土壤和沉积物中元素的化学形态及其顺序提取法

介绍了形态分析的概念和化学形态分析方法,探讨了广泛应用于土壤、沉积物重金属形态分析中的Tessier和BCR顺序提取方案及其异同,综述了顺序提取方法在地球化学、环境科学、农业科学等方面的应用及中国相关标准物质的研制现状。     

云南安宁磷矿区水系沉积物磷赋存形态及分布特征

磷污染是水污染的重要组成部分,因其可造成水体富营养化、水质下降,从而引起人们的广泛关注。研究沉积物中不同磷赋存形态及其分布特征有助于了解沉积物中磷的行为特征及迁移能力,从而为水体富营养化防治提供支撑。磷矿的开采、冶炼对矿区内水资源环境可能产生严重影响,本文以安宁磷矿区内河流、水库为研究区域,分析了不同水系沉积物磷元素赋存形态及分布特征,并对其生态风险进行评估。采用X射线荧光光谱法测定研究区水系沉积物总磷（TP）含量,并基于顺序提取及Hupfer改进的磷形态分析方法,将研究区各水系沉积物中磷分为弱吸附态磷（NH4Cl-P）、可还原态磷（BD-P）、金属氧化物结合态磷（NaOH-P）、钙结合态磷（Ca-P）、残渣态磷（Res-P）等5种形态,采用单因子污染指数法对其进行生态风险评估。结果表明：研究区水系沉积物样品中TP含量范围为567.6~48115.5mg/kg,NH4Cl-P含量范围为0.07~115.2mg/kg,BD-P含量范围为8.84~802.5mg/kg,NaOH-P含量范围为21.3~3129.5mg/kg, Ca-P含量范围为12~45098mg/kg,Res-P含量范围为28.5~515.4mg/kg。研究区各水系沉积物样品磷形态具有相似的分布特征,即磷主要以Ca-P和NaOH-P形态存在,其他磷形态的相对含量大小顺序为NH4Cl-P     

水环境中磷的赋存形态及其分析方法研究进展

文章归纳总结了近年来国内外在水环境中磷的赋存形态这一领域的研究进展,着重介绍了水体和沉积物中磷赋存形态的分类、不同形态磷的前处理及其提取、分析测定方法,概括了其研究现状,并对以后的发展趋势作了展望。这对于深入揭示水环境中磷的赋存形态及其环境与生物地球化学循环有着重要的指导意义。     

南四湖及主要入湖河流沉积物中磷的赋存形态研究

应用沉积物磷形态SMT提取方法,分析了南四湖及主要入湖河流丰水季节表层沉积物、独山湖及微山湖区沉积岩芯中磷的含量及形态组成变化,研究了磷的埋藏演化过程与人为污染特征.结果表明,老运河表层沉积物中磷的含量最高,为13068.3 mg/kg,以OP及NaOH-P为主,其富集系数分别为6.5和9.0,主要是与来自济宁市的废水污染有关.其余表层沉积物以HCl-P为主;受人为污染的影响,NaOH-P、OP产生一定程度的富集,其富集系数分别为1.0.3.7、1.3～6.0;部分沉积物中高含量的有机质加重了OP的富集.独山湖及微山湖沉积岩芯中以HCl-P和OP为主;20世纪60年代末期以来,随着湖泊生产力的提高及早期成岩过程中有机质的矿化分解,独山湖及微山湖沉积岩芯中TOC含量自下而上呈指数增加,这也导致了沉积物中OP的增加;独山湖及微山湖沉积岩芯6～0 cm和5～0 cm较高的OP及NaOH-P含量,指示了20世纪80年代中期以来磷的人为污染过程.     

密云水库沉积物中磷的形态和分布特征

采用连续提取化学分析技术，对密云水库的柱状沉积物和表层沉积物样品进行了磷形态的提取分析，研究了各种形态磷在表层及垂立方向上的分布特征。分析结果表明，密云水库沉积物中以无机磷为主，有机磷次之，无机磷占总磷的76．88％。95．09％。沉积物中总磷及其不同形态无机磷在垂直方向上的分布变化规律为：总磷、可溶态磷含量随深度增加而降低，Ca—P合量随深度增加而增加，Al—P和闭蓄态磷变化幅度不大，Fe—P、有机磷的垂直方向变化情况较复杂。潮、白河流域总磷与各形态磷在表层及垂直方向上的分布差异在一定程度上反映出近年来水库所受上游流域工业活动和人为污染的影响情况。     

红枫湖、百花湖沉积物中磷的存在形态研究

湖泊沉积物中磷存在形态,是理解湖泊系统中磷的生物地球化学循环的重要方面,对研究湖泊富营养化等环境问题具有重要意义。本次工作中,采用连续提取化学分析技术,对红枫－百花尖沉积物中磷的存在形态及其剖面变化进行了研究,磷的存在形态包括：吸附态磷（Ｌｏｓｅｌｙ ｓｏｒｂｅｄＰ）、铁结合态磷（Ｆｅ－ｂｏｕｎｄ Ｐ）、钙结合态磷（Ｃａ－ｂｏｕｎｄ Ｐ）、矿物晶格中结合力强的残留态磷（Ｄｅｔｒｉａｌ－Ｐ）和有机态     

超声与振荡提取沉积物中松散结合态磷的比较

用超声技术提取沉积物样品中松散结合态磷,并与振荡提取结果进行比较。结果表明,超声提取结果与振荡提取结果大致相当。超声提取耗时短,操作简单易行,测试结果精密度为3.8%(RSD,n=7),可以替代振荡方法提取沉积物中的松散结合态磷。     

浅水湖泊沉积物中磷的地球化学特征

对太湖不同污染状况和生态系统状况的湖区沉积物中磷的地球化学形态及其分布进行了研究。结果发现,沉积物的理化性质和磷的化学形态一般都在表层下深5～15cm发生明显的转折;草型湖区、藻型湖区、开阔湖面的大湖区沉积物的理化性质、间隙水中的磷浓度及沉积物中磷的形态存在较大的差异。东太湖沉积物间隙水磷浓度和交换态磷含量都显著低于其他湖区;风浪扰动相对剧烈的开阔湖面湖区沉积物中磷的沉积规律也不同于梅梁湾藻型湖区和东太湖草型湖区。研究表明,浅水湖泊中水生生物状况、风浪扰动状况对沉积物中磷的地球化学行为有至关重要的影响。     

湖泊沉积物中三种磷提取方法比较

水体沉积物中磷的分级提取没有统一的方法,大多数的提取方法只对沉积物中无机磷(IP)进行了研究,有机磷(OP)是作为一个整体被研究,OP的形态尚不清楚。文章探讨了SMT法、Ivanoff法和Golterman法三种方法对湖泊沉积物中磷形态提取的特征,分析了各方法应用于IP和OP形态提取的联系和差别。结果表明SMT法提取的钙磷(Ca-P)是Golterman法提取Ca-P的16倍,Golerman法提取的铁铝结合态磷(Fe/Al-P)是SMT法提取的近3倍。从OP提取结果来看,Goterlman法>Ivanoff法>SMT法,Golterman法和Ivanoff法提取的酸可提取有机磷相差较大,其他形态OP含量则相当。研究结果对于沉积物磷形态分析提取方法的合理选择具有指导意义。     

长江河田及其上海岸带水体沉积物中磷的存在形态

讨论了磷的５种存在形态及其分布规律。河口及岸带水体沉积物中磷主要是以有机磷（ＯＰ）和无机磷（ＩＰ）形式存在的,有机磷是有机质的组成部分,无机磷又可分为可溶性磷（ＤＰ）、铁结合磷（Ｆｅ－Ｐ）、铝结合磷（Ａｌ－Ｐ）、铝结合磷（Ａｌ－Ｐ）、钙结合磷（Ｃａ－Ｐ）。研究发现,沉积物中总磷含量水平在６９２．７９～１５７０．９９μｇ／ｇ之间,无机磷含量在２２０．０２～９２８．３３μｇ／ｇ之间,占总磷含量的３１．８％～６０．５～,而有机磷含量在３９４．８９～６４２．６６μｇ／ｇ之间,为总磷含量的３９．５％～６８．２％。在分析水体喾物中各形态磷的含量和变化的基础上,对磷在时空上的变化,与有机碳、总氮的关系以及污水输入影响等进行了初步的论述,并提出沉积物中铁结合磷（Ｆｅ－Ｐ）和铝结合磷（Ａｌ－Ｐ）可作为判断污染的指标之一。     

湖泊沉积物中磷形态标准物质研制

水体富营养化与沉积物中磷元素的形态有密切关系。为了准确测定沉积物中不同形态的磷的含量,欧盟在2000年研制了第一个湖泊沉积物中磷形态标准物质(BCR 684),但基本用尽已不能满足需求,而且该标准物质采集于欧洲某湖泊,沉积物类型及污染情况与我国湖泊不相匹配。本文结合我国沉积物的类型和湖泊污染状况,研制了我国首批2个湖泊沉积物中磷形态标准物质(编号为 GBW 07462和GBW 07463)。候选物样品采集地点为江苏太湖和湖南洞庭湖,样品经过自然干燥、研磨、灭菌、陈化等加工处理,随机抽取15个子样采用单因素方差分析(F检验法)进行均匀性检验,检验的F实测值均小于临界值,表明样品均匀性良好。根据ISO导则35推荐方法对候选物样品在一年内进行四次稳定性检查,分析结果无方向性变化,再通过2次验证实验,样品稳定性良好。此批磷形态标准物质采用8家实验室联合定值,定值参数包括五种磷形态:总磷、无机磷、有机磷、磷灰石态磷、非磷灰石态磷;磷形态提取方法采用欧盟SMT法,测定方法采用钼锑钪光度法和电感耦合等离子体发射光谱法(实验过程中用欧盟BCR 684作为质量监控);按照《一级标准物质研制规范》(JJG 1006—1994)和ISO导则35的要求给出了五种磷形态的标准值和不确定度。此批磷形态标准物质样品代表了我国典型富营养化湖泊的沉积物类型,采样点的区域代表性强,定值项目选择合理、量值准确,可应用于环境、地质、农业、地球化学等研究领域沉积物的磷形态样品质量监控。     

鄱阳湖主要支流底泥中重金属形态研究

采用五步连续萃取法对我国最大的淡水湖———鄱阳湖主要支流底泥中的重金属(Cu,Co,Cd,Pb,N i)形态进行了研究。结果表明,五步连续萃取法对底泥中各重金属总量分析结果的相对标准偏差均低于10%(Cd除外)。Cu,Co,Cd,Pb,N i五种元素的总量(mg.kg-1)分别为:26.888,16.248,1.081,37.984,20.457,其中Cu,Cd,Pb分别是11年前鄱阳湖底泥中的1.8,2.7,1.9倍。其最高形态的含量(mg.kg-1)依次为:13.267(残渣态S5),0.407(碳结合态S2),7.468(残渣态S5),15.145(铁锰氧化物结合态S3),15.525(残渣态S5),而各元素生物可用性最高的可交换态(S1)含量普遍较低。除Cu外,其他四种元素的有机物结合态(S4)均低于20%,Cu,Co,N i三种重金属其主要存在的形态均为残渣态(依次为52.265%,45.278%,74.817%)。首次同时对鄱阳湖多条支流底泥中重金属进行了形态分析,确定了重金属在不同形态间的分配关系及地域分配关系,为鄱阳湖环境综合治理提供了参考数据。     

乌梁素海沉积物中全磷的分布特征

开展了浅水草型湖泊乌梁素海沉积物中TP(全磷)的分布特征研究。结果表明,乌梁素海表层沉积物中TP含量在0.37~0.99 g/kg之间变化,平均值为0.75 g/kg;水平分布上,TP含量呈现从湖区四周向湖心递减的变化趋势,大部分湖区已具有生态毒性效应,并对湖区底栖生物群落和生态环境构成了较大威胁;垂向上,尽管沉积物中TP含量有所波动,但0~10 cm的表层沉积物中TP含量均随深度增加而递减,揭示了近年来人类活动的加剧对乌梁素海沉积物中磷累积的重大影响;实验得出了粉砂、粘土粒级>极细砂粒级>细砂粒级>中砂以上粒级的TP含量序列,各粒级对TP的吸附贡献率由吸附能力和质量百分比共同控制;磷的沉积对乌梁素海富营养化进程有深远影响。     

永定河沉积物中磷的存在形态及其指示意义

采集官厅水库的永定河入库口附近沉积物,采集深度77cm,以1cm做为一个层位单元进行分割,测定其中11个层位的总磷,同时对这些层位沉积物中二钙结合态磷、八钙结合态磷、铝结合态磷、铁结合态磷进行连续分级提取,有机磷通过灼烧法测定,残留态磷由总磷与上述五种形态磷差减确定。结果显示:沉积物中总磷含量在580.3~1276.2μg/g,主要成分为无机磷,平均占总磷的比例为88%;残留态磷为沉积物中磷的主要形态,含量占总磷50%以上。在沉积物深度75~20cm的沉积年份中,永定河向官厅水库输送的残留态磷量不断增加,且增速逐渐加快,主要为水土侵蚀的产物。从沉积深度20cm以来的沉积年份里,总磷的输入量不断减少,但以二钙结合态磷为主的生物有效磷输入量随总磷的含量降低而持续增加,主要来自工业和生活污水,反映了官厅水库上游永定河流域内工业和生活污水排放所占的比重日益增加,成为官厅水库富营养化污染的主要来源,以致官厅水库富营养化的趋势增强。     

Development of Iron Speciation Reference Materials for Palaeoredox Analysis

The development and application of geochemical techniques to identify redox conditions in modern and ancient aquatic environments has intensified over recent years. Iron (Fe) speciation has emerged as one of the most widely used procedures to distinguish different redox regimes in both the water column and sediments, and is the main technique used to identify oxic, ferruginous (anoxic, Fe(II) containing) and euxinic (anoxic, sulfidic) water column conditions. However, an international sediment reference material has never been developed. This has led to concern over the consistency of results published by the many laboratories that now utilise the technique. Here, we report an interlaboratory comparison of four Fe speciation reference materials for palaeoredox analysis, which span a range of compositions and reflect deposition under different redox conditions. We provide an update of extraction techniques used in Fe speciation and assess the effects of both test portion mass, and the use of different analytical procedures, on the quantification of different Fe fractions in sedimentary rocks. While atomic absorption spectroscopy and inductively coupled plasma‐optical emission spectrometry produced comparable Fe measurements for all extraction stages, the use of ferrozine consistently underestimated Fe in the extraction step targeting mixed ferrous–ferric minerals such as magnetite. We therefore suggest that the use of ferrozine is discontinued for this Fe pool. Finally, we report the combined data of four independent Fe speciation laboratories to characterise the Fe speciation composition of the reference materials. These reference materials are available to the community to provide an essential validation of in‐house Fe speciation measurements.     

水环境中氮磷形态分析方法研究进展

归纳总结了近年来国内外水环境中氮、磷形态分析方法的研究新进展,并着重介绍了氮、磷在水环境中赋存形态的分类、分析测定方法,这对于深入揭示水环境中氮、磷的赋存形态及研究环境与生物地球化学循环有着重要的指导意义。     

土壤重金属连续提取方法的优化

重金属在污染土壤中的形态分布决定着重金属的迁移性和危害的程度。土壤重金属形态分析应用最多的是Tessier和BCR连续提取法。Tessier和BCR连续提取法没有考虑土壤样品的特征。美国环保署危险废物浸出毒性鉴别标准法虽然考虑土壤pH值,但没有划分形态。采集不同pH土样,结合Tessier、BCR和毒性浸出鉴别方法的特征,优化出针对不同pH值土壤的连续提取方法,将土壤中重金属划分为活性态、次生碳酸盐结合态、次稳定态和稳定态。用优化的连续提取方法对土样进行连续提取,重金属回收率为85%~115%。优化连续提取方法的结果与Tessier和BCR结果对比显示优化连续提取方法克服了Tessier连续提取法对非石灰质土壤提取过量BCR连续提取法对石灰质土壤提取不足的缺点。优化后的连续提取方法数据稳定可靠,可作为重金属形态分析方法使用。     

环境中硒形态分析方法的研究进展

硒的形态研究是了解环境中硒的毒性、生物可利用性、迁移和生物地球化学循环等方面的基础,其研究方法一般分为直接和间接法。本文总结了环境中硒形态的研究方法,特别是对环境样品中常用的硒形态分析技术——连续化学浸提技术作了全面详细的讨论,并综述了其它硒形态分析方法的最新动态。