西辽河沉积物有机组分对磷的吸附影响

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不同组成湖泊沉积物对磷吸附的动力学

第11卷第2期扬州大学学报(自然科学版)V o l.11N o.2 2008年5月Journal of Yangzhou U niversity(N atural Science Editi on)M ay2008不同组成湖泊沉积物对磷吸附的动力学徐轶群1,23,赵秀兰2(1.扬州大学环境科学与工程学院,江苏扬州225009;2.西南大学资源环境学院,重庆400716)摘　要:采用同一湖泊沉积物的新鲜样品进行试验,探讨不同组成湖泊沉积物对磷吸附的动力学.结果表明:随着有机质含量的增加,湖泊沉积物对磷的最大吸附量有增大的趋势,对磷的吸附作用主要受有机质、全铁、全镁及粘粒含量的影响;对磷的吸附速率随沉积物粘粒量、全铁量的增加而加快,有机质的含量也对磷的吸附速率产生一定影响;比较不同基质沉积物对磷吸附的一级动力学方程、抛物线扩散方程、双常数方程和E lovich方程的拟合情况,其中抛物线扩散方程拟合稍差,E lovich方程为最优拟合模型.关键词:湖泊沉积物;磷;吸附动力学中图分类号:X13113 文献标识码:A 文章编号:1007-824X(2008)02-0070-04水体富营养化是当今世界面临的严重环境问题之一,危害极大,许多国家投入大量资金予以研究和治理.我国也把滇池、太湖和巢湖作为治理的重点,尽管采取了各种措施如减少水体外源磷的输入等,但水体富营养化问题仍未得到有效控制,湖泊水体沉积物(底泥)可向水体持续释放营养物质,特别是磷.[122]因此,探讨沉积物对磷的吸附与释放特性成为问题的关键.目前,土壤对磷的吸附动力学已有较多研究.[325]虽然湖泊沉积物的许多特性与土壤极其相似,但因其和水体的长期相互作用,对磷的吸附与土壤有显著差异,因此有必要对湖泊沉积物吸附磷的规律展开进一步研究.近年来,吸附动力学方法越来越引起人们的重视,因为该方法能够揭示沉积物吸附磷的机制.[6]由于直接采用沉积物新鲜样品研究工作量太大,故以往一般以沉积物的风干样品作为试验对象.事实证明,沉积物在其风干过程中理化性质发生了较大变化,不能真实反映沉积物的各项性质及其对磷的吸附.为此,本研究拟采用同一湖泊沉积物的新鲜样品进行试验,以揭示不同基质沉积物对磷的吸附规律.1　材料与方法111　实验材料沉积物样品采自重庆市龙水湖,选定6个有代表性的采样点,其中1#:马家坝,集水区为农作物耕作区;2#:锅底涵;3#:上坝埂;4#:斑竹园,为两水系交汇处;5#:胡家沟;6#:码头,距岸20m左右,为风景区游船停泊处.用挖掘式采样器采集样点表层0～10c m的沉积物,重复3次,弃去其中石块、动植物残体、塑料等杂物,运回实验室备用.沉积物理化性质见表1.112　实验方法1)吸附实验.称取适量沉积物新鲜样品(折合风干样约1g)于离心管中,按m(水)∶m(土)= 25∶1,以0101m o l・L-1KC l溶液为支持电解质,1#,6#样品添加磷的质量浓度分别为0,32,40,48, 60,72,80,100m g・L-1,其他样品添加磷的质量浓度分别为0,16,20,24,30,36,40,50m g・L-1;在25℃左右振荡,24h达平衡后离心15m in(5000r・m in-1);上清液经0145Λm纤维滤膜过滤后用钼-锑-抗比色法测定溶解性磷酸盐.收稿日期:2007-11-09基金项目:重庆市自然科学基金资助项目(2004);重庆市“十五”科技攻关项目(2004)3联系人,E2m ail:qunxyq@表1　沉积物理化性质及其对磷的吸附3Tab .1　Physicoche m ical character istics and sorption of phosphorus i n differen t sedi m en ts 3 m g ・kg -1样品w (粘粒)(%)w (有机质)w (活性铁)w (活性铝)w (全铁)w (全锰)w (全钙)w (全镁)w (全磷)S m axf (%)1#611923585010931.01774432174261138528957571.02500782#46111281208065181137324273331329455412327151111663#331472779180041893128718438112549505930417526504#621953059212897.01927475115191335636914457191250855#5917035180924518141840436433.031405005444131429776#6416836454995818153244650383122991788654618250076 3S m ax :对磷的最大吸附量;f :对磷的吸持率2)解吸实验.沉积物残留物的解吸实验于吸附实验后立即进行,残留物中分别加入25mL 0101m o l ・L -1KC l 溶液,25℃左右振荡24h ,部分吸附的磷被解吸出来,测定解吸磷(经过离心,上清液过0145Λm 纤维滤膜后用钼-锑-抗比色法测定溶解性磷酸盐)[7].吸附和释放磷的差值可认为是沉积物对磷的稳定持有量,称可吸持磷.[8]沉积物对磷的吸持率f 为可吸持磷与初始吸附磷的比值.3)吸附动力学实验.称取适量沉积物(折合风干样约1g )于离心管中,按m (水)∶m (土)=25∶1,加入15mL 50m g ・L -1磷溶液和10mL 0101m o l ・L -1KC l 溶液,使沉积物溶液中磷的质量浓度为30m g ・L -1,在25℃左右振荡,分别于5,15m in 及015,1,3,5,8,12,16,24h 取样,离心过滤,用钼-锑-抗比色法测定溶解性磷酸盐.2　结果与讨论211　沉积物基质组成对磷吸附动力学的影响表2　沉积物对磷的最大吸附量、吸持率与影响因素的相关性Tab.2　Correlation coeff ic ien ts am ong sorption max i m u m ,reten tion capac ity and effect factors i n sedi m en t影响因素w (有机质)w (活性铁-铝)w (全铁)w (全锰)w (全钙)w (全镁)w (粘粒)S m ax 018803301571　01767301040016330191333017973f01628018443019463301356018093015520195733 3P <0.05;33P<0.01 由表1可知,湖泊沉积物的基质组成不同时,其对磷的吸附量是不同的,对磷的吸持率也有较大差异.将沉积物对磷的吸附特征与其性质进行相关分析,结果如表2所示.由表2可见,沉积物对磷的最大吸附量S m ax 与有机质、全镁的相关性达到极显著的水平,与全铁及粘粒的相关性也较显著,但与活性铁-铝、钙和锰的相关性不显著,表明沉积物对磷的吸附作用主要受有机质、全铁、全镁及粘粒含量的影响.有机质由具有多种官能团的分子构成,这些官能团可为磷的吸附提供位点.[9210]而粘粒的比表面积较大,有利于磷的吸附.沉积物全镁的量与其对磷的最大吸附量有极显著的相关性尚未见报道,其影响机理还有待进一步探讨.通过分析不同基质沉积物对磷的吸持率发现,该湖泊沉积物对磷的吸持率受其中粘粒、全铁含量影响较大,达到极显著的水平.同时,沉积物中钙的量也对磷的吸持率有显著影响.212　沉积物对磷的吸附速率与其基质的关系和土壤对磷的吸附一样,湖泊沉积物对磷的吸附大体分为3个阶段[11212],见图1.在最初的60m in ,沉积物对磷的吸附速率很快,即第1阶段为快速吸附阶段,吸附量随时间的增加迅速提高,大部分的磷在此阶段被吸附,如1#,6#样品有85%左右被吸附,而2#,4#,5#样品达70%左右,吸附能力最差的3#样品也达到50%左右.第2阶段为中速吸附阶段,约需4h ,经过这一阶段,吸附量的85%左右将完成,有的甚至达95%以上,如1#,4#,6#样品.第3阶段为慢速吸附阶段,这一阶段经历时间较长.17第2期徐轶群等:不同组成湖泊沉积物对磷吸附的动力学图1　不同样品沉积物对磷吸附的动力学趋势F ig .1　Trend of adsorption dynam icsfro m differen t sedi m en ts沉积物的初期吸附阶段决定其对磷的吸附速率及量的多少,将初期阶段的吸附速率与沉积物性质进行相关分析发现,初期阶段沉积物对磷的吸附速率与粘粒量、全铁量的相关性达到极显著水平,相关系数r 分别为0196,0195;与有机质的相关性也较显著,相关系数r 达到0182.213　吸附动力学方程的比较本研究比较了不同基质沉积物对磷吸附的一级动力学方程(first 2o rder equati on ),抛物线扩散方程(parabo lic diffu si on equati on ),双常数方程(tw o 2con stan t rateequati on )和E lovich 方程的拟合情况[13],结果见表3.由表3可知,4个方程均能较好地拟合沉积物对磷的吸附动力学过程,其中大多数以E lovich 方程拟合效果较好.为了找出最优拟合模型,在考虑相关系数r 的同时,引进标准误差S e 来判定,即r 愈大,S e 愈小,拟合效果愈好.S e =∑(q -q ′)2(n -2),式中q ,q ′及n 分别为吸附表3　不同沉积物对磷吸附的动力学数学模型拟合(r )Tab .3　F itti ng of dynam ics m odels i n differen t sedi m en ts (r )样品一级动力学方程抛物线扩散方程E lovich 方程双常数方程1#019730184501958019372#019860195801989019893#019770197201977019894#019740191901985019735#019760194801992019886#01962018630196801949或解吸量的测定值、计算值及测定次数.由于抛物线扩散方程相对于其他动力学方程的拟合稍差,故笔者在比较标准误差时,选择其他3个方程中拟合相关系数较大的进行计算比较,结果如表4所示.由表4可见,除3#样品外,其他样品沉积物吸附磷的动力学拟合方程的标准误差S e 以E lovich 方程最低,表明E lovich表4　不同沉积物吸附磷的动力学方程拟合的标准误差(S e )Tab.4　St andard error of f itti ng i n differen t dynam ics equation (S e )样品一级动力学方程E lovich 方程双常数方程1#40196271052#2416613115131363#1918324124211694#36156221585#3912716170231646#5015624157方程为最优模型.同时,通过研究发现,一级动力学方程拟合的标准误差有随着样品对磷的最大吸附量减小而降低的趋势,这在一定程度上说明一级动力学方程更适用于对磷的最大吸附量较小的沉积物或土壤的吸附动力学模拟.参考文献:[1]　SALLAD E Y E ,S I M S J T .Pho spho rus transfo r m ati onsin the sedi m ents of D elaw are ’s agricultural drainage w ays :pho rpho rus fo r m s and so rp ti on [J ].J Environ Q ual ,1997,26(6):157121579.[2]　袁旭音,陈　骏,陶于祥,等.太湖北部底泥中氮、磷的空间变化和环境意义[J ].地球化学,2002,31(4):3212328.[3]　王彩虹,牛晓军,周兴求,等.不同pH 条件下沉积磷释放到水体中化学行为的模拟研究[J ].四川环境,2006,26(1):20222.[4]　田玉红,刘正西.柳江河沉积物和沿岸土壤对磷的吸附及解吸动力学[J 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sedi m en t are i m p roved w ith the increase of clay con ten t and to tal 2Fe .OM of sedi m en t also affects so rp ti on rate of pho sphate .E lovich equati on is the best one am ong the fitted m odel equati on s and p arabo lic diffu si on equati on is the w o rst .T he o ther tw o m odels (first 2o rder equati on and tw o 2con stan t rate equati on )are betw een the above tw o .Keywords :sedi m en ts ;pho spho ru s ;adso rp ti on k inetics(责任编辑　时　光)37第2期徐轶群等:不同组成湖泊沉积物对磷吸附的动力学。

有机质和低相对分子质量有机酸对沉积物中磷吸附／解吸行为的影响

ａｃｌｒｔｓｔｅｐＯｐｒＳｄｓｒｔｎ．ａｄｔｅｉｆｎｅｏｙｎｂｃｅｉＳｍｏｅｏｖｉｕｈｎｔａｆｈｍｉｃｄ．ｃｅｅａｅｈｈＳｈＯｅｏｐｉｕｏｎｎｕｅｃｆｃａｏａｔｒａｉｒｂｏｓｔａｈｔｏｕｃａｉｓｈｌ
闭蓄态磷ｌ自生磷ｌ３１１ｌ２３５
３６．４２２０
碎屑磷１２８
１９８
有机磷１２２．
２．３５
注：１）水土比为２５：１Ｈ电极测定；２）ＴＣ仪测定；３）钼锑抗比色法测定磷含量．，ｐＯ
１３实验和分析方法．１．吸附动力学实验＿１３
沉积物ＴＣ的实际质量分数在２０％～７８Ｏ．８．％之０间．在装入样品的２０ｍＬ锥形瓶中加人质量浓度为５
从而提高沉积物中磷的可利用性，所以铁结合磷和钙磷含量明显降低．关键词：吸附；解吸；有机质；低相对分子质量有机酸；沉积物；磷中图分类号：ｘ１１７文献标志码：Ａ文章编号：０９ —ｌ７２１）１０６－５４３２３（０１１－９８０
采样地
占
ｐＨ。
ＴＯＣ％／
磷的形态／ｒｇ・ｇ）（ａｋ
湖泊
海河
６．８
７．４
２８．Ｏ
１０．９
交换态磷【铝结合磷ｌ铁结合磷３．６ＩＮ１１８３Ｄ５．
５．４１ＮＤｌ６．３９
沉积物是水体营养物质的重要蓄积库，自各种来途径的营养物质经过一系列物理、化学及生物作用，以各种形态存在于底泥及间隙水中．磷是湖泊、河流

河道污泥对磷的吸附

河道污泥对磷的吸附1 引言目前，自然水体中的磷主要来自工业、生活及养殖业废水等点源污染源和农业土壤等面源污染源.点源污染比较集中，其污染已经基本得到控制，但面源污染还没得到有效控制.且近年来，由于农业生产要求的不断提高和农业投入的相应增加，使得以氮、磷为代表的面源污染造成的环境问题日益突出，农田氮、磷素流失引起的地表水环境恶化日趋严重，由农田磷素造成的面源污染对当今世界水质恶化构成了很大的威胁.河岸带是介于陆地与河流之间的过渡地带，是连接水生生态系统和陆地生态系统的重要枢纽，被认为是去除进入水体(河流、湖泊)污染物的有效“汇”，在防治农业面源污染、保护和改善河流水质方面有着极其重要的作用.人类的农业活动是河流最主要的沉积物输入来源，农业活动削弱了地表的水土保持能力，在暴雨期间，大量的土壤、泥砂等物质通过地表径流输入河流，不仅使河床淤积，而且使河流的水质和生境恶化.土壤中无机胶体与有机胶体很少单独存在，它们常常通过各种力紧密结合，形成土壤有机无机复合体，土壤有机无机复合体是土壤区别于母质的基本特征之一.在土壤演变过程中，有机无机复合体不仅是土壤肥力的重要物质基础，也是污染物的过滤器，对于污染物质的迁移和积累具有重要作用.由于不同粒径的有机无机复合体中有机物和矿物质的结合方式不同，导致它们在对污染物的束缚能力及生物有效性等方面都存在差异.污染物在土壤微环境中的空间分异性，很大程度上受有机无机复合体分配的制约，进而影响其土-水和土-气界面的环境迁移性和生物有效性.底泥是形成沉积岩的物质，一般为母岩的风化产物、火山物质、有机物质等沉积岩的原始物质成分，目前，但也有部分来源于岸边被冲刷进入到水体中的土壤，因此，底泥和岸边土壤在组分上具有一定的关联性.关于底泥和土壤有机无机复合体对磷的吸附研究并不多见.磷从农田土壤进入河流、水库等水体是连续动态的变化过程，其在土-水界面和泥-水界面间的迁移转化是相互联系和影响的，这一过程决定了农业面源对水体的污染贡献.因此，有必要研究河流底泥及岸边土壤对磷的吸附特征，进而了解通过面源途径由土壤进入到底泥中的磷的迁移转化及在不同粒级固相介质间的再分别配.基于此，本研究选择长春市新立城水库中的底泥及岸边土壤为研究对象，通过室内模拟吸附试验研究磷在传输过程中，底泥、土壤及二者有机无机复合体(包括砂粒、粉粒、粘粒)对磷的吸附特性和能力，并分析不同粒级复合体对磷的吸附贡献，从而判断以上固相物质对该流域水体磷迁移所起的作用.这对于全面了解磷素从农田土壤进入水体的迁移转化机制，以及水体富营养化的防控具有重要的理论意义.2 材料与方法2.1 供试底泥和土壤样品的采集及有机无机复合体的制备选择长春新立城水库和河岸带土壤为研究对象，在新立城水库(125°22′05″ E，43°40′43″ N)内布设5个采样点(水体中心1个，浅水区4个)，采集0~10 cm底泥样品.与此对应在岸边20 m范围内，采用蛇形采样法，采集地表 0~10 cm的土壤(土壤类型为黑土)样品5份，每个样品重约1 kg.将采集的样品带回实验室自然风干，去除动植物残留物及砂石后，采用四分法分别获取1 kg的土壤样品和底泥样品，磨碎过60目筛.采用超声分散法提取不同粒径有机无机复合体，包括砂粒(>20 μm)、粉粒(2~20 μm)、粘粒(<2 μm)，提取出的复合体风干后用于吸附实验使用.供试底泥和土壤样品的主要理化性质见表 1.表1 样品的基本理化性质2.2 底泥、土壤及其有机无机复合体对磷的吸附实验2.2.1 吸附热力学称取若干份过60目筛的风干底泥、土壤样品及二者的有机无机复合体样品各2.500 g，置于100 mL玻璃三角瓶中，依次加入磷浓度为0、3、5、10、15、25、40、60、80、100 mg · L-1的KH2PO4溶液50 mL，支持电解质为KCl(0.01 mol · L-1).室温下振荡24 h，将悬浊液转移到离心管中，以3000 r · min-1的转速离心10 min后，小心倾倒获取上清液，用钼锑抗比色法测定上清液中的磷，即得到平衡后溶液中磷的浓度，差减法获得吸附量，每个处理设置3次重复.用Langmiur和Freundlich方程对数据进行拟合分析.2.2.2 吸附动力学选择磷的浓度为50 mg · L-1，进行底泥、土壤及二者有机无机复合体对磷的吸附动力学实验，吸附时间分别为 0、0.25、0.5、1、2、5、10、24、32、48 h，其它操作同热力学吸附实验.用一级动力学方程、二级动力学方程、Elovich方程对数据进行拟合分析.3 结果与讨论3.1 底泥、土壤及其有机无机复合体对磷吸附的热力学特征用平衡法研究底泥、土壤体系的吸附现象时，常采用Langmuir方程和Freundlich方程来拟合其固体表面吸附量和平衡溶液浓度之间的关系.根据磷吸附实验数据绘制等温吸附曲线，结果见图 1，拟合参数见表 2.由图 1可以看出，自然水体底泥和土壤对磷的吸附均符合Langmuir和Freundlich吸附等温线，两个等温吸附方程拟合程度均达极显著水平，可决系数在0.901~0.984之间.由表 2中的数据可以看出，底泥对磷的最大吸附量Γmax(1018mg · kg-1)约为土壤对磷的最大吸附量的3倍(374 mg · kg-1).一些研究结果表明，底泥中氮、磷和有机质含量对其吸附磷具有重要影响.通常情况下，随着底泥碎屑程度的增加，其有机质、氮、磷的含量也随之增加，其对磷的吸附量、吸附效率也会增加.本研究表 1中的数据显示，底泥中有机质、氮、磷含量均高于岸边土壤，这是造成底泥对磷的吸附量大于土壤的直接原因.吸附能常数(KL)是反映吸附能力的重要参数，KL值越大，表明固相物质对磷酸根离子的吸附速率相对越快.底泥和土壤对磷的吸附能常数分别为0.162 L · mg-1和0.085 L · mg-1，说明同种条件下底泥对磷的吸附速率大于土壤.Γmax · KL表示固相体系吸附溶质时的缓冲能力，从表 2中的Γmax · KL值可以看出，底泥固液体系对磷的缓冲能力最强.表明在自然水体系中，磷浓度变化较大时，底泥能维持较好的对磷的净化作用.但另外一方面，水体环境条件变化时，底泥也是水体磷污染的较大来源.对于底泥和土壤，Freundilch吸附等温曲线方程的常数n变化不大，KF值变化较大，说明在一定浓度范围内，决定底泥和土壤对磷吸附能力的是KF值的大小.KF值愈大，其吸附量愈大，即底泥对磷的吸附量大于土壤.图 1 底泥和土壤对磷吸附的Langmuir(a)和Freundlich(b)等温线表2 底泥、土壤及其有机无机复合体吸附磷的热力学方程相关参数底泥及土壤各复合体对磷的吸附热力学数据见图 2，拟合参数见表 2.由图可知，粘粒复合体对磷的吸附均很好地符合Langmuir和Freundlich方程，两个等温吸附方程的拟合程度均达极显著水平，可决系数在0.840~0.961之间，而粉粒复合体和砂粒复合体对磷的吸附符合Henry线性方程.在实验浓度范围内，粘粒复合体对磷的吸附量均大于粉粒复合体和砂粒复合体的吸附量.由表 2可以看出，底泥粘粒复合体的最大吸附量(925 mg · kg-1)是土壤粘粒复合体最大吸附量(363 mg · kg-1)的2.5倍，底泥粘粒复合体对磷的吸附缓冲能力Γmax · KL(0.104 L · kg-1)与土壤粘粒复合体相当(0.106 L · kg-1).Henry线性方程拟合参数中的Kl代表固相物质对磷的吸附程度，由图可知，底泥、土壤粉粒复合体对磷的吸附量均大于砂粒复合体，且土壤粉粒复合体对磷的吸附量大于底泥粉粒复合体，而土壤砂粒复合体对磷的吸附量小于底泥砂粒复合体对磷的吸附量.这是由于不同粒径的颗粒具有不同的比表面积和质量，对磷在固液界面上交换的影响存在差异.一般来讲，吸附颗粒中粘粒含量高，表面积大，则表面能强，对磷的吸附量就越大.底泥、土壤粉粒和砂粒复合体的吸附等温线是穿过浓度坐标而不通过原点的交叉式曲线，即吸附等温方程的截距m ≠ 0，这是由于天然固相介质中往往吸附一定量的磷，而这部分已经结合在固相介质上的磷与吸附实验中吸附的磷在固液分配性质和结合力上可能不同造成的.图 2 底泥和土壤有机无机复合体对磷吸附的热力学等温线3.2 底泥、土壤及其有机无机复合体对磷吸附的动力学特征利用一级动力学方程、Elovich方程和双常数方程拟合水体底泥、岸边土壤及二者有机无机复合体对磷的吸附动力学数据，结果见图 3，拟合参数见表 3.由表 3中的可决系数可知，底泥、土壤及其二者的有机无机复合体对磷的吸附动力学数据均符合一级动力学方程.Elovich方程和双常数方程.沉积物对磷的吸附是十分复杂的动力学过程，通常包括快吸附和慢吸附.在吸附的初始阶段，吸附速率很快，这是因为磷主要吸附在固相物质的外表面.当外表面达到吸附饱和时，磷进入到粒子间，主要由颗粒的内表面进行吸附.底泥、土壤及其粘粒复合体对磷的吸附基本在24 h达到平衡，而底泥、土壤粉粒和砂粒复合体对磷的吸附基本在10 h达到平衡，这一结果与其它地区沉积物吸附磷的结果一致.图 3 底泥和土壤有机无机复合体对磷吸附的动力学曲线表3 底泥和土壤有机无机复合体对磷吸附的动力学拟合参数3.3 底泥及土壤各级有机无机复合体对磷的吸附贡献底泥及土壤各级复合体对磷的吸附贡献见图 4.由图可知，底泥粘粒复合体和土壤粘粒复合体对磷的吸附贡献较大(60%左右).对于底泥粉粒复合体，在吸附液初始磷浓度为3~100 mg · L-1范围内，粉粒复合体对磷的吸附贡献大于砂粒复合体，且二者间的差异基本稳定在5%~10%.对于土壤各级复合体而言，在吸附液初始磷浓度小于25 mg · L-1时，粉粒复合体和砂粒复合体对磷的吸附贡献基本相当，吸附液初始磷浓度大于25 mg · L-1时，粉粒复合体的吸附贡献逐渐增加，砂粒复合体的吸附贡献基本维持不变，当初始磷浓度为80、100 mg · L-1时，粘粒复合体和粉粒复合体的吸附贡献相等.有研究表明，颗粒对磷的吸附除了与有机质、氮和磷的含量有关外，还与Al2O3和Fe2O3等金属氧化物的含量有正相关关系，与SiO2的含量具有负相关关系(刘敏等，2002;Slomp et al., 1998).而从化学组成上看，Al2O3和Fe2O3等金属氧化物优先分布在粘粒复合体中，而SiO2则主要分布在砂粒复合体中.因此，粘粒复合体由于具有较大的比表面积和较高的金属氧化物等活性基团，使得其对磷的吸附贡献最大.具体参见污水宝商城资料或更多相关技术文档。

不同环境条件下辽河干流表层沉积物氮磷释放规律研究

不同环境条件下辽河干流表层沉积物氮磷释放规律研究随着社会经济发展和城市化进程的加快,大量工业、农业和生活污水被排入河流中,逐渐沉积于河流沉积物中。

当外源污染得到良好控制后,沉积物中的氮磷营养盐可通过生物、物理和化学作用被释放出来使水体中氮、磷营养盐保持较高浓度。

因此,研究沉积物氮、磷赋存形态与释放规律对于水体富营养化防控具有重要意义。

本研究以辽河干流为研究区,采用超声、消解和STM连续提取法对辽河表层沉积物中氮、磷主要赋存形态进行了分析;实验室静态模拟对辽河表层沉积物中氮、磷释放规律和释放量进行相关性分析和回归分析;通过控制单一变量的方法对单因素影响表层沉积物中氮、磷释放特征进行回归分析和相关性分析。

结果表明:不同形态磷百分含量顺序分别为:Ex-P>Al-P>Ca-P>Fe-P,说明辽河表层沉积物中磷元素主要以Ex-P 形式存在和富集。

辽河沉积物中氮元素含量主要以N03-N形式赋存,沉积物中硝化作用较强。

静态模拟辽河沉积物释放特征,氮元素主要以N03-N形式释放;磷元素主要以PO43-.形式释放。

叶绿素a含量表征水体发生富营养化的强度和时间,结果显示TN、NO3-N和NH4-N释放达到最大量后才开始出现富营养化现象。

磷元素与富营养化发生的时间是同时发生的,因此可通过预测河流水体中氮元素含量来对水体富营养化发生的时间和强度进行预警。

随时间变化氮、磷释放量拟合方程可预测出在不同时间水体氮、磷含量。

建立叶绿素a与氮、磷线性回归方程C(a)=-0.0621n(C(TP))-0.1484(R2 = 0.7328),C(a)= 0.0039e26613c(NO3-N(R2 = 0.1134),其中与磷元素相关性较好。

可通过监测水体中磷元素的含量对水体富营养化的发生强度进行预测。

单因素研究结果表明,单因素与氮磷释放量回归方程可预测不同环境条件下氮磷释放量。

温度影响TN和TP的拟合方程分别为C(TN)=0.0454T-0.5573(R2=0.4961),C(TP)= 0.0682e0.0585T(R2 = 0.9386)。

下辽河平原水稻土对磷的吸附解吸规律研究-江苏农业科学

１－２］。为了深入下水所造成的污染贡献值呈显著的正相关性［
注干，清理杂物，并用四分法对角取２份混合放在塑料袋里，明采样地点、深度、日期，同时做好采样记录。用玛瑙钵研磨０目筛，装袋备用待测。并测得土壤至粉末状，用四分法过６的理化性质（表１）。１．２㊀试验方法１．２．１㊀磷素吸附动力学试验㊀称取１．０ｇ风干土壤样品若干份，置于１００ｍＬ三角瓶中，向三角瓶中分别加入用０．０１ｍｏｌ／Ｌ的ＣａＣｌ碱性土壤加０．０１ｍｏｌ／Ｌ的ＫＣｌ溶２溶液（液）稀释到含磷浓度为３０ｍｇ／Ｌ的ＫＨＰＯ０ｍＬ，液土２４溶液２０ʒ １，再加入２３滴氯仿抑制微生物活性。加塞后在比为２２５ħ条件下以１５０ｒ／ｍｉｎ的转速恒温振荡，分别振荡０．２５、０５、１、２、４、６、８、１０、１２、１８、２４ｈ，然后将样品溶液倒入离心管，３０００ｒ／ｍｉｎ离心１０ｍｉｎ，取样品上清液过０．４５μ ｍ滤膜— Nhomakorabea １２—
江苏农业科学㊀２０１４年第４２卷第１期
陈建平，张会杰，白㊀杨，等．下辽河平原水稻土对磷的吸附解吸规律研究［Ｊ］．江苏农业科学，２０１４，４２（１）：３１２－３１５．
下辽河平原水稻土对磷的吸附解吸规律研究
陈建平，张会杰，白㊀杨，王㊀舒
浓度差计算吸附量。在相同条件下作２个平行试验，相对误差＜５％。磷吸附量计算公式：Ｑ＝（ＣＣ）ˑ Ｖ／ｍ０－（１）式中：Ｑ为吸附量（ｍｇ／ｋｇ）；Ｃｍｇ／ｋｇ）；Ｃ为０为初始量浓度（ｍｇ／Ｌ）；Ｖ为加入样品中的溶液体积（ｍＬ）；ｍ为土平衡浓度（样干重（ｋｇ）。ｈ）为横坐标，吸磷量（ｍｇ／ｋｇ）为纵坐标做吸附动以时间（力学曲线。结果为２个平行试验的平均值。１．２．２㊀磷素解吸动力学试验㊀操作过程：（１）磷吸附饱和试．０ｇ若干份，置于１００ｍＬ的三角瓶中，向验：称取风干土样１三角瓶中分别加入用０．０１ｍｏｌ／Ｌ的ＣａＣｌ碱性土壤加２溶液（０．０１ｍｏｌ／Ｌ的ＫＣｌ溶液）稀释到含磷浓度为３０ｍｇ／Ｌ的ＫＨＰＯ０ｍＬ，液土比为２０ʒ １，再加入２３滴氯仿抑２４溶液２

内蒙古部分河段沉积物磷的赋存形态及吸附行为

内蒙古部分河段沉积物磷的赋存形态及吸附行为王思阳;王晓丽;臧晔【摘要】为了研究内蒙古部分河段沉积物对磷的赋存形态及吸附性,对4个采样点的理化性质、磷形态、动力学及热力学吸附行为进行模拟,运用动力学、热力学模型对数据进行拟合.结果表明:各河段沉积物对磷的吸附动力学符合Lagergren准二级吸附速率方程;Langmuir等温吸附方程能更好地描述出沉积物对磷的静态吸附为单分子层吸附.得出最大吸附量在0.15～0.52 mg/g之间,最大值出现在老哈河.各采样点沉积物中总磷含量在183～239 mg/kg,总磷中以无机态磷为主,而主要的赋存形态为原生碎屑磷.研究发现,各采样点沉积物的磷含量均高于其相应上覆水的磷含量,说明沉积物对上覆水中磷的吸附量小于沉积物自身的磷含量,所以沉积物表现为\"源\",有向上覆水释放磷的潜力.【期刊名称】《内蒙古师范大学学报（自然科学汉文版）》【年(卷),期】2019(048)003【总页数】6页(P244-249)【关键词】沉积物;磷形态;吸附;内蒙古部分河段【作者】王思阳;王晓丽;臧晔【作者单位】内蒙古师范大学化学与环境科学学院 ,内蒙古呼和浩特 010022;内蒙古自治区环境化学重点实验室 ,内蒙古呼和浩特 010022;内蒙古师范大学化学与环境科学学院 ,内蒙古呼和浩特 010022;内蒙古自治区环境化学重点实验室 ,内蒙古呼和浩特 010022;内蒙古师范大学化学与环境科学学院 ,内蒙古呼和浩特010022;内蒙古自治区环境化学重点实验室 ,内蒙古呼和浩特 010022【正文语种】中文【中图分类】X752磷在海洋里有利于生物正常生长,发挥了无可替代的作用[1].由于不能严格控制磷元素的排放,导致水体出现富营养化的问题,对生态环境造成破坏,严重污染环境[2].研究指出: 磷的外源输入被控制后,内源在长时间内持续释放发挥源的作用[3]; 水体的磷含量低于沉积物的富集量[4]; 水体发生富养化的不同,是由于不同形态磷释放程度存在差别[5]; 探讨沉积物中磷迁移规律的基础是对沉积物中磷赋存形态的研究[6-8].研究[9]表明,在河水环境中,沉积物在磷循环过程中有主要作用,具有“源”或“汇”的特征.陈立鹏等[10]研究显示,黄河沉积物对磷的最大吸附量与有机质含量呈正相关,有向上覆水释放磷的趋势.内蒙古境内以沙漠和荒漠草原居多,流经的河流外源磷输入严重,水质状况直接受含有大量磷泥沙影响.本实验以内蒙古赤峰、通辽、巴彦淖尔市的4个河段沉积物为例,探究了沉积物磷的赋存形态、沉积物磷的吸附行为,为内蒙古区域河水环境监测及相关研究提供具有一定意义的参考价值,以明确沉积物在磷循环过程中所发挥的作用及贡献.1 材料与方法1.1 样品的采集与分析研究共设置老哈河、霍林河、乌梁素海湖口和乌梁素海湖中4个采样点,编号A～D.于2017年10月采集水样,使用便携式水质监测仪现场原位监测上覆水水质指标,水样装于聚乙烯水瓶中滴加数滴氯仿作抑菌剂带回实验室冷藏.采集表层10 cm左右的沉积物,沥干水分装入密封袋、冷冻、保鲜、备用.各采样点位置、水质参数见表1.1.2 沉积物理化性质参数的测定沉积物的部分理化参数由有机质、总磷TP、烧失量LOI等构成.本实验沉积物有机质总量用重铬酸钾容量法测定,TP含量测定采用SMT法[11].沉积物理化性质参数见表2.表1 采样点分布、水质状况及沉积物理化性质Tab.1 The distribution of sampling sites,water quality and chemical properties of sediments序号采样点位置上覆水水质指标东经北纬水温/℃电导率/(ms/cm)pH(25℃)DO/(mg/L)Eh/mVTP/(mg/kg)A119°42'42°14'18.51696.37. 03123.8348.60.103B119°16'45°29'18.87527.86.72113.1266.30.121C108°52'4 1°00'9.68241.12.27102.112140.283D108°48'40°53'11.01204.47.7114310310 .127表2 沉积物理化性质Tab.2 The physical and chemical properties of the sedimentsTP/mg·kg-1LOI/(dw)%总有机质/%238.237.23810.9835229.435.38670.7280187.913.96030.4683183.414.057 60.32961.3 沉积物中磷的赋存形态的测定沉积物的赋存形态采用改进的七步连续提取法,每步提取均重复2次,平衡后以3 000 r/min离心分离、4 min抽滤后,用钼锑抗比色法测定各形态磷含量.1.4 吸附动力学试验向一系列50 mL的聚乙烯离心管中加入准确称量的0.04 g各采样点的沉积物样品,分别加入40 mL初始浓度为1.0 mg/L的磷酸盐标准溶液(KH2PO4).用稀盐酸或稀氢氧化钠调节溶液pH值为8.30±0.03.分别振荡0.5,1,2,3,4,6,8,12,24,48h 后,在3 000 r/min 的转速下离心4 min.取上清液过0.45 μm滤膜,磷酸盐浓度通过用钼锑抗比色法测定,实验平行3份,确定吸附到达平衡所需时间,计算出各样品对磷的吸附量.1.5 等温吸附试验在磷一定质量浓度条件下,对沉积物磷的吸附热力学进行研究.分别将0.50 g样品和适量体积的磷酸盐标准溶液,放入50 mL聚乙烯离心管,得到40 mL固体浓度为12.5 g/L.磷标准溶液初始浓度分别为: 0,0.1,0.2,0.5,1.0,2.0,5.0,8.0,10.0,15.0mg/L的溶液.此后操作与吸附动力学试验相同.绘制吸附等温线处理试验数据.2 结果与讨论图1 内蒙古境内部分河段沉积物对磷的吸附动力学曲线Fig.1 The dynamic curves of phosphorus adsorption of the sediments in some reaches in Inner Mongolia2.1 动力学吸附平衡时间在初始浓度为1.0 mg/L的磷酸盐标准溶液、吸附时间为0.5～48 h的吸附条件下,比较不同时间下内蒙古部分河段沉积物对磷的吸附动力学曲线如图1所示.由图1可知: 沉积物对磷的吸附量(qe)为0.5～6.0 h 随吸附时间呈快速增长趋势; 6～24 h随吸附时间呈慢增长趋势; 24 h后逐渐趋于稳定,不随时间的延续出现较大波动.研究发现: 吸附反应主要在12 h前完成; 吸附反应的快速阶段为0.5～12 h; 12 h逐渐达到吸附平衡,后吸附量增加不显著.平衡时间选为24 h,此时沉积物对磷吸附已达到完全平衡; 平衡时,D(乌梁素海湖中)吸附量最大,高达0.098 mg/g; 最小值出现在A(老哈河),其值为 0.072 mg/g.实验所得实际平衡吸附量(Qe)由大到小依次为: 乌梁素海湖中>乌梁素海湖口>霍林河>老哈河.2.2 沉积物对磷的吸附动力学拟合分别运用Lagergren准一级和准二级动力学吸附方程对实验数据进行拟合[11-12],探究沉积物对磷的吸附行为及其吸附特征.Lagergren准一级动力学吸附的线性模型为Lagergren准二级吸附动力学的线性模型为由表3可知: 各河段沉积物对磷的动力学吸附过程与Lagergren准一级动力学线性相关系数R2均小于0.334,说明相关性较差,计算所得的饱和吸附量(qe)与实验所得平衡时饱和吸附量(Qe)存在较大差异.一级吸附速率常数k1为0.075～0.080,沉积物对磷的吸附不符合Lagergren准一级反应; 而Lagergren二级动力学相关系数均接近1(R2>0.978),模拟得出的饱和吸附量与实验所得结果高度接近.因此可以使用Lagergren准二级动力学方程对沉积物磷的吸附动力学过程进行最优描述.表3 沉积物吸附磷的Lagergren准一级和准二级吸附动力学方程拟合参数Tab.3 The parameters of Lagergren’s quasi First-order and Second-order adsorption rate eqations采样点Qe/mg·g-1Lagergren准一级速率方程Lagergren准二级速率方程qe/mg·g-1k1/L·min-1R2qe/mg·g-1k2/g·mg-1·h-1R2A0.42660.03200.07530.56480.08961.4050.9803B0.52440.22030.07760.3 6110.09022.5650.9890C0.53160.01980.07880.33420.10192.6060.9785D0.57 030.02440.07970.50220.10315.4730.9977图2 内蒙古境内部分河段沉积物对磷等温吸附曲线Fig.2 The isotherms curves of phosphorus adsorption of the sediments in some reaches in Inner Mongolia2.3 沉积物对磷的等温吸附曲线以上模拟实验探究了沉积物对磷的等温吸附行为,绘制的沉积物对磷的等温吸附曲线如图2所示.由图2可知: 沉积物对磷的平衡吸附量随磷酸盐标准溶液浓度的增加而升高,达到一定的高度时,吸附量增加的趋势趋于平缓; 吸附量浓度范围为0～13 mg/L; 在同一平衡质量浓度下,A(老哈河)的吸附量最大,其值为0.918 mg/g; D(乌梁素海湖中)的吸附量最低,其值为0.825 mg/g.结果表明,各采样点沉积物对磷的吸附量、吸附速率各不相同,受沉积物所在地理位置影响.2.4 沉积物对磷的吸附热力学拟合根据文献 [13-14]的研究结果可知,可以通过Langmuir和Friendlich等温吸附模型进行拟合处理,描述沉积物对磷的吸附行为.Langmuir等温吸附方程线性表达式[14]为由表3可知,各河段沉积物等温吸附方程线性相关系数(R2)的值均大于0.953,相关性较好,因此沉积物对磷的热力学吸附符合Langmuir等温吸附方程,属于单分子层吸附.拟合得出的Qmax值为0.156～0.518 mg/g,平均值为0.369 mg/g,最大值出现在A(老哈河),最小值出现在C(乌梁素海湖口).由此可知,A(老哈河)沉积物磷的吸附能力最弱,C(乌梁素海湖口)沉积物的磷吸附能力最强.Friendlich等温吸附模型的线性表达式[15]为由表4可知,各河段沉积物对磷的Friendlich等温吸附模型能表述磷的吸附行为,其相关系数R2的范围为0.883～0.999,相关性较好,常数1/n的值为0.620～0.708,表明吸附过程可以进行.相比较低而言,吸附性最好的是C(乌梁素海湖口),吸附性最差的是A(老哈河); k值得范围为1.157～2.503 mg/g,平均值为1.715 mg/g.综上可知,与Freundlich等温吸附方程的拟合优度R2相比,Langmuir等温吸附方程能更好地描述沉积物对磷的吸附特征,且吸附为单分子层吸附.表4 沉积物吸附磷的等温吸附回归方程及相关参数Tab.4 The isothermal regression equation and related parameters of phosphorus adsorption ofthe sediments采样点Langmuir等温吸附回归方程及相关参数Friendlich等温吸附回归方程及相关参数回归方程R2Qmax/mg·g-1b回归方程R21/nK/mg·g-1Ay=12.47x+1.9320.99710.51770.1549y=0.7080x+0.46200.91410.70801.58 72By=12.48x+23.540.98410.42481.8870y=0.6774x+0.47870.88570.67741.6 140Cy=12.62x+6.2510.95310.15600.5079y=0.6200x+0.14620.88270.62001. 1574Dy=12.60x+2.6430.99110.37830.2098y=0.6546x+0.27260.91740.6546 2.50282.5 沉积物磷赋存形态的分析各采样点沉积物中的总磷含量,以及各形态磷的含量和所占总磷百分含量见表5. 由表5可知,各采样点总磷含量范围为183.41～239.23 mg/kg.各形态磷含量可能有相互影响,所占总磷百分含量由小到大依次为Obs-P<OP<Al-P<Ex-P<Fe-P<Ca-P<De-P,同源性使各形态磷联系在一起.其中,Obs-P含量平均值为3.33 mg/kg,约占TP的1.59%.Ex-P、Fe-P、Al-P、OP含量最大值均出现在B(霍林河),De-P、Ca-P含量均为A(老哈河)最大.表5 内蒙古部分河段沉积物的总磷及其形态Tab.5 The content of total phosphorus and its forms of the sediments in some reaches in Inner Mongolia编号Ex-PAl-PFe-PObs-P含量/mg·kg-1百分比/%含量/mg·kg-1百分比/%含量/mg·kg-1百分比/%含量/mg·kg-1百分比/%A28.3211.8914.095.9132.1213.482.370.99B31.2513.2517.187.4935.6315.5 31.210.53C20.1117.2513.627.2526.8714.304.982.65D19.8910.8410.085.4924 .6213.424.752.59编号Ca-PDe-POPTP含量/mg·kg-1百分比/%含量/mg·kg-1百分比/%含量/mg·kg-1百分比/%含量/mg·kg-1A48.6220.41103.8743.608.843.71238.23B41.6818.1788.2738.4714.216.192 29.43C37.8220.1377.8441.436.673.55187.91D39.2321.3977.7342.387.113.88183.413 结论(1) 内蒙古部分河段各采样点沉积物对磷的吸附量在0.5～6.0 h,随吸附时间的延长呈快速增长阶段; 6～24 h吸附量随吸附时间呈慢增长趋势; 24 h后吸附量增长逐渐趋于稳定.故24h为沉积物对磷的吸附平衡时间.(2) 吸附动力学、热力学拟合结果显示:各河段沉积物对磷的吸附动力学符合Lagergren准二级吸附速率方程; Langmuir等温吸附方程能更好地拟合描述出沉积物对磷的静态吸附特征,为单分子层吸附,得出Qmax值在0.15～0.52 mg/g之间,平均值为0.37 mg/g,最大值出现在A(老哈河),但吸附能力和吸附强度最弱. (3) 通过本试验和拟合计算得出沉积物对磷的吸附特性:各采样点沉积物的磷含量均高于其相应上覆水的磷含量,说明沉积物对上覆水中磷的吸附量小于沉积物自身含有磷的含量.故沉积物表现为“源”,有向上覆水释放磷的可能.(4) 各采样点沉积物中TP含量在183～239 mg/kg,总磷中以无机态磷(IP)为主,OP 含量范围为7.1～14.2 mg/kg,占TP的4.39%.IP和OP的含量变化有相反的趋势,沉积物中总磷分布主要受无机磷的控制,而主要的赋存形态为原生碎屑磷.河流周围工厂,煤场等居多,输入的磷污染物可能主要来自工业生活废水,将是各种形态磷的主要来源.参考文献:【相关文献】[1] 刘晓刚,杨勇. 试论磷化工污染的危害及治理对策 [J]. 低碳世界,2017(4):10-11.[2] 王龙真. 磷对环境的危害与治理 [J]. 石油地质与工程,2006,20(6):94-95.[3] 史小丽,王凤平,蒋丽娟,等. 光照时间对外源性磷在模拟水生态系统中迁移的影响 [J]. 环境科学,2003(1):40-45.[4] Ni J Y,Lin P,Yao Z,et al. Distribution,source and chemical speciation of phosphorus in the surface sediments of the central pacific Ocean [J]. 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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

收稿日期:2004-10-08基金项目:国家重点基础研究发展计划项目(2002C B412300)作者简介:庞燕(1970-),女,山西榆次人,助理研究员.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Π解吸平衡质量浓度庞　燕1,金相灿1,王圣瑞1,孟凡德1,2,周小宁1(1.中国环境科学研究院湖泊生态环境创新基地,北京　100012;2.首都师范大学资源环境与旅游学院,北京　100037)摘要: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Π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01122～01893mg Πg ,且吸附容量与Al 2O 3,TFe 2O 3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Π解吸平衡点,不同沉积物在该点质量浓度为0102～0145mg ΠL ,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Π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。

关键词:浅水湖泊;沉积物;磷;等温吸附;吸附Π解吸平衡质量浓度中图分类号:X132,X524 文献标识码:A 文章编号:1001-6929(2004)S0-0018-06Characters of Pho sphorus Sorption in Sediment of Shallow Lake s in theMiddle and Lower Reache s of the Y angtze River :Sorption Isotherms andAdsorption 2De sorption Equilibrium Ma ss ConcentrationPANG Y an 1,J I N X iang 2Can 1,W ANG Sheng 2Rui 1,ME NG Fan 2de1,2,ZH OU X iao 2Ning1(1.Research Center of Lake Environment ,Chinese Research Academy of Environment Sciences ,Beijing 100012,China ;2.C ollege of Res ource ,Environment and T ourism ,Capital N ormal University ,Beijing 100037,China )Abstract :S orption is otherms of phosphorus and the phosphorus ads orption 2des orption equilibrium mass concentration on sur face sediments taken from the shallow lakes along the middle 2lower reaches of the Y angtze River were determined in laboratory.The results indicated that ads orption is otherms curves were fitted to Langmuir equation as well as Freundlich equation.Based on Langmuir equation calculation ,ads orption capacities varied from 01122to 01893mg Πg ,showing g ood affinities for Al 2O 3,TFe 2O 3and O 2P.Phosphorus ads orption 2des orption equilibrium concentration was different on different sediments ,and it varied from 0.02to 0.45mg ΠL.This concentration was significantly and positively correlated to total phosphorus and inorganic phosphorus ,and preferably to Fe (Al )2P ,O 2P and organic matters ,but in feriorly to Ca 2P and CaO.The result als o indicated that the sedi 2ment from heavy eutrophic lakes had the trend to release phosphorus into the overlying water.K ey w ords :shallow lake ;sediment ;phosphorus ;is otherm s orption ;ads orption 2des orption equilibrium mass concentration 湖泊沉积物中的磷对湖泊系统的初级生产力和湖泊的营养状况有着重要影响。

磷在不同类型湖泊沉积物上的吸附特征及形态再分布研究

在一系列 50 mL 离心管中分别加入乌梁素海表层沉积物样品 0.500 0 g，于室温下加入磷含量为 2.0 mg·L-1 的 KH2PO4 溶液，迅速置于转速为 260 r·min-1 的振荡器上振荡并开始计时，分别于 1、2、8、15、30 min 和 1、2、3、4、6、8 h 时刻迅速取样，取样后立即离心提取上清液，过 0.45 μm 滤膜后用钼-锑-抗比色法测定上清液中溶解性磷酸盐的含量。
2 材料与方法
2.1 样品采集于 2009 年 8 月对乌梁素海（WLSH）、岱海（DH）
进行沉积物样品采集，依据《湖泊生态系统观测方法》，针对各湖泊现有水域面积及湖泊生态系统类型设置采样点（图1）。表层沉积物视湖泊深度分别用挪威 Swedaq 公司产 KC mod A och B 型无扰动采样器或荷兰 Eijkelkamp 公司产 SA Beeker 型沉积物原状采样器采集；沉积物样品装入封口聚乙烯塑料袋后冷藏保存，回实验室于-24 ℃冷冻保存。 2.2 实验方法 2.2.1 吸附动力学实验
磷在天然水体颗粒物、土壤及沉积物上的吸附-
收稿日期：基金项目：国家自然科学基金项目（41003049）；内蒙古自然科学基金
项目（2009BS0601）；“国家大学生创新性实验计划”项目（20081012614）作者简介：吕昌伟（1979—），博士，副教授，研究方向为环境地球化学和污染生态学。E-mail：lcw2008@
本研究中磷的形态分析按照李悦[18]、朱广伟[19]等及 Ruttenberg[20]提出的沉积物中磷的连续提取方法进行。数据处理软件为 Excel 2003 和 SPSS 16.0。
农业环境科学学报
403
水-沉积物界面释放至上覆水中，成为湖泊生态系统的重要营养源[2]，加大富营养化的发生风险[3-4]。目前，国内外学者在磷的形态分布[5-7]、吸附行为及其影响因素[8-9]等方面开展了大量工作。但以往研究注重于沉积物磷的形态分布，采用 Henry、Langmuir 和 Freundlich 等模型描述颗粒物对磷的吸附行为[10-13]，忽略了沉积物自身吸持的可解吸磷[14-15]及吸附磷在沉积物中的形态再分布问题。本研究以乌梁素海和岱海沉积物为吸附剂，开展了 2 个湖泊沉积物对磷的吸附特征研究，采用交叉型 Langmuir 模型描述了磷在 2 个湖泊沉积物上的吸附行为，并厘定了吸附磷的形态再分布特征，可为揭示水环境中磷的吸附/解吸机制，评价沉积物内源释放风险，以及判识吸附磷再循环能力积累基础数据，对深入探讨湖泊富营养化发生与控制机制及内源负荷治理具有重要的参考价值。

西辽河不同粒级沉积物对磷的吸附特征

黏粒级和粉粒级沉积物吸附的磷是磷素循环的重要组成部分，辽河冲泻质泥沙黏粒和粉粒所携载的吸附态磷的理论入海通量分别为西３９．２２２．ｍｇ冲泻质泥沙．积物磷吸附总量的２．０沉积物对磷的比表面积标化吸附分配系数与松结态腐殖质相关性最７１１，３３３ｋ３占沉８３％．
海洋环境中磷素营养盐重要的源和汇，地球化地向水体流失过程中，６７％左右是以颗粒态在２％～５学循环中具有特殊的作用．究［４明，研１１－表活性磷形式流失的【长江下游氮、磷含量变化及其输１．酸盐与无机氮已成渤海主要污染物质，岸海域送含量以及向河口输送的研究对全辽河区．研究［１表明，表径流中与泥沙结球海陆相互作用计￣（ＯＩＺ以及我国近海赤合的吸附态磷浓度远大于溶解态磷的浓度，附０ＬＣ）吸潮的控制有着重要的意义．沉积物是河流、湖泊、态磷是磷流失的主要形态．有研究表明，从陆还磷
ｐｏｐｏｓｃｃｉｇｅｔａｃｕｒ７．２／ｇａｄ２２．３／ｇａｓｒｅｈｓｈｒｓｐｒｋｌｇａｓｓｅｄｓｌｈｓｈｒｙｌ，ｎｒｎｅｆｘｗｅｅ３９１１ｍｇｋｎ３３３ｍｇｋｄｏｂｄｐｏｐｏｕｅｉｒｍｕｐｎｉｕｎｌｏｔ

河流沉积物中磷的释放特性及其释放机理

·25·NO.12 2019( Cumulativety NO.48 )中国高新科技China High-tech 2019年第12期（总第48期）提高混凝土的防腐、阻锈能力。

一般采用具有高效减水、引气、增加混凝土密实度以及含有有效阻止钢筋锈蚀组分的复合型混凝土外加剂，对混凝土的性能进行改良。

工程上采用的增加混凝土密实度以及含有有效阻止钢筋锈蚀组分的复合型混凝土外加剂可选用CFA-ZF阻锈防腐型防水剂或CFA-EF防腐阻锈剂2种。

该两种防腐阻锈剂的特种超细微粉使混凝土的防腐薄弱环节氢氧化钙转化为耐腐蚀、坚硬的组分C-S-H凝胶，因此防腐阻锈剂掺入到混凝土中，一方面可以改善水泥水化密实性能，通过与混凝土中的胶凝材料反应形成胶体，进一步填充混凝土孔隙，阻止腐蚀性介质侵入混凝土结构内部，减少盐类腐蚀能力，同时抑制混凝土中的钙化物析出；另一方面，与钢筋表面反应形成钝化膜结构，保护钢筋，降低钢筋的锈蚀速度，提高钢筋的抗锈蚀能力。

通过这2个方面来提高混凝土的防腐、阻锈能力，从根本上转变普通混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力。

中国建筑第五工程局有限公司山东公司某施工部在施工过程中采用CFA-EF防腐阻锈剂，该防腐阻锈剂在使用过程中，通过与专业建材研究院合作，在防腐、阻锈剂应用方面取得一定的研究结果。

在满足混凝土的工作性能及防腐阻锈能力的条件下，掺入7%～9%剂量的阻锈剂即可满足要求。

在此剂量范围内能够较大幅度地提高混凝土的耐久性能，同时在大体量混凝土使用过程中节省防腐、阻锈剂的使用量，提高混凝土的经济性。

扩大防腐、阻锈混凝土的使用范围，便于推广使用，有利于行业的进一步发展。

5　结语海滨城市的建筑环境复杂，防腐、阻锈混凝土的性能对海滨城市的建筑结构有十分重要的影响，它可以延长混凝土结构的使用寿命，保证建筑的安全性和稳定性，从而为国民经济做出积极的贡献。

在防腐、阻锈混凝土使用过程中，要做好原材料检测，配合比验证，防腐、阻锈效果的检测。

沉积物磷吸附解吸平衡浓度的测定及其生态学意义

沉积物磷吸附解吸平衡浓度的测定及其生态学意义李慧;余能智【摘要】在湖泊与河流中，当沉积物固相与周边水溶液中的磷酸盐达到吸附与解吸附平衡时，水相中磷酸盐的浓度即为磷吸附解吸平衡浓度（EPC0）。

通过比较EPC0和溶解反应性磷浓度（SRP），可以估算沉积物向水柱释放SRP的潜能。

在富营养化湖泊中，疏浚是控制内源营养释放的最直接有效的手段。

可借工程措施在水与沉积物界面维持低EPC0值，进而充分实现其磷汇功能，有利于湖泊和河流水质的好转。

【期刊名称】《资源节约与环保》【年(卷),期】2016(000)009【总页数】2页(P98-99)【关键词】沉积物;磷吸附解吸平衡浓度;疏浚【作者】李慧;余能智【作者单位】铜仁学院农林工程与规划学院贵州铜仁 554300; 铜仁市创建国家环境保护模范城市办公室贵州铜仁 554300;铜仁市创建国家环境保护模范城市办公室贵州铜仁 554300【正文语种】中文在对湖泊和河流的研究中，常常将水柱中大量磷的流失归因于沉积物颗粒的吸收［1］。

而进入沉积物-水界面的磷，由于有机质的矿化分解，可以溶解态形式进入沉积物间隙水中，进而通过扩散作用到上覆水体［2］。

水体沉积物控制着水柱中磷的浓度，并提供暂时或长期的缓冲能力增加溪流中的磷负荷［3］。

因此，沉积物与上覆水柱之间的相互作用是调节水生态系统生产力的一个因素，而这种相互作用主要通过沉积物磷吸附解吸平衡浓度来量化。

EPC0是指沉积物固相与周边水溶液中的磷酸盐达到吸附与解吸附平衡时，水相中磷酸盐的浓度［4］。

沉积物和水体之间存在着一种吸附解吸的动态平衡，在初始磷浓度很低时，由于颗粒沉积物上含有一定量的PO43--P，当这部分的PO43--P 解吸量大于吸附过程中被吸附的量时，此时沉积物就表现为解吸；随着初始磷浓度的递增，颗粒物上原有的解吸量等于被吸附的PO43--P量时，即沉积物的净吸附量为0时水体中磷酸盐浓度值称为吸附解吸平衡浓度，在此浓度时沉积物对磷酸盐既不吸附也不解吸［5］。

磷在不同类型湖泊沉积物上的吸附特征及形态再分布研究_吕昌伟

磷在不同类型湖泊沉积物上的吸附特征及形态再分布研究_吕昌伟磷是水体中存在的一种重要的营养元素，它在湖泊生态系统中起着关键的作用。

然而，过量的磷会导致湖泊富营养化，引发水华和缺氧等环境问题。

因此，研究磷在湖泊沉积物上的吸附特征及形态再分布对于理解磷循环和湖泊富营养化的机制具有重要意义。

磷在湖泊沉积物中的吸附特征受到多个因素的影响，包括沉积物的物理和化学性质、水体中的磷浓度和pH值等。

磷在沉积物上主要通过两种机制进行吸附：化学吸附和物理吸附。

化学吸附是指磷通过离子交换和表面配位等作用与沉积物表面形成化学键，而物理吸附则是指磷以物理吸附的方式附着在沉积物表面上。

这两种吸附机制都与沉积物的特性密切相关。

磷在湖泊沉积物上的形态再分布是指磷在沉积物垂直剖面上的分布情况。

研究表明，磷在沉积物中的分布主要受到沉积速率和沉积物中有机质含量的影响。

较快的沉积速率会导致磷在沉积物表层积累，而较高的有机质含量则会促进磷的吸附和积累。

此外，湖泊富营养化也会加速磷的形态再分布，使得磷向沉积物中更深的层次迁移。

针对磷在不同类型湖泊沉积物上的吸附特征及形态再分布，研究者进行了一系列的实验和调查。

例如，通过采集不同类型湖泊的沉积物样品，利用批次吸附实验和同步辐射X射线荧光光谱等技术，研究人员发现，湖泊沉积物中的有机质含量与磷的吸附能力密切相关。

有机质含量较高的沉积物具有较强的磷吸附能力，容易积累较高的磷含量。

此外，研究还发现，湖泊富营养化会导致磷在沉积物中的迁移和再分布，使得磷向沉积物更深的层次迁移。

综上所述，磷在不同类型湖泊沉积物上的吸附特征及形态再分布研究对于理解磷循环和湖泊富营养化的机制具有重要意义。

这些研究结果不仅可以为湖泊富营养化的防治提供科学依据，还可以为湖泊生态系统的恢复和管理提供参考。

水体沉积物磷元素释放的影响因素及控制技术研究

除了ｐＨ和氧化还原电位之外，温度也是一个对底泥释磷较为敏感的环境因素。温度的升高会降低底泥对磷的吸附能力［１７］，当ｐＨ为８时，２５～３５ ℃温度下底泥的释磷速率比２℃ 时提高了５倍［１４］。因此，底泥在夏季（大部分温度都超过２０ ℃）的释磷速度最快。通过形成波浪和环流，风力也会影响底泥中磷元素的释放。扰动引起的再悬浮可增加上覆水中泥浆颗粒数量，并会增强磷的暂时释放，另外扰动也将会加快界面处水的对流速度，从而保持界面处较高的磷酸根浓度梯度。［１８］其他的环境因素，如光照及其辐照强度对磷的释放影响不大。２．２底泥成分影响分析
１３８给水排水Ｖｏｌ．３９增刊２０１３
ＰＯ４３－竞争颗粒表面的正吸附点位［１１］，因此ｐＨ的升高将会引起可交换态磷的释放。磷多沉积于Ｆｅ、Ａｌ、Ｍｎ的氧化物或氢氧化物表面，由于氢氧根离子对磷酸根的竞争吸附和置换作用，这些化合物对磷的束缚能力也会随着ｐＨ的升高而降低。［１２］由于酸解作用，ＣａＰ会随着ｐＨ的降低而大量释放，但在碱性条件下却保持相对稳定。［１３］一般来讲，极端ｐＨ会影响磷元素的释放，在ｐＨ为７～１０内释放速率最小，当ｐＨ＝１３时释放速率可提高１倍，而在ｐＨ＝２时则提高３倍。［１４］
底泥中磷的形态分析以连续提取的方法最具代表性，表１中列举了历史上４种最具代表性的提取方法。［９］由于各方法采取的提取程序各不相同，因此测定结果不具有广范围的可比性，为改善这种情况，欧洲委员会（ＥｕｒｏｐｅａｎＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）于２０００年通过标准、测量和测试（ＳＭＴ）程序颁布了ＳＭＴ协议，将其作为测定淡水水体沉积物中磷形态的统一测定方法。［１０］该方法具有测定步骤简单、操作重现性好等优点，并将磷的形态与生物可利用性联系起来，因此推广至对污泥和土壤样品的分析上。

不同营养水平沉积物在不同pH下对磷酸盐的等温吸附特征_王圣瑞

不同营养水平沉积物在不同pH 下对磷酸盐的等温吸附特征王圣瑞,金相灿,庞　燕(中国环境科学研究院湖泊生态环境创新基地,北京　100012)摘要:研究了不同营养水平沉积物在不同pH 下对磷酸盐的吸附等温线,分别采用了线性和非线性2种方法拟合吸附等温线,并分析比较了2种方法的适用性。

结果表明:①不同营养水平沉积物对磷酸盐的吸附量在接近中性时最大,酸性和碱性条件下均下降,污染严重的沉积物对磷酸盐的吸附受pH 影响较污染轻的大;②不同pH 下,不同营养水平沉积物对磷酸盐的吸附等温线没有明显规律;③沉积物对磷酸盐的吸附行为采用线性和非线性拟合均存在不足,不能仅仅根据R 2和X 2的大小进行拟合方程的适用性比较;④为了获得更为真实可靠的拟合结果,可以利用线性和非线性方法分别进行拟合,而每一种拟合方法也要同时采用多种拟合方程,在对多个拟合结果比较的基础上确定更符合实验数据的拟合方程。

关键词:沉积物;磷酸盐;吸附等温线;方程拟合;pH中图分类号:X524 文献标识码:A 文章编号:1001-6929(2005)01-0053-05收稿日期:2004-03-05基金项目:国家重点基础研究发展计划项目(2002C B412300)作者简介:王圣瑞(1972-),男,内蒙古呼浩特人,博士. 对于大多数外源磷得到控制的湖泊来说,沉积物吸附和释放磷酸盐对长期维持藻类生长,推动富营养化的发生具有举足轻重的作用[1]。

通常情况下,沉积物和上覆水相互交换磷酸盐,最终达到动态平衡,但随着沉积物与水相间环境条件的改变,沉积物对磷酸盐的释放或吸附会达到一个新的平衡。

影响沉积物对磷酸盐吸附的因素包括环境因子和一些化学物理因子,其中pH 被认为会对磷酸盐的吸附产生重要影响[2]。

以往这方面的研究主要针对某一具体的沉积物[3],而针对不同营养水平沉积物吸附磷酸盐的研究报道较少。

另外,平衡吸附模型的选择和应用是探讨水体中磷酸盐在沉积物上吸附行为的重要内容[4],常用的拟合方法有线性和非线性2种。

西辽河不同粒级沉积物对磷的吸附特征

西辽河不同粒级沉积物对磷的吸附特征王而力;王嗣淇【期刊名称】《中国环境科学》【年(卷),期】2012(032)006【摘要】采用平衡吸附法研究了西辽河不同粒级沉积物对磷的吸附特征.结果表明,不同粒级沉积物对磷的吸附特征均符合Langmuir吸附等温式和Freundlich吸附等温式；黏粒级和粉粒级的磷饱和吸附量较大,分别为3791.12,2323.33mg/kg,分别相当于粗砂的6.68和4.09倍；黏粒级和粉粒级沉积物吸附的磷是磷素循环的重要组成部分,西辽河冲泻质泥沙黏粒和粉粒所携载的吸附态磷的理论入海通量分别为3791.12,2323.33mg/kg冲泻质泥沙.占沉积物磷吸附总量的28.30％.沉积物对磷的比表面积标化吸附分配系数与松结态腐殖质相关性最大,比表面积标化饱和吸附量与稳结态腐殖质相关性最大,在稳结态和紧结态腐殖质所形成的团聚体结构沉积物中存在孔隙填充方式的磷吸附.【总页数】8页(P1054-1061)【作者】王而力;王嗣淇【作者单位】辽宁工程技术大学环境科学与工程学院,辽宁阜新123000;辽宁工程技术大学环境科学与工程学院,辽宁阜新123000【正文语种】中文【中图分类】X131.2【相关文献】1.西辽河不同粒级沉积物的氨氮吸附-解吸特征 [J], 王而力;王雅迪;王嗣淇2.沉积物不同有机矿质复合体对磷的吸附特征影响 [J], 王而力;王嗣淇;江明选3.西辽河沉积物中不同粒径微团聚体磷的解吸特征 [J], 王而力;王嗣淇;王道涵4.江西省不同营养类型湖泊底泥沉积物对磷的等温吸附特征 [J], 李铭敏;杨银;丰桂珍;刘路明;江立文5.磷在不同类型湖泊沉积物上的吸附特征及形态再分布研究 [J], 吕昌伟;孟婷婷;张细燕;崔萌;万丽丽;何江;白帆;杨旭因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

西辽河流域不同土地利用结构沙土磷解吸特征

西辽河流域不同土地利用结构沙土磷解吸特征
王嗣淇;王而力
【期刊名称】《环境科学研究》
【年(卷),期】2011(024)007
【摘要】采用小型回填式土柱淋溶试验方法,研究了西辽河流域沙土的磷解吸特征.结果表明.西辽河流域沙土的磷解吸特征符合Freundlich和Langmuir解吸等温式;沙土磷的解吸比率(D,)在0.32～0.98之间,平均值为0.70;最大解吸量(Dm)与饱和吸附量(Γm)呈极显著正相关;沙土对磷的吸附方式以物理吸附为主,解吸可逆性较强.被吸附的磷在环境中较易发生淋失,仍然存在一定的环境风险.土壤中w(有机质)和w(团聚体)对磷的固持能力有较大影响;不同土地利用结构磷的Dr排序为农田(0.64)=草地(0.64)<林地(0.67)<沙荒地(0.91),农田、草地和林地磷淋失的环境风险较小;沙荒地磷淋失的环境风险最大,Dr与土壤中w(粗黏粒),w(黏粒)和w(有机质)呈极显著负相关.
【总页数】7页(P756-762)
【作者】王嗣淇;王而力
【作者单位】辽宁工程技术大学资源与环境工程学院,辽宁,阜新,123000;辽宁工程技术大学资源与环境工程学院,辽宁,阜新,123000
【正文语种】中文
【中图分类】X53
【相关文献】
1.西辽河流域不同土地利用结构硝酸盐氮输出通量模拟 [J], 王而力;王嗣淇;刘宁
2.西辽河流域沙土对磷的吸附行为 [J], 王而力;王嗣淇;杨立伟
3.沙土不同有机组分对磷的解吸特征影响 [J], 王而力;王嗣淇;朱江
4.西辽河沉积物中不同粒径微团聚体磷的解吸特征 [J], 王而力;王嗣淇;王道涵
5.风沙土不同有机矿质复合体对磷的解吸特征影响 [J], 王而力;王嗣淇;邱素芬因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。