湖泊沉积物对磷的吸附特征及其吸附热力学参数

在模拟条件下研究了属于不同营养水平的3个沉积物吸附磷等温线、动力学和热力学参数,比较了不同沉积物吸附磷的差别。结论如下:（1）在本研究条件下,五里湖沉积物吸附磷的Qmax、K、NAP和EPC0均高于东太湖和贡湖沉积物,而m却较低。东太湖和贡湖沉积物与其上覆水间基本保持磷吸附-解吸动态平衡状态,五里湖沉积物有向上覆水释放磷的趋势;（2）沉积物吸附磷主要发生在0⁰.5h之内,此时间段吸附速率为贡湖沉积物与东太湖沉积物相差不大,均高于五里湖沉积物;（3）温度对五里湖沉积物吸附磷影响相对较小,而对贡湖和东太湖沉积物影响较大。     

洪泽湖不同湖区表层沉积物对磷的吸附特征

研究了洪泽湖9 个湖区表层沉积物对磷的吸附行为和沉积物对磷的吸附/解吸平衡质量浓度, 并分析了沉积物理化性质与磷吸附特征参数的关系。结果表明, 在低磷浓度条件下(0~1 mg/L), 沉积物对磷的最大吸附量为50.67~85.17 mg/kg, 沉积物在磷酸盐初始质量浓度较低时都存在负吸附(释放)现象。各湖区沉积物的吸附/解吸平衡磷浓度(EPC0) 范围为0.06~0.11mg/L, 均小于其上覆水中磷的含量, 沉积物对其上覆水中的磷表现为吸附作用。沉积物最大磷吸附量(Q_max)、本底吸附态磷量(NAP) 和总最大吸附磷量(TQ_max) 与沉积物中活性铁和活性铝的含量显著正相关, 与沉积物中总磷、无机磷、有机磷和有机质的含量相关性不显著。吸附/解吸平衡浓度(EPC₀) 与沉积物各理化参数之间没有表现出显著相关性。     

芦苇湿地根孔系统特征及其磷去除机理研究

为探明湿地根孔的分布特征及其磷去除机理,于2008年4～7月调查了白洋淀排污河--府河沿岸芦苇(Phragmites australis)湿地中根孔的分布,并研究了根孔系统中3种典型介质对磷的吸附特点.调查发现,排污河沿岸苇地剖面上死根孔数目约占40%,根孔的存在大大增加了交错带土壤的导水速率和水/土接触的有效面积.野外剖面清查发现,死根孔内部常存在着湿润而松软的颗粒填充物,由于交错带与周边水体的间歇性水文交换过程,湿地基质中存在明显的红棕色氧化性土壤.试验表明,根孔内部填充物、湿地氧化性基质土和湿地基质土3种典型介质对磷都有很高的吸附容量,而湿地基质和根孔内部不同的水流条件明显影响其物理化学性质和吸附性质.湿地氧化性基质土、湿地基质土和根孔内部填充物的最大磷吸附量分别为1 186.0 mg/kg、714.6 mg/kg和650.1 mg/kg.从吸附平衡浓度(EPC0)来看,三者无显著差别,均在0.025 mg/L左右,表明这3种介质可以吸附较低浓度的磷.而更接近田间条件的动态吸附试验中,饱和磷吸附量分别为:湿地氧化性基质土约320 mg/kg,湿地基质土约200 mg/kg,根孔内部填充物约140 mg/kg.根孔内部填充物吸附的磷较之二种基质土更容易解吸.以上结果说明,芦苇湿地根区3种典型介质均有较高的磷吸附容量,根孔内部填充物吸附能力低于湿地基质土壤,但错综复杂的根孔系统增加了吸附表面积,使水分和土壤充分接触,从而保持了根孔系统良好的磷去除效果.     

铜绿微囊藻污染下滇池草海表层沉积物中各形态磷的含量

通过设置3种浓度的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)污染的模拟实验,研究滇池草海表层(0～20 cm深度)沉积物中各形态磷含量的变化规律。研究结果表明,在低、中和高浓度铜绿微囊藻污染下,表层沉积物中的平均全磷质量比分别为1 245.61 mg/kg、1 241.04 mg/kg和1 230.80 mg/kg;在中浓度铜绿微囊藻污染下,表层沉积物中的有机磷和钙结合态磷质量比分别由实验开始时的560.05 mg/kg和558.39 mg/kg降至实验结束时的420.96mg/kg和510.98 mg/kg,铁结合态磷和铝结合态磷质量比分别由实验开始时的66.07 mg/kg和175.24 mg/kg增至实验结束时的86.21 mg/kg和188.06 mg/kg,说明铜绿微囊藻浓度增大会促进表层沉积物中内源磷的释放。在中、高浓度铜绿微囊藻污染下,表层沉积物中的全磷含量分别与钙结合态磷含量和有机磷含量显著正相关,钙结合态磷和有机磷是表层沉积物中全磷内源负荷的主要磷形态。在高浓度铜绿微囊藻污染下,叶绿素a含量与铝结合态磷含量显著相关,铝结合态磷是对叶绿素a含量增加贡献最大的磷形态。控制表层沉积物内源磷中钙结合态磷和有机磷的释放,降低铜绿微囊藻对沉积物铝结合态磷的吸收,是减少蓝藻暴发的有效途径。     

北部湾北部滨海湿地水体和表层沉积物中营养元素分布与污染评价

2009年4～5月,对北部湾北部滨海湿地水体和表层沉积物进行了取样调查,研究水体中营养盐和表层沉积物中碳、氮和磷元素含量、分布及其影响因素,并在此基础上评价了滨海湿地水体富营养化水平和表层沉积物的污染状况.研究区水体中的溶解无机氮(dissolved inorganic nitrogen,DIN)、活性磷酸盐PO43-—P和化学需氧量(CODMn)平均含量分别为(211.84±37.44) μg/L、(11.01±12.11) μg/L和(0.92±0.32) mg/L;表层沉积物中总氮(TN)、总磷(TP)和总有机碳(TOC)的平均含量分别为(373±355) μg/g、(232.28±157.34) μg/g和(0.45±0.46)％.北部湾北部滨海湿地水体中的DIN含量和PO43-—P含量在茅尾海和廉州湾东部西场海区都很高,且水体富营养化比较严重,大规模的海水养殖可能是造成该现象的主要原因.研究区水体中CODMn含量空间分布呈近岸高、远岸低的特征.研究区铁山港顶部、南流江口、大风江口、钦江和茅岭江口较细的表层沉积物中的TN、TP和TOC含量较高.研究区表层沉积物的TOC/TN值分布表明,钦江口、钦州港区、防城港、企沙港区和珍珠湾东北部的沉积物有机质含量受到了强烈的陆源影响.根据加拿大安大略省环境质量评价标准,除了钦州湾顶部的龙门港区、大风江口中部和铁山港顶部西北角一小部分区域的表层沉积物中的TOC、TN和TP含量分别略高于1％、550μg/g和600μg/g,已被明显污染,而处于最低级别或严重危害级别,会对部分底栖生物产生影响外,其他绝大部分区域都属安全级别,为清洁或部分已被轻微污染.     

闽江福州段湿地沉积物中各形态磷的分布特征及其影响因素

为了明确闽江福州段湿地沉积物中磷赋存形态的变化特征及其影响因素,于2019年10月18日,在闽江福州段河岸带和河口区不同类型的湿地中,采集0～10 cm深度的沉积物样品,测定不同形态磷含量并分析其分布特征,采用相关分析法,分析影响不同形态磷分布的因素。研究结果表明,闽江福州段河口区沉积物中铁铝磷、钙磷、无机磷和全磷含量相对最大,城市河段和淡水河段沉积物中各形态磷含量依次减小;河口区[(152.19±100.34) mg/kg]和淡水河段[(152.32±177.29) mg/kg]有机磷含量相对较大,而城市河段[(132.49±113.77) mg/kg]的较小;水产养殖塘沉积物中的铁铝磷[(417.65±328.38) mg/kg]、无机磷[(562.52±361.40) mg/kg]、有机磷[(196.04±101.26) mg/kg]和全磷[(758.56±421.91) mg/kg]含量相对最大,而淤泥质海滩[(213.70±79.24) mg/kg]、水产养殖塘[(183.48±94.34) mg/kg]和潮间盐水沼泽[(167.10±30.74) mg/kg]的钙磷含量相对...     

淮南潘一矿塌陷水域沉积物磷吸附特征分析

本文选取淮南潘一矿—20年左右的塌陷水域为研究对象,研究区域水化学环境对沉积物磷吸附特征的影响。以纯水(Pure water)体系及弱碱性NaHCO3体系为参照,研究NaHCO3+CaCl2综合体系下磷的吸附特征,并分析了磷赋存形态、有机质环境、铁氧化物和粘土含量等对吸附特征参数的影响。研究结果表明,水化学条件对沉积物P吸附特征具有重要影响,对比纯水组,弱碱性(NaHCO3组)环境对磷的吸附具有减弱作用,而Ca2+离子的存在能显著增强沉积物对磷的吸附,同时泥质湖相沉积—淹水土层二元结构也会导致磷吸附特征的差异。     

沙漠颗粒物对磷酸盐的吸附动力学研究

研究了乌兰布和沙漠和库布齐沙漠颗粒物在黄河水体中对磷酸盐(P)的吸附动力学及其影响因素和吸附/解吸平衡质量浓度(EPC0值)。结果表明：①不同沙漠颗粒物对P的吸附能力各不相同,但吸附速率均在前 8 h内较快,以后逐渐趋缓,在48 h时基本达到吸附平衡。磷初始浓度和颗粒物浓度均对颗粒物吸附P有一定影响;②颗粒物对P的吸附过程均符合准二级吸附动力学模型及Weber-Morris扩散方程,吸附过程主要由P在颗粒物内的扩散过程控制;③入河沙漠颗粒物在黄河水体中对P的吸附过程存在一个吸附/解吸平衡点,该点对应的不同颗粒物对P的EPC0值为0.010~0.042 mg·L-1,且其值均大于相应黄河水体中的P浓度,说明沙漠颗粒物入河后有向水体释磷的趋势。     

云南保山西庄河流域森林土壤磷吸附特性

本实验测定了云南省保山地区西庄河流域几种森林土壤对磷的等温吸附。实验结果表明，供试土壤对磷的吸附很的拟合了Langmuir等温吸附曲线。土壤母质对磷的吸附影响很大，磷吸附量依次是页岩＞石灰岩＞砂岩。土壤中铁、铝含量是影响磷吸附量遥最重要和最直接的因素，其它土壤特性也通过影响铁、铝的含量或者铁铝氧化物的活性而间接影响土壤的磷吸附量。相关分析表明，供试土壤磷饱和吸附量与活性Fe^3 、Al^3 、全氧、有机质含量分别呈正相关，其相关系数分别是0．6215、0．6853、0．6855和0．6819；而与土壤pH、Ca62 含量、交换性盐基离子含量和直离子饱和度呈负相关，其相关系分别是－0．7366、－0．6802、－0．6383和－0．8730，都达到了1％的显著水平。     

经三氯化铁改性的沸石除磷效果

为提高沸石填料的除磷效果,用Fe Cl3沉积法,改性粒径为10~20目的天然沸石,研究沸石的最佳改性条件,以及反应时间、进水磷浓度和沸石投加量等对除磷效果的影响。研究结果表明,经Fe Cl3改性的沸石的除磷率是天然沸石的6.2~12.8倍,最佳改性摩尔质量浓度为3.5 mol/L;当进水磷质量浓度为10 mg/L时,改性沸石最佳投加浓度为0.1 g/m L,其除磷率随着时间增加而增大,在8 h后趋于稳定;随着进水磷浓度的增大,改性后的沸石的吸附速率和吸附容量增大,其吸附速率符合班厄姆公式;改性沸石等温吸附过程符合Freundlich方程(R20.988)和Langmuir方程(Qm=0.275 6 mg/g,R20.988)。     

松花江冰封期江水和沉积物中汞形态研究

2005年12月中、下旬对松花江哈达湾至佳木斯江段冰封期江水和沉积物进行了采样与分析。结果表明,江水总汞质量浓度为29.74~136.88 ng/L,均值为50.21 ng/L,以悬浮颗粒态为主(53.38%~85.99%)。沉积物总汞的质量分数介于0.013~1.543 mg/kg之间,与铁、锰和有机碳含量呈显著正相关;运用连续化学浸提法,对哨口至松原江段沉积物汞的形态进行了分析,沉积物汞主要以碱溶态、强有机质结合态和残渣态存在,可交换态和盐酸溶态汞的比例较小,仅占总汞的0.91%~33.7%。研究发现,沉积物再悬浮作用是影响松花江冰封期江水悬浮颗粒态汞及总汞空间分布的主要因子,沉积物汞释放是一个缓慢长期的过程。     

北极楚科奇海地区沉积物生源物质的来源和分布

对2003年7月-9月第二次北极科学考察期间在楚科奇海及其邻近海域所采集四个站位的沉积物柱状样的生源物质含量进行分析,并对沉积物TC、TOC、TN和TP的空间分布和垂直剖面分布进行讨论。四个站位的TC含量为0.89%-2.17%,TN含量为0.24-1.66mg/g,TP含量为0.15-0.96mg/g,其中C21、S11和M07的总碳中均以有机碳为主,分析结果证实了楚科奇海区是一个高效的有机碳“汇”区的结论。四个站位的有机质主要来源于海洋,其中P24站和M07站的TN随着TOC增加而增加,两者呈极显著的正相关关系,说明这两个站位所在区域的沉积物中氮和有机碳之间的关系密切,氮主要以有机氮形式存在。     

九寨沟箭竹海沉积物中BSi含量及其环境指示意义

通过对九寨沟箭竹海沉积物样品中生物硅( BSi)含量的分析,讨论箭竹海沉积物中BSi含量与总有机碳(TOC)及粒度的关系,进而探讨BSi含量反映自然和人类因素对湖泊水体和沉积物的影响.箭竹海沉积物中BSi含量介于5.5～ 15.8 mg/g之间,BSi含量与TOC呈显著正相关关系.BSi含量还较显著地受到粒度影响,较细颗粒沉积物对BSi有较强的吸附作用.箭竹海沉积物中BSi含量变化与气温波动关系不密切,主要反映了森林砍伐和旅游开发等人类活动对湖泊水体和沉积物的影响.     

Adsorption-desorption of phosphate and its availability in the sediment of a saline lake (Fuente de Piedra,southern Spain)

Seasonal changes of soluble reactive phosphorus concentrations in sediments of Fuente de Piedra, a saline lake, have been observed and linked to salinity changes. Phosphate availability in sediments was studied in the laboratory under different salinities, from 10 to 70 g L⁻¹. Changes in adsorption of dissolved phosphate appear to be controlled by salinity variations. The adsorption coefficient increases with salinity and the amount of phosphorus adsorbed ranged between 10 and 30 per cent of the total. Salinity-modulated adsorption is proposed as the primary mechanism explaining the seasonal dynamics of phosphorus in this saline lake and its effects on progressive eutrophication.     

Paleoecological evidence of major declines in total organic carbon concentrations since the nineteenth century in four nemoboreal lakes

A decade of widespread increases in surface water concentrations of total organic carbon (TOC) in some regions has raised questions about longer term patterns in this important constituent of water chemistry. This study uses near-infrared spectroscopy (NIRS) to infer lake water TOC far beyond the decade or two of observational data generally available. An expanded calibration dataset of 140 lakes across Sweden covering a TOC gradient from 0.7 to 24.7 mg L⁻¹ was used to establish a relationship between the NIRS signal from surface sediments (0–0.5 cm) and the TOC concentration of the water mass. Internal cross-validation of the model resulted in an R ² of 0.72 with a root mean squared error of calibration (RMSECV) of 2.6 mg L⁻¹. The TOC concentrations reconstructed from surface sediments in four Swedish lakes were typically within the range of concentrations observed in the monitoring data during the period represented by each sediment layer. TOC reconstructions from the full sediment cores of four lakes indicated that TOC concentrations were approximately twice as high a century ago.     

Fourier-transform Infrared Spectroscopy (FTIRS), a New Method to Infer Past Changes in Tree-line Position and TOC using Lake Sediment

This study tests the hypothesis that Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIRS) of lake sediments can be used to infer past changes in tree-line position and total organic carbon (TOC) content of lake water. A training set of 100 lakes from northern Sweden spanning a broad altitudinal and TOC gradient from 0.7 to 14.9 mg/l was used to assess whether vegetation zones and TOC can be modelled from FTIR spectra of surface sediments (0–1 cm) using principal component analysis (PCA) and partial least squares (PLS) regression. Preliminary results show that FTIRS of lake sediments can be used to reconstruct past changes in tree line and the TOC content of lake water, which is hardly surprising since FTIRS registers the properties of organic and minerogenic material derived from the water mass and the drainage area. The FTIRS model for TOC gives a root mean squared error (RMSECV) of calibration of 1.4 mg/l (10% of the gradient) assessed by internal cross-validation (CV) yielding an R_cv² of 0.64. This should be compared with a near-infrared spectroscopy (NIRS) and diatom transfer function for TOC from the same set of lakes, which have a R_cv² of 0.61 and 0.31, and RMSECV of 1.6 and 2.3 mg/l, respectively. The FTIRS-TOC model was applied to a Holocene sediment core from a tree-line lake and the results show similar trends as inferences from NIRS and pollen from the same core. Overall, the results indicate that changes in FTIR spectra from lake sediments reflect differences in catchment vegetation and TOC, and that FTIRS-models based on surface-sediment samples can be applied to sediment cores for retrospective analysis.