长江中下游浅水湖沉积物对磷的吸附特征--吸附等温线和吸附/解吸平衡质量浓度

研究了长江中下游几个浅水湖泊表层沉积物磷吸附等温线和沉积物对磷的吸附/解吸平衡质量浓度.结果表明沉积物对磷的吸附等温线同时符合Langmuir模型和Freundlich模型.据Langmuir模型计算,沉积物对磷的吸附容量为0.122～0.893 mg/g,且吸附容量与Al2O3,TFe2O3和有机磷(O-P)的含量均有较好的正相关关系.沉积物对磷的吸附存在吸附/解吸平衡点,不同沉积物在该点质量浓度为0.02～0.45 mg/L,有较大差异.该值与沉积物中总磷及无机磷有很好的正相关关系,与铁/铝磷及有机磷和有机质含量也有较好的正相关关系,而与钙磷及氧化钙只有较弱的正相关关系.结果还表明富营养化严重的湖泊,沉积物有向上覆水释放磷的趋势.     

洱海表层沉积物吸附磷特征

试验研究了洱海表层沉积物吸附磷动力学与等温吸附过程,探讨了总有机质与总钙对沉积物吸附磷参数的影响. 结果表明:①洱海表层沉积物对磷的吸附动力学过程均可分为2个阶段,即快速吸附阶段和慢速吸附阶段. 快速吸附阶段主要发生在0～0.5 h内,而慢速吸附阶段主要发生在0.5～5 h,所有沉积物均在5 h内基本达到吸附平衡. ②不同采样点沉积物对磷的Q_max(最大吸附容量,为904.60～1 420.34 mg/kg)及MBC(最大缓冲容量,为477.33～2 300.95 L/kg)均以西岸沉积物明显高于东岸,但其EPC₀(吸附-解吸平衡浓度,为0.015～0.068 mg/L)则相反. ③沉积物总有机质和总钙含量与其Q_max和V_max(最大吸附速率)呈显著正相关,但与EPC₀呈显著负相关. ④洱海表层沉积物吸附磷参数V_max和Q_max明显高于长江中下游浅水湖泊沉积物,而参数EPC₀较低. 因此,洱海沉积物释放风险较大但现今释放量较小,与洱海沉积物总有机质和总钙含量较高有关.      

滇池湖滨带沉积物磷的空间分布

采集了滇池湖滨带的表层和柱状沉积物,研究分析了湖滨带沉积物中总磷、钙磷和铁铝结合态磷的空间分布和垂向分布特征。结果表明,滇池湖滨带表层沉积物总磷含量高,个别点位高达10604.64mg/kg,总磷含量均值为2452mg/kg,沉积物受磷污染严重;不同区域沉积物磷的含量差别较大;表层和柱状沉积物中的钙磷含量都高于铁铝结合态磷,这是滇池湖滨带不同于其他湖泊的地方;柱状沉积物各种磷形态含量在垂向分布上的波动较大,但钙磷和铁铝结合态磷含量水平与总磷具有一致性;13个采样点有12个点的沉积物铁铝结合态磷含量都低于钙磷,两者比值<0.5,钙磷是总磷的主要组成部分,应该考虑环境酸化引起的磷释放风险。     

小兴凯湖表层底泥磷吸附容量及潜在释放风险

利用沉积物磷吸附指数(PSI)和磷吸附饱和度(DPS)研究了小兴凯湖表层沉积物的磷吸附容量,分析了沉积物中磷的吸附饱和度(DPS)与其他指标的相关关系,并讨论了不同采样点湖泊沉积物中磷的潜在释放风险.结果表明:13个采样点的表层沉积物的PSI为9.78~197.53(mg?L)/(100g?μmol),平均值为59.77(mg?L)/(100g?μmol);DPS为9.95%~24.47%,平均值为15.41%.PSI与草酸铵提取的磷(Pox)极显著正相关,与草酸铵提取的铁、铝(Feox,Alox)显著正相关,草酸铵提取的铁是影响PSI的主导因素;DPS主要受沉积物中原有吸附态磷的影响.此外,磷释放风险指数(ERI)8.99%~129.94%的计算结果表明:小兴凯湖表层沉积物中磷释放诱发富营养化的风险处于高度风险范围,其中,受农业面源污染影响较大的北岸区域相比其他区域发生富营养化的风险更高.     

三峡水库湖北段沉积物磷形态及其分布特征

应用淡水沉积物的标准测试程序(SMT)测定了三峡水库湖北段长江干流和4条支流中14个采样点沉积物的总磷、无机磷、有机磷、铁/铝磷和钙磷的含量并对不同形态磷之间进行了相关性分析.结果表明,三峡水库湖北段水体表层沉积物中TP和各种磷的赋存形态存在明显的空间差异,TP含量为361.6～1033.5mg/kg;In-P是沉积物...     

沉积物磷形态空间分布特征及释放风险评估——以沱江流域为例

为阐明沉积物磷赋存形态的空间分布特征及潜在释放风险,提供更准确合适的风险评估指标, 分析了沱江干流及其支流12个样点表层沉积物的磷赋存形态,测定了水溶性磷(WSP)及磷平衡浓度(EPC0),计算沉积物磷吸附指数(PSI)、磷吸附饱和度(DPS)及其衍生的磷释放风险指数(ERI).结果表明,沉积物5种形态磷含量顺序为:铁/铝结合磷(CDB-P,60.63%)>钙磷(Ca-P,30.84%)>有机磷(OP,3.92%)>亚铁磷(Fe(Ⅱ)-P,3.48%)>松散态磷(Loosely-P,1.13%).CDB-P是沉积物磷的主要存在形态(0.468~2.287mg/g),由上游至下游逐渐降低,这主要与上游工业污染有关.DPS、EPC0和PSI在空间分布上均呈现由上游至下游逐渐增大的趋势,变化范围分别为44.28%~80.39%、0.012~0.084mg/L和0.153~1.526L/g;上游大部分采样点ERI均超过了25%;各指标综合表明:上游存在较高的磷释放风险.回归分析与相关性表明,EPC0与上覆水磷、CDB-P、OP、有机质(OM)以及粒径均呈极显著相关性,且相关性远高于其他指标(ERI,DPS,PSI,WSP).因此,EPC0是评估沱江流域沉积物磷释放风险潜力更准确高效的指标,Fe/Al含量、粒径的增加以及有机质的减少会增加磷释放风险,因此应控制工业污染以及农业面源污染的输入.     

青菱湖沉积物磷形态垂直分布及释放风险评估

为揭示富营养化湖泊不同深度沉积物各形态磷释放潜能及磷释放风险,该文以武汉市青菱湖为研究对象,系统分析了沉积物有机质、微生物胞外酶、磷形态、磷吸附行为以及磷吸附指数的垂直分布特征。结果表明,铁结合态磷(Fe(OOH)～P)和钙结合态磷(CaCO₃～P)是青菱湖沉积物主要的磷形态。青菱湖沉积物Fe(OOH)～P、CaCO₃～P和热碱可提取有机磷均具有磷释放潜能,且微生物及其胞外酶在其释放过程中起着重要作用。表层沉积物磷释放风险较大,而深层沉积物(10～15 cm及更深层)对磷缓冲能力更强,磷释放风险更小。青菱湖南部湖区采样点表层沉积物磷释放风险指数(ERI)分别为20.66%和26.57%,而北部湖区采样点表层沉积物ERI分别为35.61%、111.22%、325.96%。     

沉积物不同有机矿质复合体对磷的吸附特征影响

采用平衡吸附法研究了西辽河沉积物不同有机矿质复合体对磷的吸附特征影响.结果表明,去除腐殖质后的沉积物对磷的吸附能力大大降低,其饱和吸附量(Гm)和吸附分配系数(k)分别只能达到原样的35.62%和9.93%,有机矿质复合体是影响磷在沉积物上吸附特征的主要因素;沉积物中的钙键有机矿质复合体对磷具有孔隙填充方式的吸附,其碳标化饱和吸附量为1157.05mg/kg,相当于原样的1.27倍;沉积物中的铁铝键有机矿质复合体在对磷吸附中发挥重要作用,其碳标化饱和吸附量可达1736.82mg/kg,相当于原样的1.88倍.其吸附机制除孔隙填充方式外,还存在配位吸附;考查沉积物对磷的吸附能力不但要考虑腐殖质的含量,更要考虑腐殖质的复合形态,它也是影响沉积物对磷吸附特征的重要因素.以原样为基准,钙键有机矿质复合体、铁铝键有机矿质复合体携载的吸附态磷可分别按1.27和1.88倍进行估算.     

有机质含量及其组分对洱海沉积物磷吸附-释放影响

研究了洱海不同湖区沉积物有机质含量、组分及其吸附-释放磷的特征,试图揭示有机质含量及组分对沉积物磷吸附-释放行为的影响机制.结果表明,洱海沉积物磷释放潜能随着沉积物中有机质(TOM)含量的增加而增大,而沉积物磷的最大释放速率(V释,max)和最大释放量(Q释,max)随沉积物中轻组有机质(LFOM)含量的增加而增大,释放平衡时间随活性有机质(ASOM)含量的增加而缩短,磷释放强度随LFOM占TOM比例的增加而减弱.沉积物磷的最大吸附速率(V吸,max)、最大吸附量(Q吸,max)和吸附效率随沉积物TOM含量的增加而增大,吸附平衡时间随TOM含量的增加而缩短,吸附强度随ASOM含量的增加而增强,吸附-解析平衡浓度(EPC0)随ASOM含量的增加而降低.沉积物磷释放后再吸附过程中磷释放的Q释,max和再吸附的V吸,max随TOM含量的增加而增大,当TOM含量相当时,则随沉积物ASOM含量的增加而降低,再吸附强度随沉积物中LFOM含量的增加而降低.沉积物磷吸附释放容量随有机质总量的增加而增加,吸附释放平衡浓度随有机质活性的增加而降低,释放强度和速率随有机质分解程度的增加而降低,吸附强度和速率随有机质活性的增加而增加.     

高磷含量湖泊表层沉积物对磷吸附特征研究

该文以黄石市青山湖为研究对象，对表层沉积物进行磷的吸附动力学与等温吸附实验，分析了表层沉积物对磷的吸附特征及其影响因素，以此探究城市小型浅水湖泊沉积物的“汇”“源”性质，为同类型湖泊的生态环境治理提供参考依据。结果表明：（1）青山湖沉积物对磷吸附的动力学拟合符合Lagergren准一级动力学模型，30 min内沉积物对磷酸盐的吸附速率最快，在15 min时各样点吸附速率达到最大值，为17.31～26.99 mg/(kg·h),48 h时基本达到动态平衡。（2）低磷浓度(0～0.5 mg/L)下，表层沉积物对磷的吸附符合Linear模型，沉积物对磷的吸附（解吸）平衡浓度为0.153～0.167 mg/L，青山湖沉积物处于释放状态，是上覆水体营养盐的“源”；高磷浓度(0～20 mg/L)，表层沉积物对磷的吸附更符合Langmuir模型，对磷的最大吸附量为606.60～647.44 mg/kg。（3）沉积物总磷的含量范围为1 838.28～2 260.66 mg/kg，以无机磷为主，沉积物不同形态磷含量为TP>IP>NaOH-P>OP>HCl-P,IP占TP含量的83...     

逐级化学分离法对水体沉积物各组分吸附作用模式的研究

天然水体中悬浮物和沉积物的主要活性组分,通常是粘土矿物,铁、锰、铝水合氧化物,有机物和碳酸盐。本文研究它们在重金属吸附中各自所起的作用。提出了一种逐级化学分离程序和多组分吸附剂的吸附模式及计算方法。应用于湘江上、中、下游三种底质样品,进行了所有分级样品的镉吸附实验。吸附模式计算得到若干有益的结果。 不论颗粒物整体,或是其各种组分,在广泛的重金属浓度范围内,都得到Langmuir型吸附等温式,并由它们共同组成Langmuir型吸附模式。电子显微镜研究表明,粘土矿物表面只有局部被其他组分复盖。模式计算表明,在湘江沉积物样品总吸附量中,粘土矿物的吸附、贡献仍占主要地位(60—70%)。金属水合氧化物(15—25%)和有机物(11—22%)大致在同一水平而前者略高,碳酸盐的作用(0.1—5%)则较微小。各种组分在吸附中所起的作用评价应该同它们的相对含量联系起来,综合加以考虑。     

Sorption of tetracycline to sediments and soils: assessing the roles of pH, the presence of cadmium and properties of sediments and soils

Batch sorption experiments were conducted to evaluate the sorption behavior of tetracycline (TC, H₃L) on sediments and soils in the presence and absence of cadmium (Cd), as affected by pH and properties of sediments and soils. The results indicated stronger nonlinearity and higher capacity of TC sorption on sediments than on soils. Sorption of TC also strongly depended on environmental factors and sediment/soil properties. Lower pH facilitated TC sorption through a cation exchange mechanism, which also took place at pH values above 5.5, where TC existed as a zwitterion (H₂L⁰) or anions (HL⁻ and L²⁻). When pH was above 7, however, ligand-promoted dissolution of TC might occur due to TC weakening the Al-O bond of aluminum oxide and the Fe-O bond of iron oxide. Natural organic matter (NOM) plays a more important role in TC sorption than cation exchange capacity (CEC) and clay contents. The presence of Cd (II) increased TC sorption on both sediments and soils, which resulted from the decrease of equilibrium solution pH caused by Cd²⁺ exchange with H⁺ ions of sediment/soil surfaces. The increase of TC sorption was also related to the formation of TC-Cd complexes, where Cd²⁺ acted as a bridge between the sediment/soil and TC.     

Phosphorus sorption capacities in a headstream landscape The pond chain structure

Understanding phosphorus sorption phenomena in different wetland sediments is important in controlling the P output in headstream watersheds. The pond chain structure （PCS） is widespread in the headstream agricultural watersheds in the southeast of China. Phosphorus sorption characteristics were determined for pond surface sediments （0-12 cm） along a pond chain structure in Liuchahe watershed of Chaohu Lake. Results showed that P sorption capacities （expressed by P sorption index （PSI）） varied both with the landscape position of the ponds and sediment depth. From foothill ponds to riverside ponds the P sorption capacities indicated a significant gradient variability. The higher elevation ponds showed greater sorption capacities, and with the pond elevation decline, P sorption capacities gradually decreased. Some physico-chemical properties, such as pH, oxalate-extractable Fe （Feox）, organic matter （TOC） and Mehlich l-extractable Ca, Mg of pond sediments also indicated significant gradient variability from high elevation ponds to low elevation ponds. Feox was the sediment parameters most highly positively correlated with PSI and was the key factor in controlling P sorption capacity in the pond chain structure （r=0.92, p〈0.001）. Long-term hydrologic and sediment inputs can affect the distribution of sediment constituents and further affect the P sorption capacity. Making the best of the spatial difference of sorption capacities of ponds in watersheds to control nonpoint source P pollutant is necessary.     

海河干流表层沉积物总磷、总铁和有机质的含量及相关性分析

采用深水表层沉积物采样器采集海河干流8个断面的表层沉积物,测定不同粒径表层沉积物的总磷(TP)、总铁(TFe)和有机质(OM)含量,并采用多元线性回归分析方法对TP与TFe和OM含量进行相关性分析.结果表明:海河干流表层沉积物的颗粒组成除光华桥断面分布较均匀外,其余各断面主要以砂粒(>54%)为主;沉积物的TP含量为29.00～78.99 μmol/g,TFe含量为595.67～719.91 μmol/g,w(OM)为3.77%～8.79%;同一断面不同粉砂粒之间的TP,TFe和OM含量没有显著性差异(P>0.05),而不同断面之间的差异十分显著(P<0.01).TP与OM和TFe的相关分析结果显示:除金刚桥、外环河桥与中心桥外,其余断面的TP与TFe和OM均具有良好的相关性(R2>0.85).      

黄河中下游沉积物对磷酸盐的吸附特征

研究了黄河中下游12个沉积物的临界磷平衡浓度(EPCo),以此判断沉积物是磷"源"还是磷"汇".用修改后的Langmuir 等温吸附模型对吸附实验数据进行了拟合.结果得到最大吸附容量(PAC).Langrnuir吸附平衡常数(k).利用所得拟合参数通过公式计算方法得到EPC0、原有交换态磷(NAP)以及固·液分配系数Kp值并考察了环境因子(pH、离子强度)对吸附作用的影响·沉积物的EPCo均大于上覆水体中的磷浓度,沉积物有向上覆水体释放磷的能力.吸附容量与总有机碳(TOC)含量有较好的正相关关系.pH<6.0,沉积物释放磷并且随着pH增大吸附量增加很快;69.7.吸附量略有增高.随着Ca2 离子强度的增加,沉积物对磷的吸附量减小.     

水稻土团聚体Cu2+吸附过程中铝的溶出及土壤溶液pH变化

采用低能量超声波分散和冷冻机干燥法提取太湖地区水稻土(黄泥土)不同粒径团聚体颗粒,用平衡吸附法研究团聚体对重金属Cu2+吸附过程中铝的溶出及土壤溶液pH变化,以及不同pH的Cu2+溶液中铝的溶出量的变化.结果表明,团聚体对Cu2+的吸附过程,发生铝的溶出和土壤溶液pH下降,溶出量和pH下降幅度随Cu2+吸附量增加而增加,相同条件下铝溶出量和pH下降幅度大小顺序为:粗粉砂级>粉砂级>砂粒级>黏粒级,与氧化铁和有机质含量大小顺序相反.Cu2+溶液pH下降,铝的溶出量增加显著.氧化铁和有机质对Cu2+吸附过程铝的溶出和土壤溶液pH下降具有一定的抑制和缓冲作用.     

洱海沉积物有机质、铁、锰对磷的赋存特征和释放影响

利用SMT磷连续提取分级方法研究了洱海表层沉积物中磷的赋存特征,探讨有机质(OM),Fe和Mn对磷赋存形态及释放的影响,同时评估了洱海沉积物磷的释放风险. 结果表明:洱海表层沉积物w(TP)为710.3～1 961.2 mg/kg,其中w(Ca-P)最高(占36.9%～59.2%),w(OP)次之(占24.6%～36.9%),w(Fe/Al-P)最低(占9.8%～20.7%);w(OM)为25.0～119.6 mg/g,与w(TP)和w(Ca-P)呈显著负相关;w(总锰)为0.8～3.8 mg/g,w(总铁)为34.3～127.2 mg/g,均与w(TP)及其各形态磷含量呈显著正相关. 沉积物中w(Fe/Al-P)/w(Ca-P)比低于0.5,且w(总铁)/w(TP)远大于20,表明磷释放强度小,但w(TOC)/w(OP)<200,说明有机磷的潜在释放风险较大. w(TP)及其各形态磷含量均与无定形铁氧化物(Feo-Fep)含量呈显著正相关,而与结晶态铁氧化物(Fed-Feo)含量的相关性不显著,且全湖沉积物中的铁氧化物以Feo-Fep为主,表明洱海沉积物磷释放主要受Feo-Fep控制.      

菲在渤海湾潮滩不同粒径沉积物上的吸附行为

采用批量试验的方法,研究了菲(PHE)在渤海湾潮间带不同粒径沉积物上的吸附行为,探讨了吸附等温式参数与有机质含最和性质之间的相关关系.结果表明:(1)不同粒径沉积物中总有机碳(TOC)含量(0.86～10.67 mg/g)表现为:粘粒＞砂粒＞粉砂粒;岐口不同粒径沉积物中碳黑(BC)含量(0.25～1.46mg/g)与T...     

Bacterial reduction and release of adsorbed arsenate on Fe(Ⅲ)-, Al- and coprecipitated Fe(Ⅲ)/Al-hydroxides

Mobilization of arsenic under anaerobic conditions is of great concern in arsenic contaminated soils and sediments. Bacterial reduction of As(V) and Fe(Ⅲ) influences the cycling and partitioning of arsenic between solid and aqueous phase. We investigated the impact of bacterially mediated reductions of Fe(Ⅲ)/Al hydroxides-bound arsenic(V) and iron(Ⅲ) oxides on arsenic release. Our results suggested that As(V) reduction occurred prior to Fe(Ⅲ) reduction, and Fe(Ⅲ) reduction did not enhance the release of arsenic. Instead, Fe(Ⅲ) hydroxides retained their dissolved concentrations during the experimental process, even though the new iron mineral-magnetite formed. In contrast, the release of reduced As(Ⅲ) was promoted greatly when aluminum hydroxides was incorporated. Thus, the substitution of aluminum hydroxides may be responsible for the release of arsenic in the contaminated soils and sediments, since aluminum substitution of Fe(Ⅲ) hydroxides universally occurs under natural conditions.