滇池与红枫湖沉积物中磷的地球化学特征比较研究

对比研究了滇池与红枫湖表层沉积物中磷的形态含量及其生物有效性.结果表明,两湖沉积物总磷含量相当,分别为1373.8～ 4616.3mg·kg-1、1194.4 ～4324.3 mg·kg-1.HCl-P、Res-P为滇池沉积物中主要的磷形态,占总磷的62.9％ ～86.4％;而红枫湖中磷形态顺序为NaOH-P＞ Res-P＞ HCl-P＞ BD-P＞ NH4Cl-P;两湖沉积物中有机磷均以低活性态为主.红枫湖沉积物中NH4Cl-P、BD-P、NaOH-rP及生物有效磷等平均含量明显高于滇池,表明其内源磷释放对上覆水体富营养化的贡献更大.Olsen-P与NH4Cl-P、BD-P、NaOH-rP等活性磷形态呈显著正相关,而与NaOH-nrP、HCl-P、Res-P、TP等相关性不显著,因此,可作为评价两湖沉积物释磷能力及其潜在环境风险的重要指标.     

滇西北剑湖沉积物磷形态、空间分布及释放贡献

采用连续分级提取法提取了剑湖沉积物中弱吸附态磷(NH_4Cl-P)、可还原态磷(BD-P)、铁铝氧化态磷(NaOH-rP)、有机质结合态磷(NaOH-nrP)、钙结合态磷(HCl-P)和残渣态磷(Res-P)6种形态的磷,并对表层(0~10 cm)沉积物磷形态水平空间分布、沉积柱芯(0~75 cm)磷形态垂向空间分布和释放贡献特征进行了分析.结果表明:表层沉积物6种磷形态平均含量差别较大,其含量由高到低排序为HCl-PRes-PNaOH-rPNaOH-nrPBD-PNH_4Cl-P;HCl-P含量是NH_4Cl-P的72倍,3种稳定磷形态(HCl-P、Res-P和NaOH-rP)含量是3种潜在可移动磷形态(NaOH-nrP、BD-P和NH_4Cl-P)含量的6.5倍.NH_4Cl-P、BD-P、NaOH-nrP和NaOH-rP含量的变异系数明显高于HCl-P和Res-P含量的变异系数.尽管表层沉积物6种磷形态的水平空间分布特征不尽相同,4条主要入湖河流入湖口区6种磷形态含量平均值之和是湖周浅水区的1.40倍,但能指示出入湖河流是外源磷污染物输入的主要通道.虽然沉积柱芯6种磷形态垂向空间分布特征各异,6种磷形态入湖口区表层平均含量分别是底层的1.60、1.87、1.87、1.61、1.18和1.15倍,其他湖区表层平均含量分别是底层的1.18、1.34、1.39、1.41、0.97和0.83倍,但除HCl-P和Res-P在其他湖区为随深度增加而缓慢递增外,基本上能反映出6种磷形态含量在入湖口区随深度增加而递减的程度都远强于其他湖区.外源磷输入和人为活动影响是3种潜在可移动磷形态和NaOH-rP的主要因素,流域地质背景是HCl-P和Res-P的主要影响因素.6种磷形态在入湖口区快释放贡献率多为负值,表示以滞留状态为主,慢释放贡献率全为正值,表示都为释放状态,滞留贡献最大和释放贡献最大的都是NaOH-rP;其他湖区快释放贡献率和慢释放贡献率多为正值,表示都以释放状态为主,NaOH-rP释放贡献最大,Res-P滞留贡献最大.     

沉积物与悬浮物中磷分级分离形态差异的初步研究

以滇池2个典型的严重富营养化湖湾——马村湾和海东湾为研究区域,研究分析了2个湖湾沉积物及水体悬浮物中4种磷的赋存形态：松散吸附态磷（NH4Cl-P）、氧化还原敏感态磷（BD-P）、金属结合态磷（NaOH-P）和钙结合态磷（HCl-P）以及有机质含量及总磷（TP）含量．结果表明：沉积物随着风浪搅动悬浮进入水体后,4种形态的磷含量及其所占总磷的比例均发生了较大变化,NH4Cl—P的含量升高,是由于快速的吸附作用所致;NaOH-P在4种磷形态中的比例下降,含量上升,表明沉积物再悬浮进入水体后磷的活化特性加大,其释放的潜力大为增强,这与湖水的pH密切相关．     

太湖沉积物磷形态及pH值对磷释放的影响

对太湖不同营养水平和不同特征的 4 种沉积物的总磷、磷形态、粒径组成、化学组成进行了分析,模拟研究了不同 pH 值对上覆水体中总溶解性磷和溶解性活性磷含量的影响.结果表明,太湖沉积物样品总磷含量在 336.1～3408.01mg/kg,属于中富营养化到极富营养化水平.pH 值是影响磷释放的重要因素,碱性条件下,促进NaOH-P 的释放;酸性条件下,促进 HCl-P的释放.严重富营养化湖区沉积物的磷主要由无机磷组成,其中主要是 NaOH-P,该区中 pH值增加会导致磷释放量的大幅度增加,而 pH值下降对磷释放量的影响较小.中富营养化湖区沉积物的无机磷组成中,部分湖区 NaOH-P 含量高,部分湖区 HCl-P 含量高,所以该区中 pH 值变化对沉积物磷释放的影响,由于 NaOH-P 和HCl-P 含量不同而存在差异,NaOH-P含量较高,pH值增加会导致磷释放量的大幅度增加;HCl-P 含量较高,pH值下降会导致磷释放量的大幅度增加.     

Phosphorus fractions and its release in the sediments of Haihe River, China

The amounts and forms of phosphorus (P) in surface sediments of Haihe River, Tianjin, North China, were examined using a sequential chemical extraction procedure. Five fractions of sedimentary P, including loosely sorbed P (NH4Cl-P), redox-sensitive P (BD-P), metal oxide bound P (NaOH-P), calcium bound P (HCl-P), and residual P (Res-P) (organic and refractory P), were separately quantified. The results indicated that the contents of di erent P fractions in the sediments varied greatly. The total P (TP) contents ranged from 968 to 2017 mg/kg. Phosphorus contents in NH4Cl-P, BD-P, NaOH-P, and HCl-P ranged from 6.7 to 26.6 mg/kg, 54.5 to 90.2 mg/kg, 185.2 to 382.5 mg/kg, and 252.3 to 425.5 mg/kg, respectively, which represented 1.2%–3.2%, 7.7%–13%, 33.3%–48.9%, and 36.2%–54.2% of the sedimentary inorganic P, respectively. For all the sediment samples, the rank order of P-fractions was Res-P > HCl-P > NaOH-P > BD-P > NH4Cl-P. The highly positive relationship between the amounts of P released from the sediments and those in the NH4Cl-P and BD-P fractions, indicated that NH4Cl-P and BD-P were the main fractions that can release P easily.     

持续干燥对消落带沉积物磷形态和吸附特征的影响

以澜沧江流域功果桥库区消落带沉积物为研究对象,研究了持续干燥状态下磷形态和等温吸附变化特征。结果表明:持续干燥对磷和铁形态有显著影响,弱吸附态磷(NH_4Cl-P)、铝结合态磷(NaOH-rP)无机磷(IP)和结晶度较高的碳酸盐铁(Carb-Fe)含量增加,而可还原态磷(BD-P)、聚磷/有机磷(NaOH-nrP)和还原铁氧化物(Ox-Fe)含量减少;沉积物等温吸附特征也有显著变化,最大吸附磷酸盐总量(Q_(max))和吸附系数下降,表明重复短暂的湿润和干燥周期会导致磷的沉积亲和力不断下降,从而增加沉积物内源磷向水体释放的潜在性。     

水位变化对消落带氨氧化微生物丰度和多样性的影响

南水北调来水进入密云水库将直接引起水库水位上涨,这必将影响消落带土壤中氨氧化微生物的丰度和多样性,从而影响消落带中氮循环过程.采用分子生物学方法,探讨了水位变化对消落带氨氧化细菌(AOB)和古菌(AOA)的生物多样性和丰度的影响.Real-time PCR结果显示,2015年9月消落带岸上/水陆界面土壤和沉积物中AOA和AOB的丰度范围分别为1.00×10~7~3.91×10~7copies·g~(-1)和5.49×10~6~9.77×10~6copies·g~(-1).2015年11月水位比9月上升3 m,淹没区土壤/沉积物中AOA和AOB的丰度范围分别为5.80×106~1.56×10~7copies·g~(-1)和2.14×10~6~4.40×106copies·g~(-1),比被淹没前有所下降,但AOA的丰度始终高于AOB,说明AOA比AOB更适合在低氨氮的消落带环境中生长,并且更能适应低氧环境.水位上升3 m后,水陆交界面土壤中AOA和AOB的多样性均有所增加,而在沉积物中多样性减少.水位上涨之前,AOA大多数OTU属于Nitrososphaera、Nitrosopumilus,而水位上涨之后,大多数OTU归属于土壤簇Nitrososphaera,即在低氧消落带环境中土壤簇Nitrososphaera为优势AOA菌.对于AOB,水陆交界面土壤和沉积物中Nitrosopira和Nitrosomonas分别在氨氧化过程中发挥作用.     

太湖西部流域滨岸带土壤磷形态空间分布与影响因素比较

为了揭示不同流域滨岸带的生态功能,于2015年夏季采集太湖西部苕溪流域和天目湖流域不同滨岸带（林地、耕地、草地、荒地）土壤,利用连续顺序提取法获得无机磷形态,分析土壤磷形态的空间分布特征、影响因素以及土壤磷形态与地下水中TDP（总溶解性磷）的联系.结果表明:苕溪滨岸带的磷形态含量总体上高于天目湖滨岸带,但组成方面有所差异.滨岸带土壤的NH₄Cl-P（弱吸附态磷）、BD-P（还原态磷）、NaOH-P（金属氧化物结合态磷）含量随土壤深度的增加而降低,HCl-P（钙结合态磷）含量随土壤深度的增加而增加,耕地表现得最为明显.从高地到滨水带,草地和荒地的磷形态含量有略微增加的趋势,而林地和耕地的磷形态含量均降低,耕地同样表现得最为明显.苕溪滨岸带磷形态含量的水平变幅大于天目湖滨岸带.相关性分析表明,土壤NaOH-P对地下水中TDP的贡献较大,有机质、黏土矿物和碳酸盐对磷形态有明显的影响;苕溪滨岸带土壤性质对其磷形态的影响较弱,而天目湖滨岸带比较明显.因此,苕溪和天目湖流域不同滨岸带土壤磷形态的空间分布存在差异,影响因素也不同;土壤磷形态与地下水中TDP有明显关系,尤其是NaOH-P.      

陕西红碱淖湖泊表层底泥磷形态研究

磷是一种重要的生命必需元素,其与氮都是引起水体富营养化的重要元素。红碱淖是中国最大的沙漠淡水湖,在区域生态系统中的功能十分显著。采用连续提取法对陕西红碱淖湖泊表层沉积物磷形态进行分析,得到弱吸附态磷(NH₄Cl-P)、铁锰螯合态磷(BD-P)、铁铝氧化态磷(NaOH-P)、钙磷(HCl-P)、惰性磷(Res-P)五种磷形态。结果表明：总体上,红碱淖表层底泥磷向水体释放的风险较低,但在湖泊水体pH值上升背景下,一些碱溶解磷(如NaOH-P)向湖泊水体释放的风险可能增加。五种形态磷在全湖的空间分布表明：NH₄Cl-P与BD-P呈现大致相似的特征,NaOH-P主要在湖泊南岸附近富集,HCl-P和Res-P呈大致相反的变化趋势,总磷(TP)在全湖近乎均匀分布。与国内典型湖泊沉积物的对比显示：红碱淖表层底泥无论是总磷还是活泼磷均处于较低水平,也说明该湖泊表层底泥磷向水体释放的风险相对较低。     

反复扰动下磷在沉积物和悬浮物以及上覆水间的交换

以太湖梅梁湾和月亮湾沉积物为研究对象,分析了沉积物反复扰动下磷在沉积物、悬浮物、上覆水间的交换规律.结果表明,反复扰动下,上覆水中TP和PP浓度降低;DTP则是在第8 d达到平衡浓度,分别稳定在0.019 mg·L-1(梅梁湾)和0.039 mg·L-1(月亮湾);DIP则发生了释放,随后降低,DIP的释放主要与沉积物中NH4Cl-P含量最大有关.第8 d达到平衡浓度,分别稳定在0.013 mg·L-1(梅梁湾)和0.028 mg·L-1(月亮湾).与上覆水中溶解氧的变化规律吻合.另外,扰动过程中梅梁湾上覆水DTP和DIP均明显高于月亮湾.由于扰动作用,悬浮物和沉积物上不同形态磷(NH4Cl-P、Fe/Al-P、HCl-P)数量分布发生明显变化.扰动过程中,梅梁湾悬浮物上NH4Cl-P、Fe/Al-P、HCl-P含量逐渐降低,而同一时间段上覆水中不同形态磷含量同样降低,但沉积物上NH4Cl-P、Fe/Al-P、HCl-P含量逐渐增加.尽管月亮湾的趋势不如梅梁湾显著,但总体趋势一致,暗示悬浮物在磷交换过程中所起的媒介作用.     

Phosphorus speciation in the sediment profile of Lake Erhai, southwestern China: Fractionation and 31P NMR

The distribution characteristics of phosphorus(P) forms in the sediment profile of Lake Erhai,in southwestern China has been investigated by sequential extraction and 31P nuclear magnetic resonance spectroscopy(NMR) of NaOH extracts to understand P dynamics and its potential contribution to lake eutrophication.Contents of P fractions varied in the order of NH4Cl extracted P(NH4ClP) < bicarbonate-dithionite extracted P(BD-P) < HCl-P,Residual-P < NaOH extracted P(NaOH-P).The highly available NH4Cl-P represented less than 1% of total P(TP).BD-P and NaOH extracted reactive P(NaOH-rP) averaged 39%,while the ratio of Fe/P was higher than 15,indicating low P release from the sediments under permanent oxic condition.The less bio-available HCl-P,NaOH extracted nonreactive P(NaOH-nrP) and residual-P contributed 61% of TP.Regression analysis revealed that BD-P,NaOH-rP and HCl-P were positively correlated with the contents of Fe and Mn,Al and Fe,and Ca,respectively.The investigation of P compound groups in NaOH extracts by 31 P NMR showed that ortho-P and monoester-P were the largest two constituents of the P pool,followed by diester-P,phosphonate and pyro-P.A comparison of vertical variations of P groups in the sediment profile suggested that these compounds were involved in the P recycling to different extents in Lake Erhai.In particular,the lake exhibits high potential for labile P release from the surface sediments,which should be taken into consideration even after the outsourced P runoff ceased.     

锆改性沸石添加对重污染河道底泥磷释放和钝化的影响

通过模拟实验并结合磷形态分级提取和生物有效磷提取,考察了锆改性沸石添加对重污染河道底泥磷释放和钝化的影响.结果发现,锆改性沸石添加不仅会降低间隙水中磷的浓度,而且也会降低底泥-水界面磷扩散通量,从而降低了底泥中磷向覆水体的释放风险.锆改性沸石添加会促使底泥中弱吸附态磷(NH_4Cl-P)、氧化还原敏感态磷(BD-P)和盐酸提取态磷(HCl-P)向金属氧化物结合态磷(NaOH-r P)和残渣态磷(Res-P)转变,而底泥中NH_4Cl-P和BD-P这2种容易释放态磷的降低有助于减少底泥中磷释放的风险.此外,锆改性沸石添加降低了底泥中了WSP(水溶性磷)、RDP(易解吸磷)、FeO-P(铁氧化物-滤纸提取磷)和Resin-P(阴离子交换树脂提取磷)这4种生物有效磷含量.锆改性沸石添加控制底泥磷释放的机制为:锆改性沸石添加,一方面可以钝化底泥中潜在可移动态磷和生物有效磷,达到减少底泥中磷向间隙水中释放的目的,另一方面可以通过锆改性沸石的吸附作用直接去除间隙水中的磷;而间隙水中磷浓度的降低,会降低间隙水和上覆水之间磷的浓度梯度,进而降低了底泥-水界面磷扩散通量.以上的结果显示,锆改性沸石是一种有希望的可以钝化河道底泥中磷并控制其向上覆水体释放的改良剂.     

苕溪干流悬浮物和沉积物的磷形态分布及成因分析

磷是控制水体营养状态和诱发富营养化的重要因素,不同形态的磷对水体富营养贡献不同.以东西苕溪干流为研究对象,采用连续提取法获得磷形态,对悬浮物和表层沉积物中磷形态的分布进行分析,并探讨了悬浮物和沉积物的物质组分与磷形态的相关性.结果表明,西苕溪水质状况劣于东苕溪,而东苕溪中游水体的水质状况好于上游和下游;悬浮物中营养物质含量普遍高于沉积物,其弱吸附态磷、还原态磷和金属氧化物结合态磷所占比例较表层沉积物大,钙结合态磷则在沉积物中占较高比例.相关性分析表明,西苕溪悬浮物和沉积物的组分对磷形态的影响较弱,而东苕溪的物质组分对磷形态有显著的影响,有机质和黏土矿物对悬浮物和沉积物中形态磷的影响最为显著,这与河流的地质背景及物质来源有关.     

Phosphorus fractionation and bio-availability in Taihu Lake(China) sediments

Introduction Sediment phosphorus has been recognized as the mostcritical nutrient limiting lake productivity (OECD, 1982).The concentration of phosphorus in the sediment is often1000 fold higher than that in lake water and its release…     

长江河口水库沉积物磷形态、吸附和释放特性

为了对长江河口青草沙水库沉积物磷形态分布、磷吸附特性和磷释放特性进行分析,2011年4月~2012年1月对沉积物进行实地调查分析.磷形态分析结果表明沉积物总磷含量范围为535.07~910.9 mg·kg-1,以无机磷为主,有机磷含量相对较低.无机磷主要以钙结合态的磷存在,钙结合态磷占总磷的75.57%.磷吸附特性结果表明沉积物磷的等温吸附特征符合修正的Langmuir模型,沉积物磷的最大吸附量为9.78~39.84 mg·kg-1,沉积物-水界面平衡浓度EPC0(equilibrium phosphorus concentration)范围为0.024~0.12 mg·L-1,均高于上覆水体中相应的磷含量,因此,沉积物有向上覆水体释放磷的趋势.磷的释放特性结果表明沉积物最大释放量为11.03 mg·kg-1,在6 h左右达到最大值.沉积物磷释放量来自沉积物的铁/锰结合态的磷、钙结合态磷和有机磷,其中,铁/锰结合态磷和沉积物释放量呈相关性(P0.01).总体上,青草沙水库沉积物呈现释放状态,影响水库水体磷含量.     

底泥再悬浮状态下生物有效磷形成机制研究

研究了底泥再悬浮状态下,不同形态磷及生物有效磷(BAP)含量的变化,并对生物有效磷的形成机制进行了初步探讨.结果表明,底泥再悬浮对磷的赋存形态有显著的影响.随着底泥再悬浮时间的延长,铁结合态磷(BD-P),铝结合态磷(Al-P),钙结合态磷(Ca-P)含量显著增加,而弱吸附态磷(NH4C1-P)则有所减少.底泥再悬浮后, BAP平均下降6.59%,说明底泥再悬浮促进了 BAP 向难被生物利用态磷的转化.藻类可利用磷(AAP)主要来自BD-P,但提取AAP后,再悬浮底泥BD-P释放量平均下降了33.4%,而对照试验底泥BD-P释放量则增加了19,8%,说明BD-P的性质对AAP的形成有显著的影响;NaHCO,可提取磷 (Olsen-P)主要来自BD-P、Al-P 和 NaOH-nrP,按照三者的释放量, Olsen-P与BD-P的关系更为密切.     

镧改性净水污泥水热炭对水体中磷的吸附特性及底泥内源磷的固定

以净水污泥和氯化镧为原料,通过一步水热炭化同时负载镧,制备了镧改性净水污泥水热炭.采用SEM-EDS、 BET、 FTIR、 XRD和XPS对材料进行表征,考察溶液初始pH、吸附时间、吸附等温线和吸附动力学等,研究其对水体磷酸盐的吸附特性.结果表明,制备的材料相比净水污泥原泥,比表面积和孔容孔径有明显提高,磷吸附量大幅提升.吸附过程符合准二级动力学模型,Langmuir模型拟合对磷的最大吸附量达到72.69 mg·g^-1.主要吸附机制为静电引力和配体交换.镧改性净水污泥水热炭添加入底泥,可以有效控制底泥内源磷向上覆水的释放.分析底泥磷形态,水热炭的添加促使底泥中不稳定的NH₄Cl-P、 BD-P和Org-P向非常稳定的HCl-P转变,降低了底泥中潜在活性磷含量,同时也大幅降低了底泥中生物有效磷含量.说明镧改性净水污泥水热炭可以有效吸附去除水体磷酸盐,同时也可作为底泥改良材料,有效稳定底泥内源磷,控制水体磷含量.