东海特定海区表层沉积物中磷的形态、分布及其环境意义

对国家海洋局第二海洋研究所1998年5月调查过程中采集的长江口外东海特定海区表层沉积物综合运用了EDEX、ASPILA和李悦方法进行了系统的总磷及其磷赋存形态分析。把磷分为5种赋存形态：吸附态、铁结合态、钙结合态、碎屑态和有机态。同时，结合其他沉积物性质和化学组分以及海水环境特征，讨论了磷的地球化学特征及其环境意义。研究表明，表层沉积物中总磷(TP)、有机磷(0P)和铁结合态磷(Fe—P)的含量主要受控于物质来源；吸附态磷(Ad-P)与Fe—P和0P同属于沉积物中生物可利用磷范畴，其在沉积物中的循环主要与铁氧化物有关，钙结合态磷(Ca—P)主要来源于海洋浮游生物。     

悬浮体中重金属形态的分析方法

本文为悬浮体中痕量金属(铜、铅、镉、钴、铁、锰)的化学形态的连续顺序萃取的分析方法。共有五个部分:可交换态;碳酸盐结合态;铁—锰氧化物结合态;有机质结合态;残渣态。用石墨炉和火焰原子吸收光谱法分别测定了上述各态中的痕量金属,从六份平行样的测定结果表明,悬浮体顺序萃取各相的相对标准偏差小于10％,五个态的总和与痕量金属总浓度相比较,其精密度和正确度都令人满意。此法简便、快速、实用。     

海三棱藨草(Scirpus mariqueter)根系低分子量有机酸对根际沉积物重金属生物有效性的影响

应用等离子光谱仪(ICP)与高效液相色谱仪(HPLC)分别对海三棱藨草根际沉积物中重金属(Cu、Pb、Zn和Cd)不同化学形态含量和植物根系分泌物中常见低分子量有机酸进行了季节跟踪测定,分析了有机酸(柠檬酸、草酸、酒石酸、苹果酸、甲酸和乳酸)含量与重金属化学形态(可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态)的季节相关性。结果表明,柠檬酸、草酸和苹果酸含量与Cu和Pb的除残渣态外的其它4种形态含量呈正相关性,表明其能提高Cu和Pb生物有效性,与Zn的所有形态含量呈负相关性,降低了生物有效性;酒石酸、甲酸和乳酸含量与Cu和Pb的可交换态含量呈负相关性,而与其它形态含量相关性不明显,降低了生物有效性。与Zn的除残渣态外的其它4种形态含量呈正相关性,提高其生物有效性。而上述所有有机酸与Cd的各种化学形态相关性不明显。表明其对Cd的生物有效性影响不大。     

珠江口海域沉积物中汞、镉化学形态的研究

我们曾研究过汞、镉在珠江口海域水体中的存在形态,为进一步弄清汞、镉在本海域水体中的迁移机制,本文又采用逐级浸提法研究了珠江口海域沉积物中汞、镉的化学形态,并把汞的形态分为水溶性汞、盐酸溶汞、碱性溶汞、硝酸溶汞及王水溶汞等五种形态;把镉的形态分为水可溶态、阳离子可交换态、碳酸盐结合态、铁/锰水合氧化物结合态、有机质结合态及残余态等六种形态。现把研究情况报告如下。     

东菲律宾海表层沉积物中元素的赋存状态

为了解东菲律宾海不同类型表层沉积物中元素的赋存状态,采用化学提取方法对有无新型铁锰结壳发育站位表层沉积物样品进行了分级提取及测试,不同类型表层沉积物中成矿和稀土元素的赋存状态总体一致,表明研究区表层沉积物形成于相似的地质和海洋环境中。成矿元素中Fe绝大部分赋存在残渣态中,Mn、Cu、Co和Ni则主要赋存在铁锰氧化物结合态中,稀土元素也主要赋存在这两个相态中,碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态对重稀土元素优先吸附或具络合作用,引起重稀土元素的相对富集和铈的负异常,残渣态优先吸附轻稀土元素,导致轻稀土元素的富集和铈的正异常,火山物质则使表层沉积物残渣态表现出铕的正异常特征。同时,不同表层沉积物样品间也存在一定的差异,这与其局部形成条件——铁锰结壳发育与否有关。     

翅碱蓬(Suaeda heteroptera)根际与非根际沉积物常见重金属总量及化学形态变化

原子吸收光谱法和等离子光谱法分别研究了潮滩盐沼植物翅碱蓬(Suaedaheterop-tera)根际与非根际(根上部和根下部)沉积物中Cu、Zn、Pb和Cd的总量和化学形态。结果表明,从总量来看,不同潮滩沉积物中4种重金属次序均为Zn>Pb>Cu>Cd,但同一元素随潮滩位置变化明显,尤以中潮滩差异最显著,重金属总量明显大于其他两个潮滩(低潮滩和高潮滩),特别是根际沉积物中的重金属总量远高于非根际沉积物总量,其比值分别为Cu3·4—4·2倍,Zn2·2—2·7倍,Pb3·2—3·3倍。同一潮滩均表现为根际沉积物>根上部>根下部。Cd含量相对较低,其变化不明显。从化学形态看,沉积物重金属表现为环境直接影响态(交换态和有机结合态)、环境间接影响态(碳酸盐态和铁锰氧化物态)和稳定态(残渣态)。与非根际沉积物相比,根际沉积物中重金属的化学形态发生了显著的变化,Cu和Pb以稳定态为主,其次为环境间接影响态,环境直接影响态最低;Zn与上述2种金属不同,以环境直接影响态含量最高(可交换态是有机结合态的7倍),其次分别为环境间接影响态(主要是碳酸盐结合态)和稳定态。实验结果表明,由于特异根圈效应,一方面该植物使可迁移形态的Cu和Pb在根际逐步得到矿化,使其生物可利用性降低;另一方面使Zn的生物可利用性提高,促进了植物对Zn的吸收利用。     

厦门湾沉积物中磷的形态特征及环境意义

2010年3月在厦门湾采集表层沉积物,应用改进的化学试剂连续分级浸取法(SEDEX)法对其中的弱吸附态磷(Ads-P)、铁结合态磷(Fe-P)、自生磷灰石及钙结合态磷(Ca-P)、碎屑态磷(De-P)和有机态磷(OP)的含量进行了分析测定,结合沉积物的环境参数,讨论了各种形态磷的地球化学行为。Ads-P、Fe-P、Ca-P、De-P、OP和总磷(TP)平均含量分别为9.80μg·g-1、148.69μg·g-1、14.07μg·g-1、136.89μg·g-1、91.97μg·g-1和401.41μg·g-1。研究表明,沉积物中的TP受陆源输入影响较小;Ads-P和Ca-P含量主要源于海区内部生物地球化学过程;De-P、OP和Fe-P主要受陆源输入影响;Ca-P、De-P和OP与重金属(Cu、Pb、Cd和As)具有化学耦合作用,在沉积过程中,可能具有相似地球化学行为。     

浙江沿岸第四纪沉积物中重金属形态的初析

本文报导了1983年8月于浙江沿岸采集的两个第四纪柱状样品中重金属的形态和分布,并采用连续提取法,将沉积物中重金属分成六种形态:即水可溶态;氯化镁可交换态;碳酸盐结合态;铁锰水合氧化物结合态;有机质结合态;残余态。然后分别用阳极溶出伏安法和原子吸收分光光度法测定。     

海三菱藨草(Scirpus mariqueter)根际沉积物中重金属生物有效性的影响因素

采用野外连续调查和实验分析方法,连续3年研究了海三菱藨草根际沉积物重金属（Cu、Zn、Pb和Cd）生物有效性的主要影响因素（生长季节、pH、P、Eh和DO等）。结果表明,植物不同生长季节的变化影响根际沉积物生物有效性的季节变化。具体表现为：Cu和Pb均在春、夏季可交换态含量较高,生物有效性较高,而秋、冬季可交换态较低,生物有效性较低,但碳酸盐结合态和铁锰氧化态二者之和也比较高,具有一定的潜在生物有效性;Zn在任何季节的可交换态比例均不高,以有机结合态和残渣态的形态为主,生物有效性较低;Cd一般以残渣态为主,基本不具有生物有效性。pH值下降,春、夏季可交换态和铁锰氧化物结合态增加,而有机结合态和碳酸盐结合态减少,提高了生物有效性,而秋、冬季正好相反;磷对重金属生物有效具有直接影响的为无机磷,春、夏季随着无机磷的减少,pH值下降,提高了生物有效性。春、夏季根际Eh和溶解氧含量增加,降低了其生物有效性。     

海水养殖池沉积物中重金属形态和生物酶活性的关系研究

以连云港市对虾养殖池表层沉积物为研究对象,采用Tessier连续萃取法,研究了表层沉积物中重金属(Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、As、Mn)的赋存形态和酶(脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶、转化酶)活性的相关性。结果表明,重金属Cu和Zn以有机-硫化物结合态为主要的赋存形态,Pb以铁锰氧化物态为主要的赋存形态,Cd以可交换态(平均33.47%)和碳酸盐结合态(平均31.16%)为主要存在形态,Cr和As主要以残渣态存在,Mn的铁锰氧化物态比例最高。脲酶的活性范围为0.45—8.96mg/(g·24h),碱性磷酸酶活性范围为2.45—6.69mg/(g·24h),过氧化氢酶活性范围为0.14—2.36m L/(g·min),转化酶活性范围为0.45—10.45mg/(g·24h)。脲酶活性与Cd、As的可交换态、Cd的碳酸盐结合态、Cu、As的铁锰氧化物态、Zn、Pb、Cd、Mn的有机硫化物态之间显著相关;碱性磷酸酶活性与Zn、Cd的铁锰氧化物态显著相关;过氧化氢酶活性与Cd的可交换态、碳酸盐结合态及残渣态、Cu、Cd、As的铁锰氧化物态、Zn、Pb、Cd、Mn的有机硫结合态之间显著相关;转化酶活性与Cu、Cd、As的可交换态、Cd的碳酸盐结合态、Cu、Cd、As的铁锰氧化物态、Zn、Pb、Cd、Mn的有机硫化物态、Cd、As的残渣态之间显著相关。酶活性可以用来指示海水养殖池沉积物中重金属的形态转化过程。     

常见重金属在翅碱蓬(Suaeda heteroptera)根际沉积物系统季节迁移变化

应用原子吸收光谱法(AAS)和电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)对翅碱蓬-根际沉积物系统常见重金属(Cu、Pb、Zn和Cd)总量和不同化学形态含量进行了季节跟踪测定。结果表明,系统中Cu、Zn、Pb和Cd环境化学行为呈现显著季节变化。从化学形态上看,根际沉积物中Cu和Pb在生理周期内均以残渣态为主,有机结合态在夏季和秋季达较高值。Zn在生理周期内均以交换态为主且随季节变化明显,碳酸结合态和铁锰结合态随季节变化不明显。Cd以残渣态为主,交换态在春季达最高。从总量上看,根际沉积物中的Cu、Zn、Pb的总量在夏季和秋季具有较高值。从系统迁移情况看,植物对Cu和Pb吸收量均为冬季春季秋季夏季,且大部分限制于地下;其体内分布除秋季Pb为根叶茎外,其它时期均为根茎叶。Zn吸收量为秋季夏季冬季春季,且绝大部分被吸收至地上。Zn吸收和分布取决于根际沉积物生物有效含量;总之,春季植物体重金属向根际沉积物迁移。夏季和秋季,Cu、Pb和Cd由根际沉积物向植物体迁移变化并不明显,而Zn正好相反。4种元素在冬季均为根际沉积物向植物体内迁移。     

海洋沉积物的顺序萃取方法及其在冲绳海槽热液影响沉积物中的应用

不同沉积环境和沉积机制下进入海洋沉积物中的元素分别与不同介质结合,因此,将沉积物中不同结合形态元素相分离的顺序萃取方法是研究沉积物源和沉积环境的重要手段。以Tessier等建立的萃取流程为基础,针对深海沉积物标准物质GBW07315中Fe、Mn、Co、Cu、V元素,分析了方法的准确性和重复性。结果表明:各元素回收率基本介于94%～126%之间,平均值为106%。在重复性方面,除V元素在铁锰氧化物结合态中的相对标准偏差较高外,其余元素在铁锰氧化物结合态、有机结合态以及残渣态中的相对标准偏差均低于15%,而碳酸盐结合态和可交换态中元素的相对标准偏差较大,这与其样品中这些结合态的元素含量相对较低有关。因此,对于深海沉积物来讲,顺序萃取法具有较好的稳定性和可靠性,尤其是对其中铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态的萃取效果令人满意。将该方法应用于冲绳海槽热液影响沉积物中,实现了热液源铁锰氧化沉积的有效萃取和分离。     

连云港临洪河口水体中重金属的化学形态与分布特征研究

对连云港海域临洪河口水体中重金属元素Cu,Zn,Pb,Cd的主要存在形态及悬浮颗粒态重金属元素的赋存形态进行了分析。结果表明:悬浮态重金属Cu,Zn,Pb,Cd的含量在调查海域内空间分布基本均衡,Zn、Cu、Cd主要以溶解态形式存在,而Pb则主要以颗粒态形式存在。对悬浮态重金属元素的赋存形态分析表明,Cu主要富集在有机-硫化物态、Zn主要富集在残渣态、Pb主要富集在铁锰氧化物态和碳酸盐结合态、Cd主要富集在可交换态和碳酸盐结合态。     

黄海、东海陆架区沉积物中氮的形态分布及与浮游植物总量的关系

利用分级浸取分离法将黄海、东海陆架区沉积物氮分为转化态氮(TF-N)和非转化态氮,并将可转化态氮区分为4种形态:离子交换态氮IEF-N 、碳酸盐结合态氮CF-N 、铁锰氧化态氮IMOF-N及有机态和硫化物结合态氮OSF-N。 对各形态氮的平面、垂直和沉积剖面年际分布进行了分析,并进一步探讨了该区域氮形态与古生产力的替代指标——生物硅(BSi)的相关性,揭示了氮形态的地球化学特征及与浮游植物总量的关系。结果表明,黄海、东海陆架区表层沉积物中可转化态氮占总氮的百分比为16.81%,可转化态氮中4种形态氮的平均含量为:IMOF-N(66.65 μg/g)>IEF-N(22.96 μg/g)>OSF-N(17.40 μg/g)>CF-N(11.26 μg/g),IMOF-N是可转化态氮的优势形态;柱状沉积物中各形态氮垂直分布不同,长江口沉积物中各形态氮垂向变化幅度大于南黄海中部;离子交换态氮IEF-N和铁锰氧化态氮IMOF-N对浮游植物总量贡献较大。     

渤海湾北部和西部海域表层沉积物中无机碳形态研究

采用氯化钠(NaC1)、氨水(NH3·H2O)、氢氧化钠(NaOH)、盐酸羟胺(NH2OH·HC1)溶液对渤海湾北部和西部海域表层沉积物中无机碳进行了连续浸取,并将无机碳分为5种赋存形态:交换态(NaCl相)、弱碱结合态(NH3·H2O相)、强碱结合态(NaOH相)、弱酸结合态(NH2OH·HCl相)和残渣态.同时,结...     

北部湾北部沉积物中磷的地球化学行为研究

对2006年7月北部湾北部海区调查过程中采集的表层沉积物运用SEDEX方法进行了系统的总磷及其磷赋存形态分析.把磷(P)分为6种赋存形态:弱吸附态(Ads-P)、铁结合态(Fe-P)、自生磷灰石及钙结合态(Ca-P)、碎屑态(De-P)、有机态(OPS)及硅酸盐态(SIF-P).结合上覆水的环境参数,讨论了磷的地球化学行为特征.研究表明,沉积物是上覆水体颗粒磷(PP)的汇,而不是上覆水体溶解态总磷(DTP)的源,沉积物中的P具有保守性;TPS、Fe-P和OPs具有亲大陆性;盐度(S)是影响Fe-P、OPS、SIF-P的含量变化的重要因子;Ca-P、De-P、SIF-P是沉积物中的"惰性磷",Ads-P、Fe-P、OPS为沉积物中的"活性磷";海区P的主要循环路径可以描述为:PP (←→)OPS→SIF-P →Fe-P→IPS.     

河口潮滩沉积物磷的季节性累积和生物有效性

对长江口潮滩表层沉积生磷的赋存形态和含量的研究表明,碎屑态磷为沉积物中磷的主要形态,约占总磷的62.52%;铁结合态磷和有机磷次之,分别占总磷的18.06%和14.69%;自生磷灰石加钙结合态磷和吸附态磷最少。综合研究区内的各种理化条件,指出弱吸附态磷、铁结合态磷和有机磷是长江口潮滩潜在生物可利用磷,约占总磷的33.16%,是导致水体富营养化的潜在因素。上覆水的盐度效应是影响沉积物铁结合态磷含量的关键性因子;而自生磷灰石加钙结合态磷的含量变化则与上覆水的温度、溶氧量及沉积物有机质的分解有关;有机磷在时间和空间尺度上都存在较大变化,主要与潮滩生物动态过程,即磷的再矿化有关。     

长江口及其邻近海域表层沉积物中部分金属元素赋存形态研究

2014年6月在长江口及其邻近海域采集了表层沉积物样品,用连续提取法对Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Mn和Fe金属元素的赋存形态进行分离,即分作可交换态(EXC)、碳酸盐结合态(CARB)、铁锰氧化物结合态(ERO)、有机结合态(OSM)和残渣态(RES)并测定了含量。结果表明,长江口及其邻近海域表层沉积物中的Cr主要赋存在OSM态中,Mn主要赋存在CARB态中,Ni在OSM态和ERO态含量相当,Co、Cu、Zn、Al和Fe元素主要赋存在ERO态中。长江口及其邻近海域D断面表层沉积物中Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Mn和Fe元素的非残渣态含量随着离岸距离的增加而逐渐降低。ERO态金属元素随着沉积物中铁锰水合氧化物的含量的升高而增加,且ERO-Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Al与铁锰水合氧化物含量之间有较好的相关性,说明这些金属元素受到铁锰水合氧化物的影响。各金属元素非残渣态总量与ERO-Fe含量之间相关性也较好,说明各元素非残渣态受控于其各自主要的赋存形态。     

东海泥质区表层沉积物中铜和铅的赋存形态研究

2007年11月在东海泥质区13个站点采集了表层沉积物样品,用连续提取法分离并测定了铜和铅的赋存形态。结果表明,铜主要赋存于易还原态(铁锰氧化物结合态),含量为1.2～5.1μg/g,平均值为3.3μg/g;铅主要赋存于碳酸盐结合态,含量为1.9～7.3μg/g,平均值为5.3μg/g。泥质区铜和铅的有机结合态和易还原铁锰氧化物结合态与水深之间的呈明显的相关关系,碳酸盐结合态则与水深不相关。铜和铅非残渣态总量与采样站点水深之间的关系受控于其主要赋存形态,反映了重金属形态分布受到陆源输入和在水体中迁移等因素的影响。济州岛西南泥质区表层沉积物中铁锰氧化物结合态的铜和铅含量高于其他海区表层沉积物,可能是由于沉积物再悬浮所致。     

花鸟山外海域几种形态磷在柱状沉积物中的分布及环境意义

综合运用 SEDEX化学法、ASPILA化学法和 XRF仪器分析法 ,对在东海赤潮多发区花鸟山外海域采集的柱状沉积物进行了总磷及其不同形态磷含量的系统分析。研究表明 ,总磷及其不同形态磷在沉积柱垂向上的分布有一定的变化规律。在采样深度范围内 ,总磷 (TP)、有机磷 (OP)和铁结合态磷 (Fe - P)的含量自下而上增高 ,而吸附态磷 (Ad - P)、自生钙结合态磷 (Ca- P)与碎屑态磷 (De- P)的含量向上递减。样品柱具有较均匀的粒度及矿物、化学组成 ,基本可以排除沉积物质来源和沉积环境变化对沉积物中磷含量的影响 ,而且也不能仅仅用早期成岩作用来解释磷的上述行为。不同形态磷在柱状沉积物中的分布规律 ,在一定程度上反映了近年来陆源区环境污染加剧的趋势。