丹江口水库表层沉积物有机/无机磷形态特征

采用连续分级提取法研究了丹江口水库表层沉积物中有机磷和无机磷的形态及其赋存特征,同时结合间隙水体中溶解性总磷(DTP)的空间分布特征,讨论了各形态磷的生物可利用性及其释放风险.结果表明,丹江口水库沉积物中各形态磷均在入库河流处高于库区.各采样点沉积物总磷在203.08~1625.61mg/kg之间,平均值为642.51mg/kg,其中以无机磷为主,占总磷的52.9%.无机磷形态中生物可利用性差的Ca-P_i占优势,平均值为196.46mg/kg,占无机磷的57.8%;沉积物有机磷形态中活性最差的NA-P_o占绝对的优势,NA-P_o平均值为180.83mg/kg,占有机磷(OP)的59.7%. WA-P_i、PA-P_i、Fe/Al-P_i、WA-P_o、PA-P_o均与间隙水体DTP呈显著正相关(P < 0.05), Ca-P_i、MA-P_o、NA-Po与间隙水DTP相关性较差.入库河流沉积物生物可利用性磷含量及释放通量均较库区高,具有较高的释磷风险.     

一种改进的磷形态连续提取方法

为提高铁磷、铝磷的萃取率,在提取沉积物中无机磷的同时对有机磷进行形态分析,参照改进的Tessier连续提取法对磷形态连续提取方法进行改进。最优化的改进方法对磷形态的提取顺序为:可交换态磷、自生钙磷(p H=5.0)、铁磷、铝磷、闭蓄磷、残渣磷。最优化的改进磷形态连续提取方法更有利于沉积物中铁磷、铝磷的萃取,而其对自生钙磷的萃取率和未改进的磷连续提取方法相近。最优化的改进磷形态连续提取方法对占有机磷比例最大的中活性有机磷的提取效果和改进的Bowman-Cole法相近,对活性有机磷和稳态有机磷的提取率和改进的Bowman-Cole法有一定差异。最优化的改进磷形态连续提取方法和改进前的方法测得的洞庭湖表层沉积物中生物可利用磷,在总磷中所占比例没有显著差异。     

采用连续分级提取法研究沉积物中磷的化学形态

沉积物中磷的潜在释放很大程度上取决于有机磷和无机磷的组分和分布. 为研究沉积物中不同形态磷的释放能力及其生物可利用性大小,采用连续分级提取法,以NH₄Cl、NaHCO₃、NaOH和HCl作为提取剂,同时对沉积物中有机磷和无机磷的赋存形态进行分析,将无机磷分为WA-P_i(弱吸附态无机磷)、PA-P_i(潜在活性无机磷)、Fe/Al-P_i(Fe/Al结合态无机磷)和Ca-P_i(Ca结合态无机磷);将有机磷分为WA-P_o(弱吸附态有机磷)、PA-P_o(潜在活性有机磷)、MA-P_o(中活性有机磷)和NA-P_o(非活性有机磷),并以蠡湖表层沉积物样品为例,考察了该方法的回收率及蠡湖沉积物中的磷形态. 结果表明:①该方法具有较好的回收率,与SMT(标准测量和测试)法测定结果比较,连续分级提取法对TP、无机磷、有机磷的回收率分别为93.3%~112.1%、93.9%~111.5%、76.4%~119.9%,平均值分别为99.4%、101.8%、101.0%. ②蠡湖表层沉积物中的磷以无机磷为主,其质量分数在271.29~666.34 mg/kg之间,平均值为441.03 mg/kg,占w(TP)的62.91%;不同形态无机磷质量分数表现为w(Ca-P_i)>w(Fe/Al-P_i)>w(PA-P_i)>w(WA-P_i). 有机磷的质量分数在201.76~368.52 mg/kg之间,不同形态有机磷质量分数表现为w(R-P_o)(R-P_o为残渣态磷)>w(NA_NaOH-P_o)(NA_NaOH-P_o为NaDH提取非活性有机磷)>w(PA-P_o)>w(MA_HCl-P_o)(MA_HCl-P_o为HCl提取中活性有机磷)>w(WA-P_o)>w(MA_NaOH-P_o)(MA_NaOH-P_o为NaOH提取中活性有机磷). 改进后的连续分级提取法能够同时有效分离沉积物中无机磷和有机磷的化学形态,并且能兼顾沉积物生物可利用性磷分析测试的需要.      

蠡湖表层沉积物中磷的形态与赋存特征及其生物有效性

采用连续分级提取法研究了蠡湖表层沉积物中有机磷和无机磷的形态及其赋存特征,同时结合间隙水体中DTP(溶解性总磷)的空间分布特征,讨论了各形态磷的生物有效性及其释放风险. 结果表明,蠡湖沉积物中的磷以IP(无机磷)为主,w(IP)占w(TP)的58.09%. IP中以生物可利用性差的Ca-P_i(Ca结合态无机磷)占优势,w(Ca-P_i)为(207.75±48.56)mg/kg,占w(IP)的48.97%;沉积物OP(有机磷)中以活性最差的NA-P_o(非活性有机磷)占绝对优势,w(NA-P_o)为(195.33±50.73)mg/kg,占w(OP)的67.09%. 间隙水中的磷以DIP(溶解性无机磷)为主,ρ(DIP)占ρ(DTP)的11.86%~86.13%,平均值为59.65%. WA-P_i(弱吸附态无机磷)、PA-P_i(潜在活性无机磷)、Fe/Al-P_i(Fe/Al结合态无机磷)、WA-P_o(弱吸附态有机磷)、PA-P_o(潜在活性有机磷)的质量分数均与间隙水中ρ(DTP)呈极显著正相关(P<0.01),w(Ca-P_i)与间隙水中ρ(DTP)呈正相关(P<0.05),w(NA-P_o)与间隙水中ρ(DTP)无显著的相关性. 因此,即使在外源磷得到有效控制的情况下,沉积物中的IP及高活性有机磷的释放仍有可能导致湖泊富营养化状态维持不变.      

沉积物中不同形态磷提取方法的改进及其环境地球化学意义

本文给出了一个较为系统的沉积物中不同形态Ｐ的提取方法，将沉积物中Ｐ以吸附态磷，铝结合磷，铁结合磷，闭蓄态磷，自生钙结合磷，原生碎屑磷和有机磷等７种形态分步提取，并重点考虑了分离提取原生碎屑磷和自生钙结合磷，分离提取铝结合磷，分离提取铝结合磷，铁结合磷和闭蓄态磷。本方法具有很强的环境地球化学研究应用价值。     

向家坝库区沉积物磷形态分布及释放风险

采用改进的连续提取法研究了向家坝库区沉积物中有机磷（OP）和无机磷（IP）的各赋存形态及分布特征,讨论了各形态磷的生物可利用性和释放风险.结果表明,向家坝库区沉积物总磷（TP）含量为388.9~616.4 mg·kg^-1,总体处于安全级别.库区沉积物磷形态以惰性碎屑态无机磷（De-P_i）和残渣态有机磷（Re-P_o）为主,两者共占TP质量分数的60%以上,呈上游高下游低的趋势,流域地质背景是主要的影响因素.以可交换态无机磷（Ex-P_i）、铝结合态无机磷（Al-P_i）、铁结合态无机磷（Fe-P_i）、可交换态有机磷（Ex-P_o）、铁铝结合态有机磷（Fe/Al-P_o）之和来估算生物可利用磷（BAP）,BAP/TP来评价沉积物中磷的释放风险,BAP含量为23.0~91.1 mg·kg^-1,BAP/TP为6.2%~17.1%.向家坝水库沉积物磷的释放风险较低.库区沉积物BAP储量为767.68 t,对向家坝水库上覆水磷浓度的潜在贡献为0.148 mg·L^-1,是导致未来库区水质恶化的重要因素 之一,应加强对库区内源磷的释放管理.     

洱海表层沉积物中磷形态分布及pH、DO影响的分析

研究了洱海代表性区域表层沉积物中总磷分布及不同形态磷赋存特征,探讨了pH值及溶解氧对沉积物中总磷和各形态磷赋存状态的影响。结果表明洱海表层沉积物中总磷和不同形态磷分布不均,总磷含量湖心高于湖口,湖心区域闭蓄态磷(BD-P和Al-P)和生物有效态磷占总磷的比例较高,更容易受pH和DO的影响,碱性和厌氧条件会增加洱海湖心底泥中磷的潜在释放能力。     

岷江干流表层沉积物中磷形态空间分布特征

近些年,岷江水体TP污染情况严重,而水体沉积物这一潜在污染源,对水质安全带来的威胁也不容忽视.为揭示岷江干流表层沉积物中磷形态的空间分布特征,于2016年12月,采集了岷江干流(阿坝~宜宾)表层沉积物样品,应用改进的SEDEX法对表层沉积物中的弱吸附态磷Ex-P、可提取态有机磷Org-P、铁结合态磷Fe-P、自生磷灰石磷Ca-P、碎屑磷De-P和非活性磷Res-P等6种磷形态质量浓度进行了测定.结果表明,岷江干流表层沉积物中总磷TP的质量浓度为522.17~979.22μg·g~(-1),已远超全国土壤磷素背景值700μg·g~(-1),表明岷江沉积物中TP浓度较高.从空间分布来看,岷江中游眉山河段中的表层沉积物是颗粒最细、有机质和TP质量浓度最高的区域.岷江干流表层沉积物磷的主要赋存形态为Ca-P和DeP,两者共占TP的质量分数为75%以上.同时,岷江干流表层沉积物中的生物可利用磷(Ex-P、Org-P和Fe-P总和)占TP的质量分数为10.31%~29.62%,其中以中游河段(尤其是眉山段、乐山段)质量浓度最高,这表明岷江中游河段表层沉积物中磷的生物可利用性较强,潜在环境风险较高.     

茅尾海入海河口区表层沉积物磷形态特征研究

以茅尾海两个主要入海河口区表层沉积物为研究对象,采用改进后的连续提取法（SEDEX）对15个采样点沉积物中磷的组分、含量、分布及其影响因素进行研究,探讨了磷的生物有效性。结果表明,无机磷（IP）是茅岭江和钦江入海河口区表层沉积物中总磷（TP）的主要存在形式,平均分别占TP的64.4%和65.9%,有机磷（OP）均占较小的比例。IP均以铁结合态磷（Fe-P）为主要赋存形态,平均分别占TP的31.2%和28.1%,原生碎屑磷（De-P）、自生磷灰石磷（Ca-P）和可交换态磷（Ex-P）平均占TP比例依次递减。河流输入、沉积物粒度和沉积环境是影响茅尾海入海河口区表层沉积物中不同形态磷含量及分布的主要因素。磷生物有效性分析表明,茅岭江、钦江入海河口区表层沉积物中生物可利用磷（BAP）含量分别为2.95~22.52 μmol/g和2.67~13.83 μmol/g,平均占TP的73.9%和68.8%,呈现较强的释磷潜力。     

滇池沉积物磷形态的水平分布特征

本文以滇池33个表层沉积物样品为试验材料,采用分级提取的方法逐步提取沉积物中铁磷、铝磷和钙磷,分析沉积物中各磷形态的水平分布特征,结果表明:滇池沉积物总磷浓度的水平分布呈现南北高、中间低的状况,总磷的平均浓度为2 728 mg/kg,局部浓度超过13 000 mg/kg;铁磷、铝磷含量相对较低,不足30%,钙磷和有机磷含量较高,占70%以上;H+浓度影响活性磷的状态,与沉积物铁铝磷显著相关;铁铝磷作为总磷的重要组成部分与总磷显著相关(R=0.701,p0.01)。     

覆盖材料对洱海不同湖区沉积物溶解态有机磷和无机磷释放影响及差异

通过模拟实验探讨了4种覆盖材料对洱海不同湖区沉积物溶解态总磷（DTP）、溶解态有机磷（DOP）和溶解态无机磷（SRP）释放影响及差异.结果表明：①与无覆盖对照相比,覆盖材料通过改变洱海沉积物pH和Eh及溶解性有机质（DOM）特征,降低了沉积物DTP最大释放量,其中,覆盖氧化铁对洱海北部和南部沉积物DTP释放控制效果较好,与无覆盖对照相比,释放量分别减少了44.3%和35.71%;而覆盖氧化铝对中部湖区沉积物DTP释放控制效果较好,与无覆盖对照相比,释放量减少了29.6%.②覆盖铁铝氧化物对洱海不同湖区沉积物SRP和DOP释放量影响差异明显,北部湖区沉积物覆盖氧化铁后,SRP和DOP释放量分别降低了35.6%和36.2%,主要是因为其降低了沉积物pH和Eh,而增加了DOM活性所致;中部湖区沉积物覆盖氧化铝后,SRP和DOP释放量分别降低了28.9%和31.6%,与氧化铝促进了该湖区DOM活性密切相关;南部湖区沉积物覆盖氧化铁后,沉积物SRP和DOP释放量分别降低了47.4%和16.5%,则与覆盖氧化铁降低了该湖区沉积物pH和Eh有关.因此,如选择覆盖材料控制洱海不同湖区沉积物磷释放,北部和南部湖区应选择覆盖氧化铁,而中部湖区应选取氧化铝作为覆盖材料.     

巢湖沉积物磷铁硫形态记录及其环境变化指示

分析了巢湖表层和柱状沉积物中磷(P)、铁(Fe)和硫(S)元素的形态组成、分布、相互关系及其指示的湖泊环境变化.西半湖S3采样点位柱状沉积物总磷(TP)记录表明,巢湖西半湖区自20世纪60年代开始受人类活动影响逐步明显,其中钙磷(Ca-P)指示的流域径流输入增加早于铁铝磷(Fe/Al-P)指示的居民生活污水输入;西半湖...     

海岸带表层沉积物中磷的地球化学特征

通过连续提取法对莱州湾主要入海河流及近岸海域表层沉积物中5种形态磷进行了定量分析.结果表明,近海沉积物自生钙结合磷含量(45.6%)高于河流(37.3%),而铁结合磷(Fe-P)含量(18.2%)却低于河流(31.3%).在近海,可交换或弱结合磷含量和粉砂比例呈正相关,表明该形态磷主要吸附于细粒粉砂.河流沉积物Fe-P与Fe浓度呈显著正相关(P0.01),表明河流沉积物Fe-P分布受沉积物活性铁含量的控制.河口处Fe-P普遍低于相应河流,这可能与海相泥沙输入及河口厌氧区硫酸盐还原或硫化物累积有关.近海沉积物总可提取态磷平均浓度总体呈现出由海洋向河口方向递减的趋势.     

洱海沉积物中磷的赋存形态

利用磷连续提取方法浸提洱海沉积物弱吸附态磷、Fe P、Al P、Ca P和残渣磷,采用石灰性土壤无机磷形态分级法对Ca P进行了分级〔Ca2 P、Ca8 P和惰性钙磷(主要为Ca10 P)〕. 结果表明,洱海沉积物中w(TP)(710.30~1 961.23 mg/kg)较高,以无机磷(占64.44%~82.04%)为主,其中较易释放到上覆水中的弱吸附态磷含量〔占w(TP) 1%以下〕、w(Ca2 P)(14.63~29.66 mg/kg)和w(Ca8 P)(14.62~31.24 mg/kg)均较低,并且洱海目前环境条件不利于其沉积物中Al P和Fe P的释放. 沉积物中w(Ca P)及w(残渣磷)均较高,Ca P中惰性钙磷所占比例(＞85%)也较高,导致洱海沉积物磷不易被释放到上覆水中. 沉积物无机磷赋存形态是洱海目前水质较好的原因之一. 如果污染进一步加剧引起洱海水体pH增加和ρ(DO)降低等变化,其沉积物中Al P、Fe P的释放风险将可能增加. 近30年来,洱海沉积物w(Ca2 P)和w(Ca8 P)变化较小,但w(惰性钙磷)变化较大,Ca P各组分之间存在相互转化机制,这与洱海沉水植物的生长以及其对Ca P的吸收、转化有关.      

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。     

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.     

北黄海表层沉积物中颗粒态磷的形态分布

于2007年10月乘东方红2号科考船在北黄海采集表层沉积物,应用改进的SEDEX法对表层沉积物中的可交换态磷、有机磷、铁结合态磷、自生磷灰石磷、碎屑磷和难分解有机磷等6种颗粒态磷的含量进行了测定,并分析了其分布状况及其影响因素.结果表明,碎屑磷和自生磷灰石磷是总颗粒态磷的主要组分,含量的变化范围分别为25.7～122.5μg.g-1和5.7～176.2μg.g-1,分别占总颗粒态磷的质量分数为17.0%～56.9%和10.2%～49.8%.弱吸附态磷、可提取态有机磷、铁结合态磷、难分解有机磷含量的变化范围分别为5.5～43.9、4.1～41.4、2.3～26.7、6.0～33.6μg.g-1.碎屑磷和自生磷灰石磷含量之和占据了总颗粒态磷的大部分,表明总磷以自然来源磷为主;铁结合态磷含量较低,表明北黄海受人为输入引起的污染程度较轻;可提取态有机磷与难分解有机磷之和占总颗粒态磷的质量分数很低,表明颗粒态磷中有机态含量较低,主要以无机态的形式为主;生物可利用磷即弱吸附态磷、可提取态有机磷、铁结合态磷之和,占总颗粒态磷的质量分数为6.7%～33.2%,表明调查区表层沉积物中磷的生物可利用性较低.     

不同预处理干燥方法对海洋沉积物磷形态提取的影响

以采集于茅尾海五个典型区域表层沉积物为例,对比了冷冻干燥,恒温烘干和自然风干等三种预处理干燥方法对海洋沉积物磷形态提取及其生物有效性评价的影响。结果表明:长时间的风干前处理过程促进了沉积物磷化合物微生物降解转化为无机磷（IP）,导致风干样品的IP和总磷（TP）浓度最高。不同预处理干燥方法对沉积物各形态磷的影响程度不同,冻干样品中有机磷（OP）浓度最高,烘干样品中可交换态磷（Ex-P）浓度最高,风干样品中铁结合态磷（Fe-P）浓度最高。由于自生磷灰石磷（Ca-P）和原生碎屑磷（De-P）化学性质稳定,提取浓度随干燥方法的变化趋势不明显。相比其他两种方法,冷冻干燥能较为真实地反映海洋沉积物不同形态磷的组成特征,是比较理想的样品干燥方法。相关性分析表明,除了Ca-P之外,不同预处理干燥方法对沉积物中Ex-P、Fe-P、De-P和OP提取的影响是整体性的,并非是由个别样品的变化所导致。风干样品中生物有效磷（BAP）浓度高于其他两种预处理方法,但单因素方差分析显示这三种预处理干燥方法对评价茅尾海潮间带表层沉积物潜在的BAP无显著性差异。     

长江中下游平原三个湖泊表层沉积物对磷的吸附特征

以长江中下游太湖、巢湖和龙感湖等3个湖泊表层沉积物(0～1cm)为对象,研究了不同沉积物对湖水中磷的吸附特性,并探讨了沉积物表面特性和化学组分等因素对磷的吸附行为的影响.结果表明:表层沉积物对磷的吸附作用主要发生在快吸附过程的前1～2h之内;湖泊表层沉积物对磷的吸附基本符合修正后的Langmuir型等温方程,不同采样点的表层沉积物中本底磷吸附量(QNAP)以及磷饱和吸附量(Qmax)差别显著,与采样点所处环境条件有很大关系.同时,沉积物的饱和吸附量与比表面积、活性铁、铝含量和有机质含量有较好的正相关性,相关系数分别为0 92,0 98,0 78和0 96;活性铁、铝含量与有机质含量之间也有较好的正相关性;颗粒物Zeta电位在一定程度上影响沉积物对磷的吸附能力.     

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.