秦淮河干流沉积物磷形态沿程分布特征

应用化学连续提取法,分析了秦淮河干流14个表层沉积物样品的磷形态沿程变化特征及其影响因素.结果发现,秦淮河干流由上游至南京市区段,随城市化程度的提高,河流沉积物总磷和各种形态磷沿程增加的趋势十分明显.Ca-P和Fe-P平均含量分别占TP的26.8%和25.7%,是主要的磷形态.易吸附态磷(L-P)在TP中的比例最低,但在城区由于TP的高度富集,其含量均超过15 mg·kg-1.沉积物中的总磷含量在城区河段显著增加,但只有很少部分转化为稳定形态的磷,人口密集区生活污水等各种来源排放的磷仍然深刻影响着城市河流的水环境质量.随城市化程度的提高,秦淮河中下游沉积物样品中钙富集的趋势明显,与之相对应的是沉积物Ca-P含量均超过200 mg·kg-1,相关分析和通径分析结果表明,二者之间存在成因上的联系.钙的富集提高了沉积物的固磷能力,将上覆水体中的磷转化为钙结合态磷.城区河流沉积物中钙含量的升高,对于河流生态系统磷的迁移转化有重要影响.     

黄河上中游沉积物理化特征及磷赋存形态研究

对黄河上中游10个沉积物样品进行了理化性质及磷赋存形态分析,在此基础上探讨了沉积物各理化性质与磷赋存形态间的相关关系.结果表明,黄河上中游表层沉积物的总磷含量为97.86～129.33 mg·kg^-1,有机质总量为0.11%～1.96%,沉积物中活性态Fe和Al的含量分别为2.02～7.40 mg·g^-1和0.29～0.90 mg·g^-1;颗粒组成以粉砂级为主,主要矿物组成为石英和长石,粘土矿物以伊利石/蒙混层矿物为主,其次是伊利石、绿泥石和高岭石;磷的形态以无机磷为主,钙结合态P的含量为37.61～64.04 mg·kg^-1,是沉积物中的主要赋存形态.沉积物理化性质中阳离子交换量与沉积物中粘粒和粉砂粒总量表现正相关（R²=0.76）;沉积物的有机质总量与沉积物中的无机磷存在一定的线性关系（R²=0.66）;氧化还原敏感态P和金属(水合)氧化物结合态P含量的总和与活性态Fe和Al的(水合)氧化物的含量总和之间有显著的线性关系（R²=0.80）.     

黄河高村至利津河段水体和沉积物中不同形态磷的分布特征

黄河是我国第二大河流,其对营养盐的输送在区域乃至全球范围内扮演着很重要的角色.本研究对黄河高村至利津河段5个站点两季水体和沉积物中不同形态磷的分布特征进行了研究.结果表明,黄河高村至利津河段水体5月处于磷污染状态,5月水体总磷(TP)变化范围为0.05~2.31 mg·L~(-1),9月为0.03~0.1 mg·L~(-1),颗粒态磷(PP)为主要赋存形态,TP与PP呈极显著相关(P0.01),径流量和水体TP与PP显著正相关(P0.05),总溶解性磷(TDP)与溶解性无机磷(DIP)显著负相关(P0.05,P0.01),流量增加对TDP和DIP的稀释作用很明显,但黄河高村至利津河段土壤磷流失仍然很严重.水体悬浮颗粒物(SPM)质量浓度与DIP显著负相关(P0.01),SPM对水体DIP的吸附作用明显;秋季水体高锰酸盐指数较春季高,受有机物污染更严重,水体高锰酸盐指数与DIP质量浓度显著正相关(P0.01).黄河高村至利津河段沉积物两季总磷的含量基本处于未污染水平,沉积物TP 5月变化范围为284.23~569.58 mg·kg~(-1),9月为287.97~355.39 mg·kg~(-1),钙磷(CaP)为无机磷(IP)的主要赋存形态.活性有机磷(L-OP)含量与径流量,水体SPM质量浓度和高锰酸盐指数显著相关(P0.01,P0.05,P0.01),5月利津站点的有机磷(OP)含量明显较高,可能是降雨冲刷流域内矿物开采区导致的,黄河高村至利津河段能源基地生产活动需要密切关注.     

三峡水库湖北段沉积物磷形态及其分布特征

应用淡水沉积物的标准测试程序(SMT)测定了三峡水库湖北段长江干流和4条支流中14个采样点沉积物的总磷、无机磷、有机磷、铁/铝磷和钙磷的含量并对不同形态磷之间进行了相关性分析.结果表明,三峡水库湖北段水体表层沉积物中TP和各种磷的赋存形态存在明显的空间差异,TP含量为361.6～1033.5mg/kg;In-P是沉积物...     

南四湖微山湖区沉积物磷形态分布特征

为了解南四湖污染底泥磷形态分布规律,对南四湖微山湖区0～25 cm沉积物分层进行了磷形态连续提取.结果表明,湖区沉积物中Ex-P、Al-P、Fe-P、Oc-P、Ca-P、De-P和Org-P平均含量分别为5.62、 4.08、 12.25、 13.34、 116.67、 232.36和396.79 mg/kg,不同形态磷含量次序为：Al-P＜Ex-P＜Fe-P＜Oc-P＜Ca-P＜De-P＜Org-P.沉积物中各形态磷含量在垂直方向上呈现明显的规律性,易交换态磷（Ex-P）、铁结合态磷（Fe-P）、闭蓄态磷（Oc-P）、有机磷（Org-P）含量随深度增加而逐渐降低,而铝结合态磷（Al-P）、钙结合态磷（Ca-P）、碎屑磷（De-P）含量则呈逐渐增加趋势.Sum1（Ex-P、Al-P、Fe-P之和）与上覆水PO^3-₄浓度呈显著正相关,其中Fe-P与水体磷酸盐含量关系相对比较密切,其相关系数高达0.72.沉积物磷形态在空间分布上,Oc-P、Ca-P、De-P 等惰性磷的差异性小于Ex-P、Al-P、Fe-P等潜在活性磷,Org-P介于二者之间.     

北黄海与渤海沉积物中磷形态的分布特征

对1998年9月和1999年5月渤海航次和1999年8月北黄海航次所采集的柱状沉积物和表层沉积物样品进行了P形态的六步连续提取分析，分析了各种形态P在表层及垂直方向上的分布特征。并通过对沉积物充空气和N2条件下培养前后各步形态P的测定，认识各步形态P培养前后的变化以及不同的氧化还原环境对各步形态P的影响。结果表明：从渤海到并黄海总P的含量逐步降低。碎屑磷灰石的含量在六步中含量最高，约占50%左右，其次是非活性有机磷，约占20%，其他几步含量较小；充N2培养沉积物样品中碎屑磷灰石的含量要比充空气的低，其他形态的P较充空气培养的略高或相关不大。     

南山湖沉积物磷形态时空分布特征

选取了扎龙湿地南山湖沉积物为研究对象,通过对15个表层沉积样品和1个沉积岩芯柱状样品中磷形态含量的测定,结合沉积物沉积岩芯的年代数据,研究了沉积物中磷的赋存形态、时空分布特征。结果表明:南山湖表层沉积物TP含量平均值为543. 13 mg/kg,OP和Ca-P是TP的主要赋存形态,分别占TP含量的34. 31%、31. 66%;表层沉积物中TP及各形态磷含量均存在明显的空间差异性,整体变化趋势为西北向东南递减,西部明显高于东部,北部高于南部,西部采样点A7区域为磷含量高值区;沉积岩芯磷含量自下而上垂直分布曲线揭示了人类活动对沉积物中磷含量的影响由弱到强的演变过程,TP及潜在可移动磷形态(NH_4Cl-P、Al-P、Fe-P和OP)含量整体呈增加趋势,尤其在L3阶段(2008—2016年)蓄积最明显,而稳定磷形态(Ca-P和Res-P)在L3阶段呈下降趋势,其中Ca-P含量下降明显,表层可释放内源磷含量增加,富营养化生态风险增大,值得当地相关部门重视。     

镜泊湖沉积物各形态磷分布特征及释放贡献

将镜泊湖分为北部湖区、中部湖区、东部湖区、西部湖区、南部湖区共设置23个表层沉积物采样点和10个沉积柱芯采样点,采用The Standards,Measurements and Testing Programme （SMT）法测定沉积物中总磷（TP）、无机磷（IP）、有机磷（OP）、铁/铝结合态磷（NaOH-P）、钙结合态磷（HCl-P）.分析镜泊湖沉积物各形态磷的来源、空间分布特征和对磷释放的贡献.结果表明,镜泊湖湖区沉积物各形态磷有3个主要成分,其中成分1主要代表生活污水和工业废水,主成分2主要代表农业污染,主成分3主要代表碎屑岩、自生磷灰石和含磷矿物质等;镜泊湖沉积物各形态磷的空间分布具有一定的空间差异性,分布特征受镜泊湖水文特征和人类活动影响较大.湖区沉积物各形态磷含量整体而言随深度的增加不同程度的下降;对沉积物不同形态磷的磷释放贡献进行分析,分析表明,镜泊湖各湖区沉积物短时间尺度内以滞留为主,但在长时间尺度下具有一定的释放风险.     

洪泽湖不同湖区表层沉积物中磷的形态和分布特征

采用七步连续提取法对洪泽湖9个不同湖区的表层沉积物中总磷(TP)、有机磷(OP)及各种无机磷(IP)形态进行了分析,结果表明,所测洪泽湖表层沉积物中TP含量范围为630.6～1403.4mg.kg-1,以IP为主,占TP含量的67.7%～83.6%;OP含量占TP含量的16.4%～32.3%。受淮河、濉河河水注入的影响,所研究沉积物中TP、IP和OP含量的最大值均出现在靠近入湖口的临淮乡区。IP分为6种形态磷,即交换态磷(Ex-P)、铝结合磷(Al-P)、铁结合磷(Fe-P)、闭蓄态磷(Oc-P)、自生钙磷(ACa-P)和碎屑钙磷(De-P),其中以De-P为主,其次是Fe-P,分别占TP的25.1%～37.3%和18%～35.5%,Ex-P、ACa-P和Al-P含量相对较低,Oc-P含量最低。Ex-P、Al-P和Fe-P作为洪泽湖表层沉积物中潜在的生物可利用磷,其总量占TP的22.5%～41.7%。相关分析表明,TP与IP之间存在着极显著的相关性,与OP的相关性较差,表明沉积物中TP的含量主要是由IP控制。     

滇池沉积物磷形态的水平分布特征

本文以滇池33个表层沉积物样品为试验材料,采用分级提取的方法逐步提取沉积物中铁磷、铝磷和钙磷,分析沉积物中各磷形态的水平分布特征,结果表明:滇池沉积物总磷浓度的水平分布呈现南北高、中间低的状况,总磷的平均浓度为2 728 mg/kg,局部浓度超过13 000 mg/kg;铁磷、铝磷含量相对较低,不足30%,钙磷和有机磷含量较高,占70%以上;H+浓度影响活性磷的状态,与沉积物铁铝磷显著相关;铁铝磷作为总磷的重要组成部分与总磷显著相关(R=0.701,p0.01)。     

黄河干流表层沉积物铁形态的分布特征及相关性分析

应用颗粒物中铁的连续浸提技术研究了黄河干流表层沉积物中铁形态的分布特征及相关性,研究结果表明:表层沉积物中总铁(∑Fe)含量范围在14.01~30.98g/kg,最小值和最大值分别出现在黄河柳林段(H13)和渤海近海(H21);各形态铁中以残渣态(Fe-6)含量最高,占∑Fe比率92.55%~98.44%,有效态铁(BFe)含量仅占1.56%~6.98%,与∑Fe呈现显著正相关,并且三者含量高低沿程变化趋势一致;有机质(OM)与BFe、铁锰氧化物态铁(Fe-4)呈现显著正相关系,BFe与Fe-4呈现极显著正相关系,说明BFe含量主要受Fe-4和有机质的控制;黄河水体总颗粒物(TPM)浓度增高,如黄河中游大禹渡段H15和三门峡段H17,表层沉积物∑Fe与Fe-1含量高,TPM浓度降低,如黄河上游乌海段H7和三盛公段H8,表层沉积物∑Fe与Fe-1含量低,说明黄河流域广泛的人工筑坝,导致水体TPM浓度改变,对黄河铁循环产生了不可忽视的影响.     

三峡水库沉积物不同赋存形态磷的时空分布

为了认识三峡水库沉积物磷的赋存状况,利用磷形态标准测试程序SMT法对干流和三条代表性支流(香溪河、大宁河、小江)的柱状沉积物进行了总磷(TP)、无机磷(IP)、有机磷(OP)、铁/铝磷(Fe/Al-P)、钙磷(Ca-P)的测定,结果表明干流沉积物TP含量为781~1026 mg·kg-1,支流沉积物TP含量为382~1085 mg·kg-1.TP主要由IP组成,OP所占比例较低;IP主要由Ca-P组成,Fe/Al-P所占比例较低.干流TP含量空间差异不显著,但各赋存形态磷的含量普遍高于支流,支流中香溪河磷含量高于大宁河和小江.垂直方向上各赋存形态磷含量在不同沉积深度没有明显规律;TP、IP、Ca-P三者变化趋势较一致,主要受Ca-P含量的影响.鉴于支流的独特水文条件,相比于干流,更应警惕支流沉积物磷的释放风险及其对水体的环境化学效应.     

黄河中游泥沙对铜离子的吸持行为研究

以黄河中游泥沙和重金属Cu为研究对象，通过等温吸持实验和Tessier形态提取实验，研究了黄河中游泥沙在含量较高的条件下对铜离子的吸持特性．结果表明：黄河中游泥沙具有很强的吸持铜的能力．体系pH和泥沙理化性质对吸持具有强烈影响：当铜浓度较低时，pH是控制吸持的主要因素，不同泥沙对铜的吸持率均达到99％，泥沙吸持的空间差异很小；当铜浓度较高时，泥沙理化性质是使黄河中游泥沙吸持表现出空间差异的重要因素，碳酸盐是主要影响组份；在泥沙含量较高的条件下，单位吸持量随泥沙含量变化的规律符合“泥沙效应”规律，但吸持容量随泥沙含量升高而升高，这与泥沙含量升高导致体系pH升高有关。     

黄河入海口沉积物脂肪烃的分布特征及源解析

为探讨黄河流域生态环境变化对莱州湾生态环境的影响,本研究分析测试了黄河入海口70 cm沉积物柱状样的总有机质参数、脂肪烃组成及含量。结果表明：1968年前,黄河入海口沉积物中有机质含量较低,陆源高等植物源有机质和人类活动源石油烃在沉积物有机质中的占比都较低,藻类、细菌源有机质为沉积物有机质的主要来源;1968-2001年,黄河入海口沉积物中有机质含量逐年增高,沉积物中陆源有机质和人类活动源石油烃含量都呈增长趋势;2001-2010年,黄河入海口沉积物中有机质含量较低,其中,藻类、细菌源有机质占比增大,人类活动源的石油烃污染仍然明显;2010年后,黄河入海口沉积物中有机质含量又呈增高趋势,且沉积物中陆源有机质和人类活动源石油烃含量也呈增长趋势。综上所述,黄河入海口区域有机质污染程度较轻,沉积物有机质呈自然源和人类活动源混合输入特征,其中,人类活动源石油烃是该区域有机质污染的主要来源。     

黄河口湿地表层沉积物中磷赋存形态的分析

于2009年4月在黄河口湿地采集表层沉积物,利用改进后的SEDEX方法对沉积物样品进行了磷形态的分析.结果表明,表层沉积物中总磷含量变化范围为12.12~25.37μmol·g-1,平均值为20.70μmol·g-1,其中自生磷灰石磷和碎屑磷灰石磷为表层沉积物中磷的主要赋存形式.中值粒径与各形态磷含量密切相关,弱吸附态磷、自生磷灰石磷、活性有机磷含量与中值粒径呈显著负相关关系;碎屑磷灰石磷含量与中值粒径呈显著正相关关系.有机质含量影响各形态磷在沉积物中含量,弱吸附态磷、活性有机磷、自生磷灰石磷含量均随TOC含量增加而升高.包括弱吸附态磷、活性有机磷和铁结合态磷在内的生物可利用磷含量变化为1.15~6.74μmol·g-1,平均值为4.27μmol·g-1,占总磷的摩尔分数为6.35%~30.4%.     

太湖不同湖区沉积物磷形态变化分析

采用SMT法于2009年11月对太湖北部湖区梅梁湾(T1)、竺山湾(T2)、太湖西部(T3)、太湖南部(T4)、太湖东部(T5)及湖心区(T6)沉积物30cm深度上不同磷形态进行分析,结果表明,太湖不同营养水平湖区不同磷形态含量变化明显,北部竺山湾及太湖西部富营养化明显, NaOH-P含量明显高于其他湖区,占TP比例总体为T2 > T1 > T3 > T4、T5、T6.反映太湖北部及西部受人为污染源输入影响严重. HCl-P则表现为太湖北部及西北部含量总体低于太湖南部\东部,占TP比例总体为T4 > T5 > T6 > T1、T3 > T2. OP随深度至约15cm迅速降低,和太湖较强的矿化作用有关系. 同NaOH-P一样, TP表现出太湖北部及西北部含量高于其他湖区的总体趋势,反映了太湖北部和西北部湖区特别是竺山湾富营养化高于其他湖区.     

Characteristics and distribution of phosphorus in surface sediments of a shallow lake

Phosphorus ( P ) in sediments plays an important role in shallow lake ecosystems and has a major effect on the lake environment. The mobility and bioavailability of P primarily depend on the contents of different P forms, which in turn depend on the sedimentary environment.Here, sediment samples from Baiyangdian (BYD) lake were collected and measured by the Standards, Measurements, and Testing procedure and Phosphorus-31 nuclear magnetic resonance spectroscopy (31P NMR) to characterize different P forms and their relationships with sediment physicochemical properties. The P content in the sediments varied in different areas and had haracteristics indicative of exogenous river input. Inorganic P (334–916 mg/kg) was the dominant form of P . The 31P NMR results demonstrated that orthophosphate monoesters (16–110 mg/kg), which may be a source of P when redox conditions change, was the dominant form of organic P (20–305 mg/kg). The distribution of P forms in each region varied greatly because of the effects of anthropogenic activities, and the regions affected by exogenous river input had a higher content of P and a higher risk of P release. Principal component analysis indicated that P bound to Fe, Al, and Mn oxides and hydroxides (NaOH-P) and organic P were mainly derived from industrial and agricultural pollution, respectively. Redundancy analysis indicated that increases in pH lead to the release of NaOH-P. Organic matter plays an important role in the organic P biogeochemical cycle, as it acts as a sink and source of organic P .     

Adsorption and partition of benzo(a)pyrene on sediments with different particle sizes from the Yellow River

Experiments have been carried out to study the sorption of Benzo(a)pyrene(Bap) on sediment particles from the Yellow River using a batch equilibration technique. Effects of particle size on the adsorption and partition of Bap were investigated with the particle content of 3 g/L. Several significant results were obtained from the study. (1) Isotherms of Bap could be fitted with the dual adsorption-partition model under different particle sizes, and the measured value of the adsorption and partition was in agreement with the theoretical value of the dual adsorption-partition model. (2) When the particle diameter was d ⩾ 0.025 mm, the adsorption was predominant in the sorption of Bap, which accounted for 68.7%–82.4% of the sorption. For the particles with the size of 0.007 mm⩽d<0.025 mm, the adsorption was predominant when the equilibrium concentration of Bap was 0–8.87 μg/L in the water phase; and the partition was predominant when the equilibrium concentration of Bap was higher than 8.87 μg/L in the water phase. When the particle diameter was d<0.007 mm, the partition was predominant. (3) On the point of particle size, the contribution of adsorption to sorption followed the order: “d⩾0.025 mm”>“0.007 mm ⩽d<0.025 mm” >“d<0.007 mm”. (4) The partition coefficients of Bap in solids with different particle sizes were linearly correlated with the organic content, and the K _oc of Bap was about 1.26 × 10⁵ (L/kg). Translated from Acta Scientiae Circumstantiae, 2006, 26(2): 269–274 [译自: 环境科学学报]