西辽河不同粒级沉积物的氨氮吸附-解吸特征

为估算辽河吸附态氨氮入海通量,采用平衡吸附-解吸法研究了西辽河不同粒级沉积物对氨氮的吸附-解吸特征. 结果表明:不同粒级沉积物对氨氮的吸附-解吸特征均符合Langmuir和Freundlich吸附-解吸等温式;黏粒级和粉粒级沉积物的氨氮饱和吸附量较大,分别为3 643.82和2 693.71 mg/kg,相当于粗砂的8.04和5.94倍;西辽河冲泻质泥沙黏粒和粉粒所携载的吸附态氨氮的入海通量分别为170.10和164.52 mg/kg. 占沉积物氨氮吸附总量的14.99%;黏粒级和粉粒级沉积物的氨氮解吸比例较小,分别为30.66%和42.04%,入海后可分别为上覆水提供氨氮52.15和69.16 mg/kg;黏粒级和粉粒级沉积物所吸附的氨氮是氮素循环的重要组成部分;黏粒和粉粒级沉积物的腐殖质含量远远高于粗沙,在其所形成的团聚体结构中存在的孔隙填充方式——氨氮吸附是导致黏粒和粉粒级沉积物饱和吸附量较大、解吸比例较低的根本原因.      

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.     

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.      

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。     

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。     

沙土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沙土不同有机矿质复合体对磷的吸附特征影响.结果表明,去除腐殖质后的沙土对磷的吸附能力大大降低,其饱和吸附量Qm和吸附分配系数K分别只能达到原样的38.41％和7.42％,说明有机矿质复合体是影响磷在沙土上吸附特征的主要因素;钙键有机矿质复合体的碳标化饱和吸附量为388.35 mg·kg-1,相当于原样的1.51倍,在其所形成的有机矿质复合体中存在着孔隙填充方式的磷吸附;铁铝键有机矿质复合体在对磷吸附中发挥着重要作用,其碳标化饱和吸附量可达500.23 mg·kg-1,相当于原样的1.93倍,其吸附机制除孔隙填充方式外,还存在铁铝氧化物及水化氧化物对磷的配位吸附.因此,考查土壤对磷的吸附能力时不仅要考虑腐殖质的含量,更要考虑腐殖质的复合形态,它也是影响土壤对磷吸附特征的重要因素.以原样的磷饱和吸附量为基准,钙键有机矿质复合体和铁铝键有机矿质复合体携载的吸附态磷可分别按原样的1.51和1.93倍进行估算.     

滇池表层沉积物对磷的吸附特征

在室内模拟条件下,从滇池表层沉积物对磷的吸附动力学与热力学两个角度出发,研究了滇池沉积物对磷的吸附特征,同时探讨了不同磷形态对磷吸附特性的影响,结果表明:1滇池不同形态磷含量顺序为:有机磷钙(O-P)钙结合态磷(Ca-P)金属氧化物结合态磷(Al-P)残渣态磷(Res-P)可还原态磷(Fe-P)弱吸附态磷(NH4Cl-P);2沉积物对磷的吸附动力学过程分为2个阶段,即快吸附和慢吸附阶段.快吸附阶段主要发生在0~0.5 h内,而慢吸附阶段主要发生在0.5~4 h.滇池沉积物对磷的吸附过程主要在4 h内完成.3外海北部上覆水磷酸盐(SRP)浓度低于沉积物中磷的吸附/解吸平衡浓度(EPC0),可初步判断该区域沉积物有向上覆水体释放磷的风险.4不同区域沉积物磷的最大吸附量(Qmax)和总最大吸附量(TQmax)均以外海南部最大.5沉积物本底吸附态磷含量(NAP)与钙结合态磷(Ca-P)呈显著正相关关系(R2=0.5139,p0.05),而其他吸附特征参数与磷形态之间相关性均不显著.6与洱海、太湖等湖泊相比,滇池沉积物磷的本底吸附态磷(NAP)和最大吸附量(Qmax)均处于较高水平,磷污染较为严重.     

洱海表层沉积物吸附磷特征

试验研究了洱海表层沉积物吸附磷动力学与等温吸附过程,探讨了总有机质与总钙对沉积物吸附磷参数的影响. 结果表明:①洱海表层沉积物对磷的吸附动力学过程均可分为2个阶段,即快速吸附阶段和慢速吸附阶段. 快速吸附阶段主要发生在0～0.5 h内,而慢速吸附阶段主要发生在0.5～5 h,所有沉积物均在5 h内基本达到吸附平衡. ②不同采样点沉积物对磷的Q_max(最大吸附容量,为904.60～1 420.34 mg/kg)及MBC(最大缓冲容量,为477.33～2 300.95 L/kg)均以西岸沉积物明显高于东岸,但其EPC₀(吸附-解吸平衡浓度,为0.015～0.068 mg/L)则相反. ③沉积物总有机质和总钙含量与其Q_max和V_max(最大吸附速率)呈显著正相关,但与EPC₀呈显著负相关. ④洱海表层沉积物吸附磷参数V_max和Q_max明显高于长江中下游浅水湖泊沉积物,而参数EPC₀较低. 因此,洱海沉积物释放风险较大但现今释放量较小,与洱海沉积物总有机质和总钙含量较高有关.      

沙土不同粒径微团聚体对磷的富集特征

流失的水土是污染物的重要载体,为估算沙土吸附态磷流失量,采用平衡吸附法研究了沙土不同粒径微团聚体对磷的富集特征.结果表明,不同粒径微团聚体对磷的富集系数为:黏粒(3.79)＞粉粒(2.98),沙土中微团聚体对磷的富集作用比较强,其原因有三:细粒级微团聚体中腐殖质含量显著高于粗粒级;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,在复合体结构中存在孔隙填充方式磷吸附;粘粒和粉粒中的铁铝键有机矿质复合体所占比例显著高于其它粒级,在对磷吸附中发挥重要作用,其吸附机制除孔隙填充方式外,还存在铁铝氧化物及水化氧化物对磷的配位吸附.不同粒径团聚体对磷的吸附分配系数和富集系数均与腐殖质总量呈显著正相关(p＜ 0.01,r分别为0.854和0.954);西辽河流域沙土在暴雨径流中黏粒级和粉粒级冲泻质泥沙所携载的吸附态磷质量分数可分别按1269.15 mg·kg-1和997.53 mg·kg-1估算,黏粒和粉粒级微团聚体对磷的富集系数(Er)可分别按3.79和2.98计算.     

沙土不同粒级微团聚体可解吸态磷释放通量

流失的水土是污染物的重要载体,为了估算随水土流失的沙土中可解吸态磷对上覆水体的影响,采用平衡解吸法研究了沙土不同粒级微团聚体可解吸态磷的释放通量.结果表明,不同粒级沙土微团体吸附态磷的解吸比例为黏粒(0.21)＜粉粒(0.29)＜细砂(0.60)＜粗砂(0.96).主要原因有二:细粒级中腐殖质含量显著高于粗粒级;细粒级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(黏粒和粉粒级微团聚体的稳结态腐殖质所占比例显著高于其它粒级).磷在稳结态和紧结态腐殖质所形成的团聚体结构中引起的团聚体结构不可逆形变是导致黏粒级(解吸比例Dr =0.21,解吸迟滞性指数TⅡ=0.47)和粉粒级(Dr=0.29,TⅡ=0.45)微团聚体磷的解吸比例降低,解吸迟滞性指数增大的根本原因.沙土黏粒和粉粒级微团聚体携载的可解吸态磷对上覆水体的释放通量可分别按(99.52±3.54) mg·kg-和(72.48±2.62) mg·kg-1进行估算.     

城市河网区河流沉积物磷形态分布特征及释放贡献

以嘉兴城市河网区为研究区域,在调查区域水质和沉积物磷空间变化特征的基础上,分析沉积物中各形态磷的垂直与空间赋存状态,通过吸附释放参数计算EPC₀值,明确了沉积物-水界面磷迁移影响因素和沉积物中活跃磷素的释放风险和贡献.结果表明,研究区域水质氮磷污染较为严重,沉积物TP含量均值呈北部河网区>西部河网区>南部河网区,基于单因子指数法的生态风险评价为Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ级的样本比例分别为10.91%、25.45%和63.64%.沉积物各形态磷整体呈现TP>IP>HCl-P>NaOH-P>OP,沉积物生物有效磷（BAP）整体呈现Olsen-P>AAP>WSP>RDP;在沉积物垂直剖面中,部分位点受到外界因素的强烈影响垂向波动较大,整体上是随深度的递增而减小,这与近年来研究区域接收的外源磷积累过程在加重有关.相关性分析表明,沉积物磷吸附容量（Q_max）与铁铝氧化物呈显著相关性 （p<0.05）;释放参数EPC₀与TP、IP与HCl-P呈显著相关性 （p<0.05）.结合BAP形态,研究区域河流沉积物NaOH-P、HCl-P、AAP、Olsen-P及WSP存在较高的释放潜力.南部河网区沉积物主要呈现磷“源”角色,西部和北部河网区部分区域沉积物充当磷“源”角色.南部河网区在长短时间尺度下的磷主要释放形态为NaOH-P、HCl-P和OP,北部河网区在长时间尺度下主要释放磷形态为NaOH-P、HCl-P,西部河网区在短时间尺度下主要释放形态以HCl-P为主,在长时间尺度下3种磷形态的释放风险仍然较高.     

改性凹凸棒土覆盖抑制底泥磷释放的影响和效果

采用等温吸附实验和动力学实验,考察了改性凹土对磷酸盐的吸附特性.研究了无覆盖层、沙土覆盖和改性凹土覆盖对底泥总磷释放的抑制效果,并分析了不同覆盖层厚度、温度和粒径等因素对改性凹土抑制底泥总磷释放的影响.研究结果表明：Freundlich方程式能较好地描述改性凹土对磷酸盐的等温吸附行为,可决系数R2在0.98以上;改性凹...     

两种不同根系特征沉水植物对沉积物剖面不同形态磷的影响

为探究不同根系特征的沉水植物对沉积物中磷(P)的影响,本研究以狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.,根系发达)和金鱼藻(Ceratophyllum demersum L.,无固定根)为材料开展室内培养试验.结果显示,狐尾藻和金鱼藻均能显著降低沉积物中的总磷(TP)、无机磷(IP)、氢氧化钠提取磷(N...