西辽河不同粒级沉积物对磷的吸附特征

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圴符合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.     

西辽河沉积物中不同粒径微团聚体磷的解吸特征

采用平衡解吸法研究了西辽河沉积物不同粒径微团聚体磷的解吸特征.结果表明,不同粒径团聚体磷的解吸比例为黏粒(0.20)<粉粒(0.28)<细砂(0.45)<粗砂(0.93);其原因为:细粒级微团聚体中腐殖质含量远远高于粗粒级;细粒级微团聚体中有机质是通过可溶有机质与黏土矿物相互结合形成复合体而富集,在其所形成的复合体团聚结构中引起的团聚体结构不可逆形变是导致磷的解吸比例降低,解吸迟滞性指数增大的根本原因;西辽河冲泻质泥沙黏粒和粉粒级微团聚体所携载的可解吸态磷(NAP)入海后可分别为上覆水提供磷(212.93±38.60)mg/kg,(159.45±31.44)mg/kg.沉积物黏粒级和粉粒级微团聚体所携载的NAP是磷素循环的重要组成部分.     

西辽河流域沙土对氨氮的吸附行为研究

采用小型回填式土柱动态吸附实验方法研究了西辽河流域沙土对氨氮的吸附行为。结果表明,西辽河流域沙土对氨氮的吸附行为符合Freundlich吸附等温式和Langmuir吸附等温式,最优模型为Langmuir吸附方程;西辽河流域沙土对氨氮的饱和吸附量在573.81～3 666.16 mg/kg之间,平均为1 733.83 mg/kg。吸附分配系数k在3.13～524.55之间,平均为93.47;沙土对氨氮的吸附方式以化学吸附为主,解吸可逆性较弱。被吸附的氨氮解吸淋失的环境风险较小;沙土氨氮饱和吸附量与土壤有机质含量、粘粒含量和粗粘粒含量呈极显著正相关,影响程度顺序为:有机质含量>粘粒含量>粗粘粒含量;不同利用结构沙土的氨氮饱和吸附量:林地(2 053.87 mg/kg)>农田(1 990.40 mg/kg)>草地(1 356.37 mg/kg)>沙荒地(813.30 mg/kg);农田、林地和草地结构由于土壤有机质和团聚体含量较高,对氨氮的固持能力较强,氨氮流失的环境风险较小,沙荒地结构对氨氮的固持能力最弱。氨氮流失的环境风险最大。     

西辽河沉积物有机组分对磷的吸附影响

采用平衡吸附法研究了西辽河沉积物不同有机组分对磷的吸附影响.结果表明,西辽河沉积物对磷的饱和吸附量Гm值为953.64mg/kg.吸附分配系数K值为40.50;去除有机质后的沉积物对磷的吸附能力大大降低,碳标化饱和吸附量Гmoc值和吸附分配系数Koc值分别只能达到原样的12.07%和27.49%,说明有机质是影响磷在沉积物上吸附的主要因素;沉积物有机组分中的轻组有机质是一类橡胶态胶体,磷在橡胶态胶体上的吸附以分配作用为主,其碳标化吸附分配系数为77.13;沉积物有机组分中的重组有机质对磷的吸附起主导作用,其碳标化饱和吸附量为1225.63mg/kg;重组有机质是一类玻璃态胶体,磷在玻璃态胶体上的吸附除分配作用外,还存在孔隙填充方式的吸附;重组有机组分中的紧结态腐殖质(胡敏素)对磷的吸附起关键作用,其碳标化饱和吸附量为3546.69mg/kg.影响机制主要为稳、紧结态腐殖质是形成沉积物疏松多孔团聚体结构的重要胶结物质.     

西辽河不同粒级沉积物对重金属铅的富集特征

重金属铅等污染物以泥沙颗粒为载体迁移转化,颗粒态铅为河流输送铅的主要形态。为估算随泥沙颗粒迁移的重金属铅的质量分数,采用平衡吸附法研究了西辽河不同粒级沉积物对重金属铅的富集特征。结果表明,不同粒级沉积物对重金属铅的富集系数为:黏粒(2.03)>粉粒(1.85)>细砂(0.83)>粗砂(0.51)。细粒级沉积物对重金属铅的富集作用比较强,黏粒和粉粒的铅富集系数分别是粗砂的3.98和3.63倍,富集水平均为低度富集。其原因有二,细粒级沉积物中腐殖质含量明显高于粗粒级;细粒级沉积物中稳结态腐殖质所占比例较高,在稳结态腐殖质胶结形成的疏松多孔团聚体结构中存在的孔隙填充方式Pb吸附,在对Pb富集中发挥重要作用。不同粒级沉积物对铅的富集系数与腐殖质总量呈显著正相关(p<0.01),相关系数(r)为0.964;西辽河沉积物在汛期黏粒级和粉粒级冲泻质泥沙所携载的吸附态铅质量分数可分别按106.02 mg/kg和98.71mg/kg估算。黏粒和粉粒级沉积物所携载的吸附态铅是铅地球化学循环的重要组成部分。     

拉萨河水体底泥对氨氮的吸附-解吸特征

沉积物颗粒通过对氨氮的吸附-解吸影响河水中氮素的含量。以拉萨河上直孔水电站水坝上、下的底泥以及拉萨河末端曲水县的底泥为研究对象,通过氨氮在底泥上的吸附-解吸试验,研究了拉萨河水体底泥对氨氮的吸附-解吸能力及其影响因素。结果表明:在试验的条件范围内,温度和盐度对底泥吸附氨氮的能力影响不大,pH值的增高会提高底泥对氨氮的吸附能力;各底泥对氨氮的吸附是一种分配过程;水坝的截留使坝上底泥中氨氮的本底值含量较高而坝下底泥中砂质含量较高;3种底泥对氨氮的吸附能力表现为直孔坝下直孔坝上曲水,其解吸能力表现为直孔坝上曲水直孔坝下;由于拉萨河地处西藏高原,土壤矿化、有机质含量低,拉萨河底泥对氨氮的吸附能力普遍比平原地区底泥弱。本研究可了解大坝建设等人类活动对拉萨河水环境的影响,为合理利用拉萨河水资源提供科学依据。     

西辽河流域沙土的氨氮解吸行为研究

采用小型回填式土柱淋溶实验方法研究了西辽河流域沙土的氨氮解吸行为。结果表明,西辽河流域沙土的氨氮解吸行为符合Langmuir和Freundlich解吸等温式;沙土氨氮解吸比率Dr在0.44～0.99之间,平均为0.75,解吸迟滞性指数TⅡ在0.05～0.65之间,平均为0.29,沙土对氨氮的解吸迟滞性较强,解吸可逆性较弱。被吸附的氨氮解吸淋失的环境风险较小;沙土氨氮解吸比率Dr与土壤有机质含量、粘粒含量和粗粘粒含量呈极显著负相关,影响程度顺序为:有机质含量>粗粘粒含量>粘粒含量;解吸分配系数k和解吸迟滞性指数与土壤有机质含量分别呈极显著和显著正相关,与粘粒含量和粗粘粒含量没有相关性;草地、农田和林地结构由于土壤有机质和团聚体含量较高,氨氮解吸迟滞性较强,氨氮流失的环境风险较小,沙荒地结构氨氮流失的环境风险较大。     

闸坝上游河道沉积物铵态氮的吸附-解吸特征

为评估闸控污染河道沉积物对铵态氮的吸附-解吸特性,选取沙颍河周口(ZK)和沈丘(SQ)闸坝上游河床断面,进行0～20 cm不同深度沉积物的铵态氮吸附-解吸批试验,采用动力学模型和等温热力学模型研究沉积物的吸附-解吸特征,并计算了吸附-解吸临界浓度,分析了沉积物环境因素对铵态氮最大吸附容量的影响。结果表明：（1）两断面沉积物的吸附动力学曲线,均可用准一阶方程拟合。（2）除ZK 0～5 cm沉积物用Langmuir等温吸附模型模拟解吸过程较差外,其他深度沉积物均可用Langmuir和Freundlich等温模型模拟NH4+-N的吸附-解吸过程。垂向深度上,ZK在10～15 cm吸附性能最强,在5～10 cm的解吸性能最强,而SQ在0～5 cm的吸附和解吸性能都最强。总体上,ZK断面的吸附能力要优于SQ,但解吸能力弱于SQ。（3）两断面沉积物吸附-解吸临界浓度大于其上覆水NH4+-N浓度,表明沉积物中铵态氮具有向上覆水中释放的风险。最大吸附容量与黏粒体积分数、pH、有机质含量均呈正相关,与TN浓度呈负相关。粒径是影响两断面沉积物吸附铵态氮的主要因素。     

海河沉积物对菲的吸附解吸行为研究

采用北运河坝河断面、海河干流邓善沽断面及葛沽镇断面表层沉积物及南开花园土为吸附剂,以菲为吸附质进行一系列吸附动力学和吸附-解吸平衡实验研究。结果表明,菲在各颗粒物上的吸附动力学过程,在0-4h内基本可达吸附平衡,刚开始吸附速率很快,然后迅速降低,并逐渐稳定;菲在各颗粒物上的等温平衡吸附可用线性等温线方程及Freundlich方程较好的拟合;不同来源颗粒物对菲的吸附能力随颗粒物中有机质含量增加而增强;葛沽镇颗粒物经高温灼烧处理后,其吸附能力明显降低;各天然颗粒物及不同温度灼烧处理的颗粒物对菲的解吸行为存在不同程度的滞后,灼烧颗粒物的滞后性远远大于原颗粒物,颗粒物中的有机质组分及性质对菲的解吸滞后有重要影响     

沉积物不同有机矿质复合体对磷的吸附特征影响

采用平衡吸附法研究了西辽河沉积物不同有机矿质复合体对磷的吸附特征影响.结果表明,去除腐殖质后的沉积物对磷的吸附能力大大降低,其饱和吸附量(Гm)和吸附分配系数(k)分别只能达到原样的35.62%和9.93%,有机矿质复合体是影响磷在沉积物上吸附特征的主要因素;沉积物中的钙键有机矿质复合体对磷具有孔隙填充方式的吸附,其碳标化饱和吸附量为1157.05mg/kg,相当于原样的1.27倍;沉积物中的铁铝键有机矿质复合体在对磷吸附中发挥重要作用,其碳标化饱和吸附量可达1736.82mg/kg,相当于原样的1.88倍.其吸附机制除孔隙填充方式外,还存在配位吸附;考查沉积物对磷的吸附能力不但要考虑腐殖质的含量,更要考虑腐殖质的复合形态,它也是影响沉积物对磷吸附特征的重要因素.以原样为基准,钙键有机矿质复合体、铁铝键有机矿质复合体携载的吸附态磷可分别按1.27和1.88倍进行估算.     

西辽河流域沙土对磷的吸附行为

采用小型回填式土柱动态吸附试验研究了西辽河流域沙土对磷的吸附行为. 结果表明:沙土对磷的吸附行为符合Freundlich吸附方程和Langmuir吸附方程,且前者更优. 吸附分配系数(k)平均值为31.55,磷饱和吸附量平均值为312.55 mg/kg. 沙土对磷的吸附方式以物理吸附为主,易淋失,仍存在一定的环境风险. 固定沙土中的微团聚体因存在以孔隙填充方式的磷吸附,所以其对磷的吸附能力最强,磷淋失的环境风险最小;而流动沙土对磷的吸附能力最弱,磷淋失的环境风险最大. 农田和林地沙土对磷的吸附能力最强,磷淋失的环境风险最小,是沙土的最佳利用方式. 沙土对磷的吸附分配系数及饱和吸附量与土壤w(粗黏粒),w(黏粒)和w(有机质)呈极显著正相关.      

菲在沉积物上的吸附-解吸研究

采用批量实验的方法,研究了盐度对菲在沉积物上的吸附的影响以及菲的初始浓度、沉积物结构性质改变、盐度对菲解吸的影响,并深入讨论了不可逆吸附的机制.结果表明,提高盐度促进菲的吸附,促进程度与沉积物所含有机质（SOM）有关.由菲吸附增加计算得到的盐常数0.299 L·mol^-1高于由菲溶解度降低计算得到的盐常数0.125 L·mol^-1.菲的解吸具有不同程度的迟滞性,实验数据用Freundlich方程拟合,解吸迟滞性用热力学指数TII表征.随着菲初始加入浓度增加,TII值先降低后又增加,以淡水中菲的解吸为例,随着菲初始浓度由0.5 mg·L^-1增加到2.5 mg·L^-1,TII值先由0.80降到0.38又增加到0.55,表明解吸迟滞性呈先下降后增加的趋势.氢氧化钠处理后的沉积物与原沉积物相比解吸迟滞性减弱,TII值由0.55降到0.33,说明对菲的锁定能力变弱.首次报道了盐度对菲解吸的迟滞性影响,结果表明,菲的解吸迟滞性指数TII值由淡水中的0.55减少到盐水中的0.42,说明盐水中菲解吸迟滞性比淡水中弱,解吸迟滞性的变化可以用菲分布到的吸附点位能量高低不同以及菲分子是否能够锁定在吸附剂内部微孔来解释.     

西辽河流域不同土地利用结构沙土磷解吸特征

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_r)在0.32～0.98之间,平均值为0.70;最大解吸量(D_m)与饱和吸附量(Г_m)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D_r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,D_r与土壤中w(粗黏粒),w(黏粒)和w(有机质)呈极显著负相关.      

不同污染程度湖泊沉积物中不同粒级可转化态氮分布

研究了污染程度不同的五里湖、月湖、东太湖和贡湖不同粒级沉积物中总可转化态氮以及各形态可转化态氮的含量与分布.结果表明:4个湖泊的沉积物各粒级中各形态可转化态氮的含量及其地球化学特征均不相同.强氧化剂可提取态氮(SOEF-N)是释放能力最弱的形态,为可转化态氮的主体,占总可转化态氮的66.97%～87.97%.离子交换态氮(IEF-N)结合能力最弱,是最容易被释放的形态,为可转化态无机氮的主体,占总可转化态氮的7.37%～22.25%.同一粒级中,各形态可转化态氮对氮循环的贡献为SOEF-N最大,IEF-N其次,强碱可浸取态氮(SAEF-N)与弱酸可浸取态氮(WAEF-N)最低.随着沉积物粒级的由粗到细,总可转化态氮以及各形态可转化态氮含量均呈逐渐增加趋势.沉积物细颗粒部分对氮循环的可能贡献占绝对的主体,是粗颗粒部分的几倍到几十倍.相比而言,污染程度轻的贡湖和东太湖沉积物无论总可转化态氮还是各形态可转化态氮,细颗粒部分的相对含量均低于污染程度重的五里湖和月湖沉积物.      

菲在渤海湾入海河流与河口沉积物上的吸附-解吸行为

采用批量实验方法,研究了菲(Phe)在渤海湾入海河流与河口沉积物上的吸附-解吸过程,以及吸附参数与沉积物有机质性质之间的相关关系.结果表明,Phe在所有沉积物上的吸附和解吸等温线均能由线性分配模型和Freundlich模型很好地拟合.其中,线性分配系数KD值变化在58～743L·kg-1之间,与TOC、TN、DOC、Phe、C/N和DOC/TOC之间呈现显著正相关关系.Freundlich吸附能力参数KF和KFOC值分别在75～367μg1-N·kg-1·LN和2253～34743μg1-N·kg-1·LN之间,均与DOC/TOC呈现显著负相关关系,而与其它有机质参数之间相关性不显著.相比较而言,大多数沉积物的解吸等温线用Freundlich模型拟合的效果更好,并且具有明显的解吸滞后现象.有机质的含量和性质均是影响Phe在沉积物上吸附-解吸的重要因素.对于频繁受到人类活动影响的河流沉积物,溶解性有机质的影响就更为重要.