生源要素磷(P)在天然沉积物-水界面上的吸附与分配

来源 :中国科学院生态环境研究中心 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yjn511
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本文所选的6个采样点基本上覆盖了该湖的主要水体区域,尤其是T1、T2和T4采样点分别代表着重富营养化、富营养化和中富营养化的太湖典型营养状态。分别用AAS和ICP-AES法对6个沉积物样品中的金属总含量,特别是活性态金属含量进行了定量分析,发现活性态Fe和Al具有较高的含量。为了了解沉积物的吸附特性,本文以T1、T2和T4三个沉积物为例,用碱饱和酸量反滴定法对其表面结合位进行了滴定分析和定量计算,发现表面结合位总量具有明显的大小顺序:T1>T2>>T4。 采用逐级提取法对6个沉积物样品中的P形态进行了分析。将无机态P分为NaOH-P、BD-P、HCl-P和NH4Cl-P四个部分,以6个样品的平均值计算,这4种形态P含量的大小顺序为:NaOH-P>BD-P>HCl-P>NH4Cl-P。线性回归分析结果表明,在所考察的6个太湖沉积物样品中活性态Fe与BD-P的含量有着明显的线性关系;同时,BD-P和NaOH-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也具有明显的线性关系。将生物可用态P定义为NH4Cl-P、NaOH-P和BD-P含量的总和。研究发现,在所研究的太湖沉积物中50%以上的无机态P具有生物可用性。 从经典的Langmuir吸附等温线模型出发,推导出适合描述P在已有P污染的沉积物上吸附定量数学模型,并用此模型对P在6个太湖沉积物样品上吸附实验数据进行了拟合。拟合结果得到最大吸附容量(PAC),Langmuir吸附平衡常数(k)。利用所得的拟合参数通过公式计算方法得到原有易交换态P(NAP),临界磷平衡浓度(EPC0),以及固-液分配系数Kp值。最后通过线性回归数据分析方法发现分配系数Kp,吸附容量PAC都与沉积物中活性态Fe和Al含量呈良好的线性关系。 本文在较宽的pH值范围考察了其对P吸附的影响:当pH<pHa时,pH值对吸附产生正影响;当pH>pHb时,pH值对吸附产生负影响;当pHa<pH<pHb时,P的吸附量较大,且维持在一个较高的水平上。而在此pH值区间内,H2PO4-是磷酸的优势存在形态,所以H2PO4-被认为是优势吸附形态。Zeta电位对P吸附没有显著的影响;ORP会对P在沉积物上的吸附产生明显的影响,但是ORP并不能控制P吸附的全过程。盐度对吸附具有正影响,粒度具有负影响,固体浓度效应在较高的P平衡浓度下才明显地表现出来。 P的吸附可逆性实验结果表明,P在太湖沉积物上的吸附具有较好的可逆性。这种可逆性在很大程度上会加速了P在湖泊水体的循环,也使沉积物对上覆水体中P浓度的变化具有较快的响应,使之及时得到调节,最终使湖泊水体的富营化易于发生和发展,从而也增加了湖泊水体富营养化自我恢复的难度。
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