太湖表層沉積物磷的吸附容量及其釋放風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估.pdf

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1、第卷第期湖泊科學(xué),年月,太湖表層沉積物磷的吸附容量及其釋放風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估’黃清輝王子健王東紅王春霞馬梅中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心,環(huán)境水質(zhì)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京提要利用沉積物磷吸附指數(shù)和磷吸附飽和度等指標(biāo)來(lái)表征太湖表層沉積物的磷吸附容量,并探討了太湖沉積物磷吸附容量的空間變化研究發(fā)現(xiàn)草酸錢(qián)提取的磷以及活性鐵、鋁氧化物含量在梅梁灣東北部至五里湖一帶的沉積物中較高,而在太湖南部湖區(qū)相對(duì)較低,這主要是與附近城市污水的實(shí)際貢獻(xiàn)有著密切關(guān)系太湖沉積物的磷吸附指數(shù)大體上有著北高南低、西高東低的分布特征,而磷吸附飽和度分布與恰有相反的特

2、征沉積物中磷的吸附容量可能主要受到無(wú)定形的鐵和鋁的氧化物控制,也受沉積物有機(jī)質(zhì)含量的影響初步確定,了用磷吸附指數(shù)和磷吸附飽和度來(lái)表征的湖泊沉積物磷釋放風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)概念并應(yīng)用于對(duì)太湖沉積物磷誘發(fā)的富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估關(guān)鍵詞磷吸附指數(shù)磷吸附飽和度無(wú)定形的鐵鋁氧化物富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)太湖分類(lèi)號(hào)在淡水湖泊體系中,磷通常是富營(yíng)養(yǎng)化過(guò)程中的一個(gè)重要因素太湖流域是經(jīng)濟(jì)比較,、、、,發(fā)達(dá)的地區(qū)磷會(huì)隨城市污水工業(yè)廢水農(nóng)業(yè)徑流禽畜排泄物等途徑輸入太湖而且從湖泊沉積物中也會(huì)釋放出磷為評(píng)估外源性的磷與內(nèi),源性的磷引發(fā)的湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)、,需要研究太湖

3、沉積物對(duì)磷的吸持作用包括吸附表面絡(luò)合和共沉淀等在沒(méi)有確定沉積物對(duì)磷的富集機(jī)制時(shí)統(tǒng)稱(chēng)為吸持,但川習(xí)慣上可稱(chēng)吸附通常需要進(jìn)行一系列等溫吸附實(shí)驗(yàn)獲得沉積物對(duì)磷的吸附能、結(jié)合能和最大吸附量等吸附參數(shù)來(lái)表征沉積物磷吸附容量,「,〕,但這種方法十分繁瑣耗時(shí)和提出磷吸附指數(shù)概念它與最大【,’吸附磷量有極好的相關(guān)性而磷吸附飽和度可定義為土壤實(shí)際吸附磷量與最大吸附,【’〔,’,磷量的百分比值這兩個(gè)概念在表征土壤磷吸附容量上發(fā)揮了重要的作用但是較少應(yīng)用于湖泊沉積物另外,盡管以往用總磷、總氮和葉綠素等多種指標(biāo)來(lái)綜合評(píng)價(jià)湖泊的營(yíng)養(yǎng)狀’,況但

4、是至今未有合適的湖泊富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系可以對(duì)未來(lái)可能的富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè),和評(píng)估因此本文利用和來(lái)探討太湖沉積物磷吸附容量現(xiàn)狀和空間變化,并初步提出了以它們?yōu)樵u(píng)估指標(biāo)的湖泊富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)概念一一一一“”中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程重大項(xiàng)目和國(guó)家計(jì)劃資助一一收稿一一收修改稿黃清輝,男,年生,博士研究生,一湖泊科學(xué)卷材料與方法野外觀測(cè)與采樣于年月、年月在太湖進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)與采樣本文實(shí)驗(yàn)所用沉積物樣品的個(gè)采樣點(diǎn)位置分布如圖所示,其中部分結(jié)果分析只采用了年個(gè)沉積物樣品磷吸附指數(shù)的測(cè)定稱(chēng)取沉積物凍,干樣目于聚丙烯離心管中加入溶液配制在

5、中,加人滴氯仿以抑制微生物活動(dòng),下往復(fù)振蕩,,林,,后轉(zhuǎn)分離心用孔徑濾膜過(guò)濾鑰銻抗比色法測(cè)定濾液中磷的濃度,二月,,并計(jì)算出吸附磷的量則磷吸附指數(shù)可計(jì)算為這里為濾林,以協(xié)〔,了液中溶解磷濃度為單位整個(gè)過(guò)程進(jìn)行了次部分次平行實(shí)驗(yàn)玉里湖宜興件年年圖采樣點(diǎn)地理位一置示意圖即孚叩磷吸附飽和度的測(cè)定稱(chēng)取士一沉積物凍,加入干樣目于個(gè)潔凈于燥聚乙烯瓶中草酸按提取劑并且蓋上瓶蓋準(zhǔn)備兩個(gè)空白在暗室內(nèi)以轉(zhuǎn)分振蕩先后用無(wú)灰分定量細(xì)濾紙和林孔徑濾膜過(guò)濾提取液棄去最初通過(guò)的幾毫升濾液,余下的用的聚乙烯瓶收集移取沉積物提取液,于比色管中,,、、

6、、加人鹽酸混合均勻配置系列標(biāo)準(zhǔn)溶液分別含和、、、,一以及和和在周內(nèi)用測(cè)定磷、鋁和鐵的含量整個(gè)過(guò)程進(jìn)行次平行實(shí)驗(yàn)沉積物的可估算為草酸錢(qián)提取的磷量。,與提取的鋁。、,和鐵。,總量之一半的摩爾百分比、,。、「」二。值即沉積物其它指標(biāo)的測(cè)定“,凍干樣的濕度預(yù)先進(jìn)行了測(cè)定烘箱下和實(shí)驗(yàn)結(jié)果都經(jīng)過(guò)濕度校期黃清輝等太湖表層沉積物磷的吸附容量及其釋放風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,,以爐,正溫干重表達(dá)沉積物中有機(jī)質(zhì)含量通過(guò)燒失量來(lái)估算在濕度測(cè)定實(shí)驗(yàn)之后,【’沉積物中的烘干樣接著在馬弗爐下烘燒總磷的測(cè)定采用過(guò)硫酸鉀高溫〔’,‘,,氧化法消解樣品后再用抗壞血酸

7、法測(cè)定溶解態(tài)活性磷的含量數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理主要采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)和地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法應(yīng)用軟件技術(shù)有限公司中進(jìn)行相關(guān)分析,在。,美國(guó)中進(jìn)行多元回歸分析軟件〔公司而應(yīng),用軟件軟件有限公司美國(guó)進(jìn)行克里金插值分析是測(cè)定點(diǎn)之間,最優(yōu)內(nèi)插的一種地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法可應(yīng)用于沉積物屬性的空間分布預(yù)測(cè)結(jié)果與討論、、沉積物中草酸按提取的鐵鋁磷的分布及相互關(guān)系,太湖沉積物中草酸按提取的鐵,如表所示主要為無(wú)定形的鐵氧化物簡(jiǎn)稱(chēng)活性鐵平均含量為范圍一,空間變異系數(shù)為草酸按提取的鋁,一主要為無(wú)定形的鋁氧化物簡(jiǎn)稱(chēng)活性鋁平均含量為范圍,,它與活性鐵含量,一為比基本保持恒

8、定在之間變化除五里,一湖點(diǎn)較高之外草酸錢(qián)提取的磷含量平均為范圍,。,、、為其中活性鐵鋁和在梅梁灣東北部與五里湖沉積物中含量較,、,高那里接納了附近城市污水的輸人而活性鐵鋁以及在南部湖區(qū)含量相對(duì)較低那里,相對(duì),是上游流域農(nóng)業(yè)高度集約的西若溪的人湖處因此于農(nóng)業(yè)面源徑流來(lái)說(shuō)城市污水輸表年月太湖表層沉積物磷吸附指數(shù)和磷吸附飽和度甲樣號(hào)一恤巧哪林士士士士