其引入可能会使得沉积物中的有机碳，有机磷，铁磷得以增加。

试验使用四组装置，命名为A，B，C，D，同时将光照控制器6开启，照度调整为2000lux，打开装置海水控制器1使得水进入海水处理槽4，流速为0.5L/min，打开温度调节器2，使得水箱中水温为25℃，将生活污水采集液放入滴加器中，同时调整溶液滴加器阀门5的速率，A为50ml/min，B为100ml/min，C为200ml/min，D为400ml/min，打开阀门25，打开阀门15，等到管16中有水流出时，进行计时，并接取水样和泥沙样品，每24h进行一次，持续时间一周。

以(4)不同生活污水浓度下磷的释放为例，其余相同

1.从第一次取样到最后一次取样一共经历7天，每24小时采一次样，则一共采集7次样。

2.刚进行计时，时间为0h 0min0s，24小时后，计时器时间为24h，此时进行第一次采样。

3.水面以下沉积物某个磷形态总含量为

P_总单位为μmol其中1000单位为立方厘米，为100平方厘米乘10厘米，其中100平方厘米，代表水平方向以采样管为中心100平方厘米的正方形面积，10厘米代表垂直方向每个小测试段，将每一个取出来的柱状样品看作由若干个10cm的短柱小段组成，每10cm取出5g样品进行测试，测试结果Cij单位为μmol/cm³近似认为等于该10厘米小段的平均值，Cij表示第i个采样点第j段浓度。1000×Cij为某小段磷含量，单位μmol，以上是容器中沉积物的磷形态含量，开始试验时计时器为0，从计时器显示第一个24小时进行采样。

4.输入海水的磷酸盐浓度保持一定，设为P_入，单位为μmol/cm³将输出海水的磷酸盐浓度进行检测，设为P_出，单位是μmol/cm³每构造一种环境，从开始计时到计时结束的时间段设为T_i-T_i-1，单位是分钟，则这一时间段海水磷酸盐的总变化量为(T_i-T_i-1)S_入P_入-(V_{出 i}P_出i-V_出i-1P_出i-1)，S_入表示入水流速，单位cm³/min，V_出i表示第i次取样的容器17的体积，单位cm³’比如第一次采样秒表显示24h，i＝1，T₁-T₀为24×60＝1440min，S_入P_入保持稳定，则(T_i-T_i-1)S_入P_入表示第一个24小时输入的磷酸盐总量，单位μmol，V_出1P_出1-V_出0P_出0为24小时后出来的水的磷酸盐含量变化值，(T_i-T_i-1)S_入P_入-(V_出iP_出i-V_出i-1P_出i-1)为24h土壤盛放器24中的水体磷酸盐含量变化值，单位μmol。

5.将3和4的内容进行相关性分析，根据相关系数大小可以分析出沉积物吸收磷酸盐变成不同形态的磷的吸附能力强弱。

(5)泥沙磷形态释放量与海水磷酸盐变化量的评估

容器设计当水面为与侧边出水口16平齐时，即开始流水时，水面以下的泥沙投影面积为0.3m×1.2m＝0.36m²，根据设计管状采样器从泥沙顶部垂直沉入泥中，分布均匀，采样管与采样管之间间隔10cm，每一个采样管采样后拔出，量测所采位置泥沙深度，此深度Li(第i个采样点)代表其周围100m²的泥土深度，则水面以下总泥沙体积

管中的泥沙每十公分为一段运用SEDEX法测出磷形态浓度Cij(第i个采样点第j段浓度，单位μmol/cm³)，则土壤盛放器24中水面以下沉积物某个磷形态总含量为

单位μmol每次采样得到的磷形态含量减去上一次的含量，等于期间释放量。输入海水的磷酸盐浓度保持一定，设为P_入，单位μmol/cm³将输出海水的磷酸盐浓度进行检测，设为P_出，单位μmol/cm³每构造一种环境，从开始计时到计时结束的时间段设为T_i-T_i-1，单位为分钟，则这一时间段海水磷酸盐的总变化量为(T_i-T_i-1)S_入P_入-(V_出iP_出i-V_{出i- 1}P_出i-1)，单位μmol，S_入表示入水流速，单位cm³/min。其中，入水口9输入的海水量为输入海水，侧边出水口16输出的为输出海水，正面出水量以及正面流出的磷酸盐浓度主要忽略不计。

V_出i表示第i次取样的水体收集容器17内水的体积，单位cm³同时将海水的磷酸盐变化量和沉积物磷形态变化量作相关系数分析，并将沉积物磷形态变化量和不同深度采集的水样磷酸盐变化量作相关系数分析，进而分析不同深度的磷释放。

3、对该装置的扩展

根据研究者自身需要，可以在海滩上养殖不同类型的植被，探索不同植被的磷吸收率，同时输入海水的盐度可以发生改变，探索不同盐度下磷的释放。

Claims (7)

1.基于一种模拟沉积物磷赋存形态装置的磷释放量评估方法，其特征在于：该模拟沉积物磷赋存形态装置包括顺次相连的海水控制器(1)、海水处理槽(4)和土壤盛放器(24)，所述的海水处理槽(4)和土壤盛放器(24)通过第一导引管相连，第一导引管接入水口(9)后连通土壤盛放器(24)，所述的土壤盛放器(24)的侧边出水口(16)通过第二导引管外接水体收集容器(17)；在所述的海水控制器(1)和海水处理槽(4)之间设置温度调节器(2)，在所述的海水处理槽(4)上设有配合使用的温度pH监测仪(3)和溶液滴加器；在所述的土壤盛放器(24)内壁上设置光照控制器(6)、气体浓度检测仪(11)和插入模拟海水水体(18)中溶解氧含量仪(14)；所述的土壤盛放器(24)经氮气进气口(12)与氮气瓶相连；磷释放量评估方法包括如下步骤：

1)取样并评估水面以下沉积物某个磷形态总含量

水面以下沉积物某个磷形态总含量为

Cij表示第i个采样点第j段浓度；1000×Cij为某小段磷含量，单位μmol，以上是容器中沉积物的磷形态含量，开始试验时计时器为0，从计时器显示第一个24小时进行采样；

2)评估海水磷酸盐的总变化量

输入海水的磷酸盐浓度保持一定，设为P_入，单位为μmol/cm³，将输出海水的磷酸盐浓度进行检测，设为P_出，单位是μmol/cm³，每构造一种环境，从开始计时到计时结束的时间段设为T_i-T_i-1，单位是分钟，则这一时间段海水磷酸盐的总变化量为：

(T_i-T_i-1)S_入P_入-(V_出iP_出i-V_出i-1P_出i-1)

其中，S_入表示入水流速，单位cm³/min，V_出i表示第i次取样的水体收集容器(17)的体积，单位cm³，S_入P_入保持稳定，则(T_i-T_i-1)S_入P_入表示第一个24小时输入的磷酸盐总量，单位μmol，V_出1P_出1-V_出0P_出0为24小时后出来的水的磷酸盐含量变化值，(T_i-T_i-1)S_入P_入-(V_出iP_出i-V_{出i- 1}P_出i-1)为24h土壤盛放器(24)中的水体磷酸盐含量变化值，单位μmol；

3)将步骤1)的内容和步骤2)的内容进行相关性分析，根据相关系数大小分析出沉积物吸收磷酸盐变成不同形态的磷的吸附能力强弱；

4)评估泥沙磷形态释放量与海水磷酸盐变化量

当土壤盛放器(24)水面为与侧边出水口(16)平齐时，每一个采样管采样后拔出，量测所采位置泥沙深度，此深度Li代表其周围100m²的泥土深度，则水面以下总泥沙体积

管中的泥沙每十公分为一段运用SEDEX法测出磷形态浓度Cij，第i个采样点第j段浓度，单位μmol/cm³，则土壤盛放器(24)中水面以下沉积物某个磷形态总含量为

单位μmol；每次采样得到的磷形态含量减去上一次的含量，等于期间释放量；

其中，入水口(9)输入的海水量为输入海水，侧边出水口(16)输出的为输出海水；将海水的磷酸盐变化量和沉积物磷形态变化量作相关系数分析，并将沉积物磷形态变化量和不同深度采集的水样磷酸盐变化量作相关系数分析，进而分析不同深度的磷释放。

2.根据权利要求1所述的基于一种模拟沉积物磷赋存形态装置的磷释放量评估方法，其特征在于：在所述的第一导引管上设置入水管阀门(25)，在所述的第二导引管上设置出水口阀门(15)；在所述的溶液滴加器上设置溶液滴加器阀门(5)；在所述的氮气瓶上设有气瓶阀门(13)。

3.根据权利要求1所述的基于一种模拟沉积物磷赋存形态装置的磷释放量评估方法，其特征在于：在所述的土壤盛放器(24)的前壁设有正面出水口(22)。

4.根据权利要求1所述的基于一种模拟沉积物磷赋存形态装置的磷释放量评估方法，其特征在于：在所述的土壤盛放器(24)顶部设有容器顶盖(7)，在所述的容器顶盖(7)上设置若干顶盖孔洞(10)。

5.根据权利要求4所述的一种模拟沉积物磷赋存形态装置的磷释放量评估方法，其特征在于：所述的顶盖孔洞(10)沿着顶盖的长方向和宽方向布设。

6.根据权利要求1所述的基于一种模拟沉积物磷赋存形态装置的磷释放量评估方法，其特征在于：在所述的土壤盛放器(24)底部设有混凝土模拟岩层(19)，在混凝土模拟岩层(19)上方设置模拟泥沙(23)，所述的混凝土模拟岩层(19)分为高度不同的两部分，从靠近入水口(9)一侧到靠近侧边出水口(16)一侧形成一个高处向低处的坡面，在所述的模拟泥沙(23)上方设置模拟海水水体(18)。

7.根据权利要求6所述的基于一种模拟沉积物磷赋存形态装置的磷释放量评估方法，其特征在于：所述的土壤盛放器(24)上部器壁高为120cm，长200cm，宽30cm；所述的高度不同的两部分距土壤盛放器(24)壁底高度分别为10cm和20cm；所述的土壤盛放器(24)由侧边出水口(16)控制土壤盛放器(24)内的水高度，水面距离泥沙表层50cm；所述的模拟泥沙(23)的厚度为80cm。

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