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太湖表层沉积物磷的吸附容量及其释放风险评估.pdf

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第卷第期湖泊科学, 年月, 太湖表层沉积物磷的吸附容量 及其释放风险评估’ 黄清辉王子健王东红王春霞马梅 中国科学院生态环境研究中心,环境水质学国家重点实验室,北京 提要利用沉积物磷吸附指数和磷吸附饱和度等指标来表征太湖表层沉积 物的磷吸附容量,并探讨了太湖沉积物磷吸附容量的空间变化研究发现草酸钱提取的磷以 及活性铁、铝氧化物含量在梅梁湾东北部至五里湖一带的沉积物中较高,而在太湖南部湖区相 对较低,这主要是与附近城市污水的实际贡献有着密切关系太湖沉积物的磷吸附指数大体上 有着北高南低、西高东低的分布特征,而磷吸附饱和度分布与恰有相反的特征沉积物中磷 的吸附容量可能主要受到无定形的铁和铝的氧化物控制,也受沉积物有机质含量的影响初 步确定了用磷吸附指数和磷吸附饱和度来表征的湖泊沉积物磷释放风险指数概念,并应用于 对太湖沉积物磷诱发的富营养化风险的评估 关键词磷吸附指数磷吸附饱和度无定形的铁铝氧化物富营养化风险太湖 分类号 在淡水湖泊体系中,磷通常是富营养化过程中的一个重要因素太湖流域是经济比较 发达的地区,磷会随城市污水、工业废水、农业径流、禽畜排泄物等途径输入太湖,而且从湖 泊沉积物中也会释放出磷为评估外源性的磷与内源性的磷引发的湖泊富营养化的风险, 需要研究太湖沉积物对磷的吸持作用包括吸附、表面络合和共沉淀等,在没有确定沉积物 对磷的富集机制时统称为吸持,但习惯上可称吸附通常需要进行一系列等温吸附实验川 获得沉积物对磷的吸附能、结合能和最大吸附量等吸附参数来表征沉积物磷吸附容量 ,但这种方法十分繁琐耗时和「,〕提出磷吸附指数概念,它与最大 吸附磷量有极好的相关性【,’而磷吸附饱和度可定义为土壤实际吸附磷量与最大吸附 , 磷量的百分比值【’这两个概念在表征土壤磷吸附容量上发挥了重要的作用〔,’,但是较少 应用于湖泊沉积物另外,尽管以往用总磷、总氮和叶绿素等多种指标来综合评价湖泊的 营养状况’,但是至今未有合适的湖泊富营养化风险评估体系可以对未来可能的富营养化 风险进行预测和评估因此,本文利用和来探讨太湖沉积物磷吸附容量现状和空 间变化,并初步提出了以它们为评估指标的湖泊富营养化风险概念 中国科学院知识创新工程重大项目一一一一和国家“”计划资助 一一收稿一一收修改稿黄清辉,男,年生,博士研究生,一 湖泊科学卷 材料与方法 野外观测与采样 于年月、年月在太湖进行现场观测与采样本文实验所用沉积物样品的 个采样点位置分布如图所示,其中部分结果分析只采用了年个沉积物样品 磷吸附指数的测定 称取沉积物冻干样目于聚丙烯离心管中,加入 溶液配制在中,加人滴氯仿以抑制微生物活动,下往复振荡 后,转分离心,用林孔径滤膜过滤,钥锑抗比色法测定滤液中磷的浓度, 并计算出吸附磷的量,则磷吸附指数可计算为二月,这里,为滤 液中溶解磷浓度林,以协为单位〔,了整个过程进行了次 部分次平行实验 玉里湖 宜兴 年 年件 图采样点地理位一置示意图 即孚叩 磷吸附饱和度的测定 称取士一沉积物冻干样目于个洁净于燥聚乙烯瓶中,加入 草酸按提取剂并且盖上瓶盖准备两个空白在暗室内以转分振荡 先后用无灰分定量细滤纸和林孔径滤膜过滤提取液弃去最初通过的几毫 升滤液,余下的用的聚乙烯瓶收集移取沉积物提取液于比色管中, 加人盐酸,混合均匀配置系列标准溶液,分别含、、、和 以及、、、和和在周内,用一测定 磷、铝和铁的含量整个过程进行次平行实验沉积物的可估算为草酸钱提取的磷 量。,与提取的铝。、,和铁。,总量之一半的摩尔百分比 、 值「」,即二。。、 沉积物其它指标的测定 冻干样的湿度预先进行了测定烘箱“下,和实验结果都经过湿度校 期黄清辉等太湖表层沉积物磷的吸附容量及其释放风险评估 , 正,以炉温干重表达沉积物中有机质含量通过烧失量来估算,在湿度测定实验之后 的烘干样,接着在马弗炉下烘烧【’沉积物中总磷的测定采用过硫酸钾高温 氧化法〔’消解样品后,再用抗坏血酸法‘,,测定溶解态活性磷的含量 数据处理 数据处理主要采用数理统计学和地统计学方法应用软件技术有限 公司中进行相关分析,在。软件〔公司,美国中进行多元回归分析而应 用软件软件有限公司,美国进行克里金插值分析是测定点之间 最优内插的一种地统计学方法,可应用于沉积物属性的空间分布预测 结果与讨论 沉积物中草酸按提取的铁、铝、磷的分布及相互关系 如表所示,太湖沉积物中草酸按提取的铁主要为无定形的铁氧化物,简称活性铁平 均含量为范围一,空间变异系数为草酸按提取 的铝主要为无定形的铝氧化物,简称活性铝平均含量为范围一 ,为,它与活性铁含量比基本保持恒定,在一之间变化除五里 湖点较高之外草酸钱提取的磷含量平均为范围,一 ,。为其中,活性铁、铝和、在梅梁湾东北部与五里湖沉积物中含量较 高,那里接