大辽河水系沉积物剖面磷的形态和分布特征
- 格式:pdf
- 大小:388.25 KB
- 文档页数:8
辽宁省辽河流域土壤地球化学特征及其环境质量评价中文摘要(作者:张喆指导教师:陆继龙教授)辽宁省辽河流域是我国东北部主要平原区,是我国重要的农业产地之一。
本文以辽宁省辽河流域为主要研究范围,以54个元素为研究对象,采用传统的地球化学调查方法,通过系统采集区域土壤样品,分析测试相关元素和指标,编制地球化学图件,研究异常元素的来源、迁移转化方式,查明了辽河流域土壤地球化学特征并进行了环境质量评价,为支撑辽宁省农业结构调整和发展效益农业、提高农产品市场竞争力提供科学依据。
得到的结论如下:(1)与全国土壤背景值或辽河流域平均值相比,平原区土壤的各元素含量都呈总体富集状态;与流域整体状况比较,丘陵区土壤的各元素含量相对贫乏,只有Si、K 元素略富集;受风沙土广泛分布的影响,低山丘陵区的Si、K等元素含量高于其它地区,而极度缺乏其它元素;山区涉及辽东山地和辽西山地的边缘,与辽河流域平均值比较,有机碳富集,高度富集元素有Sr、Zr两种。
(2)通过单指标评价能够了解到,相对于砷、铬、铅等元素来讲,镉、镍和铜以及汞的污染区域更为广泛。
尤其是在工业密集的城市圈内存在着严重的镉、汞污染问题,当然这和城市经济发展水平、工业建设发展等之间具有密切联系。
而铬、铜以及镍等元素的污染和自然环境等相关因素之间具有较强的关联性。
纵观此流域,污染最严重的当属镉元素。
大多数土壤达到了一、二级土壤环境标准要求,三级以及超三级土壤比较少。
(3)通过模糊加权评价,可以看出辽河流域土壤环境质量整体良好,其中一级和二级土壤面积较大,分别占流域土壤总面积的87.88%和6.16%;三级和四级土壤面积分别为4.67%和1.28%;表明辽河流域94.04%的土壤环境质量较好,适宜农业生产安全使用;5.95%土壤受到污染,不适宜农作物的安全生产。
辽宁省辽河流域适宜发展无公害农业的土地面积为49164 km2,占全流域的94%;而适宜发展绿色农业的土地面积48240 km2,占全流域土壤面积的92%。
第40卷 第12期 2010年12月中国海洋大学学报PERIODICAL OF OCEAN UNIVERS ITY OF CHINA40(12):097~104Dec.,2010辽河口湿地碳、氮、磷空间分布及季节动态特征*罗先香,张珊珊,敦 萌(中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室,山东青岛266100)摘 要: 以2008年10月和2009年5月2次对辽河口湿地野外调查获取的数据为基础,研究了辽河口湿地生源要素碳、氮和磷的时空分布特征、湿地植被对营养元素的累积及对土壤营养元素氮、磷分布的影响。
结果表明:辽河口湿地表层土壤有机碳5月和10月含量分别在0.62~13.17mg/g和11.06~40.74mg/g之间,10月盐化草甸土和滨海沼泽盐土有机碳含量较高,5月4种类型土壤有机碳含量无明显差异;全氮5月和10月含量分别在0.80~3.43mg/g和0.77~2.90 mg/g之间,盐化草甸土和滨海沼泽盐土表层土壤氮含量相对较高,滨海潮滩盐土最低;无机氮(N H+4 N和N O-3 N)含量较低,且以铵态氮为主,5月略高于10月含量;全磷含量均在0.36~0.66mg/g之间,无显著季节差异。
碳、氮和磷的垂直剖面分布特征表明,土壤表层有机碳、全氮、无机氮和全磷含量明显高于各底层,以芦苇为主要植被的盐化草甸土各剖面的营养元素含量高于以翅碱蓬为主的滨海潮滩盐土含量。
5月芦苇对氮磷的积累量高于10月,且氮磷含量在芦苇地上器官的分布趋势为叶>茎>穗。
植被的生长对湿地土壤中生源要素碳、氮和磷含量的季节变化有重要影响,其对营养元素氮、磷的累积降低了表层土壤中氮、磷的储量。
关键词: 辽河口湿地;生源要素碳、氮、磷;分布特征;季节变化中图法分类号: O613 文献标志码: A 文章编号: 1672 5174(2010)12 097 08河口湿地是陆海相互作用形成的自然综合体,处于陆地生态系统和海洋生态系统之间的过渡地带,具有较高的净初级生产力和固碳能力[1]。
不同环境条件下辽河干流表层沉积物氮磷释放规律研究随着社会经济发展和城市化进程的加快,大量工业、农业和生活污水被排入河流中,逐渐沉积于河流沉积物中。
当外源污染得到良好控制后,沉积物中的氮磷营养盐可通过生物、物理和化学作用被释放出来使水体中氮、磷营养盐保持较高浓度。
因此,研究沉积物氮、磷赋存形态与释放规律对于水体富营养化防控具有重要意义。
本研究以辽河干流为研究区,采用超声、消解和STM连续提取法对辽河表层沉积物中氮、磷主要赋存形态进行了分析;实验室静态模拟对辽河表层沉积物中氮、磷释放规律和释放量进行相关性分析和回归分析;通过控制单一变量的方法对单因素影响表层沉积物中氮、磷释放特征进行回归分析和相关性分析。
结果表明:不同形态磷百分含量顺序分别为:Ex-P>Al-P>Ca-P>Fe-P,说明辽河表层沉积物中磷元素主要以Ex-P 形式存在和富集。
辽河沉积物中氮元素含量主要以N03-N形式赋存,沉积物中硝化作用较强。
静态模拟辽河沉积物释放特征,氮元素主要以N03-N形式释放;磷元素主要以PO43-.形式释放。
叶绿素a含量表征水体发生富营养化的强度和时间,结果显示TN、NO3-N和NH4-N释放达到最大量后才开始出现富营养化现象。
磷元素与富营养化发生的时间是同时发生的,因此可通过预测河流水体中氮元素含量来对水体富营养化发生的时间和强度进行预警。
随时间变化氮、磷释放量拟合方程可预测出在不同时间水体氮、磷含量。
建立叶绿素a与氮、磷线性回归方程C(a)=-0.0621n(C(TP))-0.1484(R2 = 0.7328),C(a)= 0.0039e26613c(NO3-N(R2 = 0.1134),其中与磷元素相关性较好。
可通过监测水体中磷元素的含量对水体富营养化的发生强度进行预测。
单因素研究结果表明,单因素与氮磷释放量回归方程可预测不同环境条件下氮磷释放量。
温度影响TN和TP的拟合方程分别为C(TN)=0.0454T-0.5573(R2=0.4961),C(TP)= 0.0682e0.0585T(R2 = 0.9386)。
中石油论文题目一、最新中石油论文选题参考1、海洋环境中石油的光化学氧化2、中石油探区主要盆地页岩气资源分布特征研究3、中石油钻井工程技术现状、挑战及发展趋势4、地下水系统中石油污染物的吸附转移研究5、SBR法处理煤化工废水中石油烃类的试验研究6、对中石油集团公司机械制造业重组发展的设想7、广东沿海牡蛎石油烃污染研究——Ⅲ.牡蛎体中石油组分的气相色谱指纹特征分析8、关于油气勘探中石油生成的理论基础问题——与无机生油论者商榷9、象山港海域中石油烃含量分布特征及其评价10、从中石油看集团财务管控11、对中石油专业应用软件的现状分析与发展思考12、南海北部近岸海域鱼类体中石油烃与生源烃的气相色谱特征指纹分析13、中石油压裂液技术现状与未来发展14、石油行业海外并购对企业绩效的影响——基于中石油、中石化和中海油的实证研究15、淄博市乙烯厂区包气带中石油物质的分布特征及归宿16、临邑凹陷辉绿岩中石油包裹体形成条件与油气成藏研究17、内部资本市场运行机制与经济后果——基于中石油大司库项目资金结算模式创新的案例研究18、三角洲前缘砂体中石油二次运移与聚集过程物理模拟及结果分析19、三角洲前缘砂体中石油二次运移与聚集过程物理模拟及结果分析20、俄中石油天然气领域合作的几点思考二、中石油论文题目大全1、2007年中石油东方公司社区诊断分析2、以退市为目的之股票回购的时机选择与定价影响因素——中石油回购旗下三家上市公司流通股的案例研究3、珠江口沙井水域及牡蛎体中石油烃的含量、组成及其变化特点4、煤粉锅炉中石油焦作为燃料的利用研究5、近岸海洋沾污沉积物中石油烃类化合物释放过程的实验室研究Ⅰ.实验室动态模拟研究6、岩溶裂隙含水层中石油类污染物的迁移与水力截获7、高酸原油柴油馏分中石油酸结构组成分析8、A股市场上的“中石油魔咒”现象及其解释9、中石油集团自主创新机制及能力评价研究10、土层中石油烃类污染物索氏抽提流程改进及回收氯仿资源化研究11、中石油对外投资的政治风险分析12、中石油A1系统PCEDM数据模型基本实体初步研究13、实行资金集中管理提升集团公司价值--中石油资金管理的有益做法14、渤海滩涂沉积物中石油污染物的迁移-转化规律研究15、低渗透致密砂岩储层中石油微观赋存状态与油源关系--以鄂尔多斯盆地三叠系延长组为例16、中石油的天然气化工发展现状及建议17、电子商务对企业内部权威分配的影响分析:以中石油、中石化为例18、中石油山西销售分公司开展非油品业务发展研究19、我国社会责任会计实务现状透析——基于中石油的案例分析20、复配表面活性剂/碱驱油体系中石油羧酸盐与重烷基苯磺酸盐的吸附研究三、热门中石油专业论文题目推荐1、中石油国际化战略研究2、纳米MgO对微污染水中石油污染物降解性能研究3、堆制技术对土壤中石油烃的降解研究4、汕头湿地示范区红树林底栖动物体中石油烃组成特征分析5、连续添加与通气对污泥中石油降解量的影响6、采油污水中石油类,氯离子对CODcr测定的影响研究7、渤海滩涂沉积物中石油污染物的迁移-转化规律研究8、多孔介质中石油残留及其水动力效应研究9、“中石油”投资哈萨克斯坦:模式、效益与风险10、中石油大厦斜交网格X型节点试验研究11、荧光法与紫外分光光度法测定海水中石油12、环境中石油烷烃迁移的数量特征13、中海油、中石油跨国并购成败分析14、跨国大并购后的大整合——中石油并购PK公司的案例研究15、海洋养殖生物体中石油烃含量分布及变化情况研究16、近岸海洋沾污沉积物中石油烃类化合物释放过程的实验室研究:Ⅰ. …17、完善中石油内部控制制度有效途径分析18、中石油终端销售策略研究19、中石油成品油营销之差距与对策20、基于GPRS的中石油污染源监测系统及通用模型四、关于中石油毕业论文题目1、基于财务分析视角的改进财务报表列报效果研究——来自中石油和中石化的实例检验2、中石油深井钻井技术现状与面临的挑战3、大辽河水系表层沉积物中石油烃和多环芳烃的分布及来源4、含煤地层中石油的生成、运移和生油潜力评价5、石油污染土壤中石油含量对玉米的影响6、环境中石油污染物的分析技术7、潜流人工湿地去除大庆地区湖泊水体中石油类化合物的研究8、污染土壤环境中石油组分迁移特征研究9、直馏柴油中石油酸的分离与回收工艺的研究10、碳酸盐岩中石油形成的滞后现象11、水势与用氮量对土壤中石油降解的影响12、芦苇根系对土壤中石油污染物纵向迁移转化的影响13、包气带土层中石油污染物的微生物降解研究14、原油中石油酸的分析与分布规律研究15、调理剂对污泥中石油降解速率的影响16、包气带土层中石油污染物生物降解的温度效应17、生油理论值得重新审视——答黄第藩、梁狄刚《关于油气勘探中石油生成的理论基础问题》一文18、地下水中石油污染物运移的耦合模型及其应用研究19、渤海湾盆地“中石油”探区勘探形势与前景分析20、油田污染土壤中石油回收的模拟研究五、比较好写的中石油论文题目1、中石油沈阳加油站便利店营销案例研究2、有机改性膨润土对海水中石油的吸附效果及其影响因素研究3、中外社会责任报告对比分析——解读对比中石油及BP的社会责任报告4、中石油和中石化成品油销售市场的博弈分析5、广东近海表层沉积物中石油的含量分布特征及其主要影响因素6、中石油氨法脱硫系统优化设计及烟气湿排问题研究7、我国新股发行的制度缺陷及完善建议——从中石油破发谈起8、中石油广西销售公司加油站便利店运营模式研究9、中石油与中石化成品油销售市场寡头竞争博弈分析10、连续油管技术在中石油浅海修井平台上的应用探讨11、中石油成品油销售企业营销策略研究12、海湾与河流中石油烃降解的模拟研究13、海水中石油的光化学降解研究14、积极推进信息化建设为中石油发展提供有力支撑15、中石油华南公司的财务管理创新16、国际油价与石油公司业绩分析——以中海油、中石油、中石化为例17、改性凹凸棒土对地下水中石油烃类吸附的影响18、Impact of reed roots on the vertical migration and transformation of petroleum in oil-contaminated soil芦苇根系对土壤中石油污染物纵...19、中石油成品油销售的市场竞争之道20、中石油海外员工的职业生涯管理研究。
东辽河重点河段氮磷污染特征分析秦杨,刘洋,朱娜,吴雨华(吉林省生态环境监测中心,吉林长春130000)富营养化问题是当今水污染的主要问题之一,虽然我国的污水处理效率逐步提高,但河流氮磷污染问题仍没有很好解决。
氮素物质对水体及人类有很大的危害,氨氮会消耗水体中的溶解氧,同时还可转化为亚硝胺,对人和鱼类等生物有毒害作用。
富含磷酸盐的水在光照作用下非常适合藻类生长,随着藻类死亡及代谢,会耗去水中大量的溶解氧,造成水体质量恶化和水生态结构破坏。
近年来,东辽河流域污染较为严重,成为吉林省41条江河中污染最为严重的河流之一。
根据近年水质监测结果,东辽河6个国控监测断面,除上游辽河源能达到优良水体,其余5个断面Ⅴ类、劣Ⅴ类占比非常高,污染严重,主要污染指标分别为氨氮、总磷、高锰酸盐指数、生化需氧量、化学需氧量。
已经成为影响吉林省和下游辽宁省经济与社会可持续发展的重大制约性因素。
随着经济社会的发展,流域内人口迅速增多,用水量迅速加大,对河流水质需求也越来越高,水资源供需矛盾的日益突出,已严重制约了流域内社会经济的健康良好发展。
从污染成因上看,水体污染以及水体环境化学成分的改变主要受自然因素、城市化和农业活动影响[1]。
而氮磷元素作为诱发水体富营养化的主要原因,分析其在水体中污染的分布特征和分析水质污染来源,有利于进一步分析河流污染问题,本研究选用东辽河重点河段为研究对象,以期为东辽河流域水环境评估策略和有效的水质管理提供很好的技术支持。
1研究区概况1.1自然情况东辽河是辽河干流上游地区东侧的大支流,发源于吉林省辽源市东辽县的哈达岭山脉小寒葱顶子峰东南萨哈领五座庙福安屯附近,源区海拔高360米,流经东辽县、辽源市区、四平市伊通满族自治县、梨树县、公主岭市区、双辽市及辽宁省的西丰、昌图等市县,在双辽市出省境,在辽宁省康平县三门郭家与西辽河汇合,出省境断面为四双大桥。
东辽河干流全长360米,吉林省境内长321公里,多年平均径流量3.7亿立方米[2]。
辽东湾北部河流氮磷入海通量及污染源解析目录一、内容综述 (2)1. 研究背景与意义 (3)2. 国内外研究进展综述 (4)3. 研究内容与方法 (5)二、研究区域概况 (5)1. 辽东湾北部地理特征 (6)2. 河流分布与特点 (7)3. 水环境质量现状 (8)三、数据来源与处理 (9)1. 数据来源说明 (10)2. 数据预处理方法 (11)3. 数据质量评价 (12)四、氮磷入海通量计算方法 (13)1. 氮磷含量监测方法 (14)2. 入海通量计算公式 (15)3. 计算结果验证与分析 (15)五、污染源解析方法 (17)1. 污染源分类与识别 (18)2. 同位素示踪技术应用 (19)3. 污染源贡献率计算 (20)六、氮磷入海通量与污染源解析结果 (21)1. 氮磷入海通量结果分析 (22)2. 污染源解析结果展示 (24)3. 结果讨论与合理性分析 (25)七、结论与建议 (26)1. 研究结论总结 (27)2. 改善辽东湾北部水环境质量的建议 (28)3. 研究不足与展望 (29)一、内容综述本文档主要围绕“辽东湾北部河流氮磷入海通量及污染源解析”旨在深入探讨辽东湾北部河流中氮磷等营养物质的入海通量及其主要污染源。
随着人类活动的不断增多,氮磷等营养物质在河流中的含量逐渐增加,进而引发一系列环境问题,如海洋生态系统的失衡和水质的恶化。
对辽东湾北部河流的氮磷入海通量及其污染源进行深入研究和解析显得尤为重要。
本文将概述辽东湾北部河流的基本情况,包括流域范围、地形地貌、气候条件以及水系结构等。
重点阐述河流中氮磷等营养物质的来源,包括自然来源和人为活动产生的污染源。
自然来源主要包括土壤侵蚀、岩石风化和大气沉降等;人为活动产生的污染源则主要包括工业废水、农业排放和城市污水等。
这些污染源通过河流输入海洋,进而影响海洋生态环境。
本文将详细介绍辽东湾北部河流中氮磷等营养物质的入海通量情况。
这包括对不同季节、不同时间段和不同河流的氮磷通量进行监测和分析,以及对其变化趋势和影响因素进行探讨。
辽河群沉积时期岩相-古地理基本特征辽东裂谷长约830千米,宽约60-170千米。
辽东裂谷沉积时期,据前期研究,岩相-古地理特征总结如下:辽东裂谷据北北东-北东向主干边界基底同生断裂和北东向、北西向的次级同生断裂,将辽东裂谷分成七个构造单元:1、北部边缘隆起;2、大石桥-草河口断坳;3、虎皮峪(周家)-宽甸断隆;4、盖县-岫岩断坳;5、盖县-旅顺隆起(庄河隆起);6、丹东-长海断坳;7、南部边缘隆起。
现主要介绍大石桥-草河口断坳中辽河群岩相-古地理。
一、里尔峪期岩相-古地理特征据前人研究,里尔峪期岩相-古地理沉积环境,以裂谷轴为界,即以现在地理范围西自大石桥-析木域-草河口-桓仁一线,它相当于裂谷轴位置。
以它为界将裂谷分成轴南侧和轴北侧两个相区。
南区的里尔峪期沉积,西起营口,经岫岩、凤城,东至宽甸,长约300千米,宽约几十千米的东西狭长地带。
是辽东裂谷早期强烈下陷时期沉积的优地槽沉积环境。
该地带内,未见浪子山组地层出露,其原因可能有两个:一是从里尔峪期开始,盆地的中央凹陷区向南迁移,里尔峪组的沉积掩盖了它;二是其原浪子山组被造山早期的席状花岗岩所占据。
里尔峪组岩性以浅粒岩、钠长浅粒岩、电气石变粒岩以及条痕状混合岩为主,恢复原岩相当于火山喷发岩。
下部发育有条痕状混合岩,这种混合岩一般出露于穹窿状褶皱的核部,既有一定的层位,也具有切层的特点,推测与次火山岩的地质特征极为相似。
条痕状混合岩与各种变粒岩、浅粒岩、电气石变粒岩及镁质大理岩,构成了独突的含硼建造。
它在时空关系上和演化特征上与硼矿、硼镁铁矿具有特定的成因联系。
岫岩-凤城通远堡一带,里尔峪组可分三个岩段:下部为钠长浅粒岩、电气石变粒岩、黄铁浅粒岩、磁铁钠长浅粒岩、黑云变粒岩;中部为含榴黑云变粒岩、矽线二云变粒岩、二长变粒岩及浅粒岩;上部为黑云变粒岩、黑云二长变粒岩、浅粒岩、电气(钠长)浅粒岩夹矽线黑云变粒岩,顶部为复杂的钙硅酸岩。
通远堡以东的宽甸地区,岫岩以西的营口地区,里尔峪组三分性不明显。
山㊀东㊀化㊀工㊀㊀收稿日期:2021-01-29㊀㊀基金项目:山东省自然科学基金(ZR2018MD007)㊀㊀作者简介:唐相臣(1988 ),硕士研究生,主要研究方向为水㊁大气㊁土壤等污染防治㊂沂河典型沉积物剖面磷的浓度和形态特征唐相臣(临沂市生态环境局平邑县分局,山东平邑㊀273300)摘要:用柱状采样器在沂河上㊁中㊁下游采集3个沉积物柱,利用连续提取法对沉积物中磷的浓度和形态进行了研究㊂结果表明:沂河水系沉积物总磷(TP)含量在321 734mg/kg之间㊂钙结合态磷(Ca-P)含量最高,约占TP的40%以上;其次为铁结合态磷(Fe-P)和残渣态磷(RES-P),第三为闭蓄态磷(RS-P)和铝结合态(Al-P)㊂溶解与弱结合态磷(S/L-P)的含量仅占TP的1.0%以下㊂位于沂河上游的沉积物TP及各形态磷含量较低,而位于河流中游临近临沂市区的沉积物TP及各形态磷的含量较高㊂关键词:沂河;沉积物;磷;形态中图分类号:X522㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀文章编号:1008-021X(2021)09-0252-02ConcentrationandChemicalFormsofPhosphorusintheTypicalSedimentProfilesoftheYiheRiverTangXiangchen(PingyiCountybranchofLinyiEcologicalEnvironmentalBureau,Pingyi㊀273300,China)Abstract:ThreesedimentprofilesweretakenintheYiheRiver.ChemicalformsandConcentrationofPinthesedimentswerestudied.ResultsindicatedthattotalP(TP)rangedfrom321to734mg/kg.ThecontentofCaboundP(Ca-P)washighest,withmorethan40%ofTP.ThecontentsofFeboundP(Fe-P)andresidualP(RES-P)wererelativehigh,andthecontentsofreductantsolubleP(RS-P)andAlboundP(Al-P)werelow.However,thecontentofsolubleandlooselyboundP(S/L-P)wasonlylessthan1%ofTP.ThecontentsofTPandvariousformsofphosphorusinsedimentslocatedintheupstreamofYiheRiverwerelowerthanthoseinthemidstreamoftherivernearLinyicity.Keywords:Yiheriver;sediment;phosphorus;chemicalforms㊀㊀磷是生态系统中的重要营养元素,但过量磷会导致水体富营养化[1-2]㊂近些年来,由于大量磷排入水体而导致的环境问题日益凸显;排入水体的磷最终进入沉积物[3];而沉积物中的磷通过扩散和再悬浮等过程又可能再次释放到水体中[4];因此,沉积物是地表水体中磷的源和汇㊂对沉积物中磷的含量和形态开展系统研究具有重要的意义㊂因此,本研究对沂河上㊁中㊁下游沉积物剖面中磷的含量和形态进行了系统分析,探讨了沂河流域沉积物在沉积时间序列上磷的含量及存在形态的历史变化过程,研究成果可以对沂河水系沉积物中磷的潜在生态风险进行预测㊂1㊀材料与方法1.1㊀样品采集及预处理2019年5月,用柱状采样器在沂河上㊁中㊁下游分别采集沉积物剖面样品,在采样现场,每隔2cm(10cm以上)和3cm(10cm以下)对柱状沉积物进行切割㊂样品装入聚乙烯塑料袋,然后带回实验室风干㊁研磨并保存㊂1.2㊀样品处理及测定沉积物样品先用硝酸-氢氟酸-高氯酸高温消解,然后用ICP-OES测定溶液中P的含量㊂采用Zhang[5]提出的分级提取方法对沉积物中磷进行分级提取:①溶解和弱吸附态磷(S/L-P),②铝结合态磷(Al-P),③铁结合态磷(Fe-P),④闭蓄态磷(还原条件下溶解的磷,RS-P),⑤钙结合态磷(Ca-P),⑥残渣态磷(RES-P),其中残渣态磷的含量由总磷含量减去前5种形态磷含量得到㊂2㊀结果与讨论2.1㊀磷的含量和形态2.1.1㊀沂河上游沉积物剖面该点沉积物剖面TP浓度为321 417mg/kg(图1A),表层沉积物TP最高,低层沉积物TP浓度最低,而且随着深度增加TP的浓度呈明显递减趋势;在P的各存在形态中Ca-P的含量占绝对优势,其平均百分含量超过40%;其次是RES-P和Fe-P,其平均含量分别为20%和19%;S/L-P和Al-P的平均含量分别为0.35%和4.23%,含量较低㊂2.1.2㊀沂河中游沉积物剖面该点沉积物剖面中TP的浓度范围为522 734mg/kg(图1B),表层沉积物TP的浓度最高,自表层到6 8cm深度,TP呈递减趋势,而自8cm开始,TP浓度又开始呈升高趋势;P的各形态中,其Ca-P的平均含量为52%,其含量占绝对优势;其次为RES-P,其平均百分含量为20%;在该采样点,Fe-P和RS-P含量的平均值为11.7%和11.7%,其含量基本一致;S/L-P和Al-P的平均含量也是最低的,在本研究涉及的3个采样点中,该点的TP和各形态P的平均含量都是最高的,说明城市工农业生产所排放的污染物对沂河水体沉积物的重要影响㊂2.1.3㊀沂河下游沉积物剖面该点沉积物剖面中TP的浓度范围为476 627mg/kg(图1C),沉积物的最底层TP含量最高,自表层到底层,TP浓度呈波动性分布,从表层到6 8cm,TP呈降低趋势,之后到12 14cm深度又呈逐渐升高趋势,自20 23cm深度,其TP浓度达到最高值㊂该采样点P的五种形态中,Ca-P的平均百分含量为39%,是浓度最高的形态;Fe-P的平均百分含量为25%,高于RES-P的含量19%,而Al-P和RS-P的平均含量相当,分别为9%和7%㊂所以,该采样点TP和各形态P的含量与上游和中游的含量差异明显㊂2.2㊀讨论总体而言,位于城市附近的河流沉积物P的浓度较高,沂河上游沉积物中P的浓度较低;在P的各形态中,含量最高的㊃252㊃SHANDONGCHEMICALINDUSTRY㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2021年第50卷㊀第9期是Ca-P,约占TP的40%以上;其次为Fe-P和RES-P,第三为RS-P和Al-P;S/L-P的含量最低㊂空间分布上,河流中游沉积物较上下游沉积物含有较高的TP㊂有研究表明:太湖表层沉积物中S/L-P的含量低于TP的5%,Al-P和Fe-P约占TP的10% 45%[6];武汉东湖沉积物中Fe-P的含量占TP的35%55%[7];山东半岛桑沟湾海湾沉积物中S/L-P占TP的9.9%,而Fe-P仅占TP的4.7%[8]㊂因此,沂河水系沉积物Al-P和Fe-P的含量与太湖表层沉积物相当;但是低于武汉东湖㊂因此,通过与上述水域的对比,表明了沂河水体有较高外源P的输入及对水体富营养化较大的潜在威胁㊂A.沂河上游沉积物剖面;B.沂河中游沉积物剖面;C.沂河下游沉积物剖面图1㊀各形态磷浓度及所占总磷(TP)的百分比3㊀结论临近城市的沂河中游沉积物中TP和各形态磷的含量较高,明显高于上游和下游;各形态磷中Ca-P占绝对优势,其百分含量均超过40%;其次是RES-P和Fe-P,含量最低的是S/L-P,都低于1%;而Al-P的含量介于4% 10%之间;外源输入是沂河水体沉积物中P的主要来源㊂参考文献[1]ALEXANDERRB,SMITHRA.TrendsinthenutrientenrichmentofUSriversduringthelate20thcenturyandtheirrelationtochangesinprobablestreamtrophicconditions[J].LimnologyandOceanography,2006,51(1):639-654.[2]HOUSEWA,DENISONFH.Phosphorusdynamicsinalowlandriver[J].WaterResearch,1998,32(6):1819-1830.[3]HAGGARDBE,SMITHDR,BRYEKR.VariationinstreamwaterandsedimentphosphorusamongselectOzarkcatchments[J].EnvironQual,2007,36(6):1725-1734.[4]张路,范成新,池俏俏,等.太湖及其主要入湖河流沉积物磷形态分布研究[J].地球化学,2004,33(4):423-432.[5]ZHANGH,KOVARJL.PhosphorusFractionation[M]//PIERZYNSKIGM.Methodsofphosphorusanalysisforsoils,sediments,residuals,andwaters.Raleigh:NorthCarolinaStateUniversity,2000.[6]徐玉慧,姜霞,金相灿,等.太湖东北部沉积物生物可利用磷的季节性变化[J].环境科学,2006,27(5):869-873.[7]孟春红,赵冰.东湖沉积物中氮磷形态分布研究[J].环境科学,2008,29(7):1381-7381.[8]蒋增杰,方建光,张继红,等.桑沟湾沉积物中磷的赋存形态及生物有效性[J].环境科学,2007,28(12):3872-8872.(本文文献格式:唐相臣.沂河典型沉积物剖面磷的浓度和形态特征[J].山东化工,2021,50(9):252-253.)㊃352㊃唐相臣:沂河典型沉积物剖面磷的浓度和形态特征。
·25·NO.12 2019( Cumulativety NO.48 )中国高新科技China High-tech 2019年第12期(总第48期)提高混凝土的防腐、阻锈能力。
一般采用具有高效减水、引气、增加混凝土密实度以及含有有效阻止钢筋锈蚀组分的复合型混凝土外加剂,对混凝土的性能进行改良。
工程上采用的增加混凝土密实度以及含有有效阻止钢筋锈蚀组分的复合型混凝土外加剂可选用CFA-ZF阻锈防腐型防水剂或CFA-EF防腐阻锈剂2种。
该两种防腐阻锈剂的特种超细微粉使混凝土的防腐薄弱环节氢氧化钙转化为耐腐蚀、坚硬的组分C-S-H凝胶,因此防腐阻锈剂掺入到混凝土中,一方面可以改善水泥水化密实性能,通过与混凝土中的胶凝材料反应形成胶体,进一步填充混凝土孔隙,阻止腐蚀性介质侵入混凝土结构内部,减少盐类腐蚀能力,同时抑制混凝土中的钙化物析出;另一方面,与钢筋表面反应形成钝化膜结构,保护钢筋,降低钢筋的锈蚀速度,提高钢筋的抗锈蚀能力。
通过这2个方面来提高混凝土的防腐、阻锈能力,从根本上转变普通混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力。
中国建筑第五工程局有限公司山东公司某施工部在施工过程中采用CFA-EF防腐阻锈剂,该防腐阻锈剂在使用过程中,通过与专业建材研究院合作,在防腐、阻锈剂应用方面取得一定的研究结果。
在满足混凝土的工作性能及防腐阻锈能力的条件下,掺入7%~9%剂量的阻锈剂即可满足要求。
在此剂量范围内能够较大幅度地提高混凝土的耐久性能,同时在大体量混凝土使用过程中节省防腐、阻锈剂的使用量,提高混凝土的经济性。
扩大防腐、阻锈混凝土的使用范围,便于推广使用,有利于行业的进一步发展。
5 结语海滨城市的建筑环境复杂,防腐、阻锈混凝土的性能对海滨城市的建筑结构有十分重要的影响,它可以延长混凝土结构的使用寿命,保证建筑的安全性和稳定性,从而为国民经济做出积极的贡献。
在防腐、阻锈混凝土使用过程中,要做好原材料检测,配合比验证,防腐、阻锈效果的检测。
利用梯度扩散薄膜技术(DGT)研究沉积物中重金属生物有效性的应用展望高丽;高博;周怀东;徐东昱【摘要】梯度扩散薄膜技术(Dffusive grdients in thin-films,DGT)是一种新的原位被动采样技术,可以高分辨地测定水体、土壤和沉积物中重金属的生物有效态,近年来在水环境领域中得到了广泛应用.本文根据文献、资料分析,介绍了DGT装置、基本原理,扩散相和结合相的发展,展望了DGT技术的发展前景.重点综述DGT技术在评价沉积物环境中重金属生物有效性的研究进展,并认为DGT技术为研究沉积物重金属生物有效性提供了快速高效的方法,为水环境中沉积物-水界面重金属迁移转化研究提供了强有力的技术支撑.【期刊名称】《中国水利水电科学研究院学报》【年(卷),期】2015(013)006【总页数】8页(P465-472)【关键词】梯度扩散薄膜技术;DGT;沉积物;重金属;生物有效性【作者】高丽;高博;周怀东;徐东昱【作者单位】中国水利水电科学研究院水环境研究所,北京100038;北京师范大学环境学院,北京100875;中国水利水电科学研究院水环境研究所,北京100038;中国水利水电科学研究院水环境研究所,北京100038;中国水利水电科学研究院水环境研究所,北京100038【正文语种】中文【中图分类】X171.5重金属具有积累性、持续性和不可降解性,可以在水体沉积物中积累[1]。
水体沉积物是重金属的一个重要存储库。
当水环境变化时(如pH降低或氧化还原电位升高等),沉积物就变成重金属的一个潜在污染源,重金属被释放到水环境中影响饮用水水质,对水生生物造成威胁,并通过食物链对人类健康造成影响[2-3],因此沉积物重金属污染的生态毒性成为全球关注的焦点。
传统的评价重金属毒性的方法是将重金属总浓度与已有的沉积物质量基准比较[4],然而,有研究表明,重金属总量在一定程度上可以反映沉积物中重金属的污染情况,但是重金属在水环境中的迁移性和生物有效性主要取决于重金属的化学形态。
大辽河水系沉积物剖面磷的形态和分布特征王世亮1,2,王志刚1,王萍1,林春野1*,全向春1,何孟常1,杨志峰1(1.北京师范大学环境学院,水环境模拟与污染控制国家重点联合实验室,北京 100875;2.曲阜师范大学生命科学学院,曲阜273165)摘要:用柱状采样器在大辽河水系采集4个沉积物柱,利用选择性连续提取法研究了沉积物中磷的形态,探讨了磷与铁、铝、钙和有机质含量之间的关系及磷的生物有效性.结果表明,大辽河水系沉积物总磷(TP)含量在323~2619mg #kg -1之间.除浑河剖面25~47cm 深度外,钙结合态磷(Ca 2P)含量最高,约占TP 的40%以上.其次为铁结合态磷(Fe 2P)和残渣态磷(RE S 2P),各占TP 的15%~25%.第三为闭蓄态磷(RS 2P)和铝结合态(A l 2P),各占TP 的5%~10%.溶解与弱结合态磷(S P L 2P)的含量仅占TP 的015%以下.浑河剖面25~47cm 深度,P 的大量积累导致Fe 2P 、A l 2P 含量升高,分别占TP 的1916%~3411%和612%~2314%;而Ca 2P 占TP 的含量下降,为TP 的1416%~3516%.河流下游(大辽河)沉积物较上游(浑河和太子河)沉积物含有较高的S P L 2P 、Al 2P 和Fe 2P,因此有较高的释放风险和生物可用性.相关分析表明,除浑河剖面25~47cm 深度外,沉积物Fe 结合P (Fe 2P+RS 2P)、Ca 2P 和RES 2P 分别与沉积物Fe 、Ca 和有机质含量正相关,但Al 2P 与Al 的含量不相关;而且,TP 含量与Fe 、有机质含量正相关,与Al 、Ca 含量不相关.大部分沉积物中Fe 与TP 的摩尔比为2019~3319,表明有进一步固定磷的能力.磷的生物有效性分析结果表明,大辽河水系沉积物中潜在生物有效磷含量在67199~1450186mg #kg -1,对水体富营养化构成潜在威胁.关键词:大辽河水系;沉积物;磷;形态;分布中图分类号:X522 文献标识码:A 文章编号:025023301(2009)1223494208收稿日期:2009201211;修订日期:2009203213基金项目:国家重点基础研究发展规划(973)项目(2004CB 418502);国家自然科学基金项目(40671002)作者简介:王世亮(1979~),男,博士研究生,主要研究方向为水土环境化学,E 2mail:wshiliang@ *通讯联系人,E 2mail:c.li n@Chemical Forms and Distribution of Phosphorus in the Sediment Profiles of the Daliaohe River SystemsW ANG Shi 2liang 1,2,W ANG Z hi 2gang 1,W AN G Ping 1,LI N Chun 2ye 1,Q U AN Xiang 2chun 1,HE Meng 2chang 1,Y ANG Zhi 2feng1(1.State Key Joi nt Laborato ry o f Enviro nmental Simulation and Pollution Co ntrol,Schoo l o f Environ ment,Beijing N ormal University,Beijin g 100875,China;2.School of Life Science,Q ufu N ormal University,Qufu 273165,China)Abstr act :The D aliaohe river system in China has been seriously affected by long 2term intensiv e industrial,urban and ag ricultural activi ties.The objective of this study was to determine the total phosphorus (TP)content and forms o f phosphate in the sediments and investigate geochemical relatio nships between P fo rms and mineral matri x elements and P bioavailabili ty.Four sedi ment profiles w ere taken in the D aliaohe river sy stems.TP content in the sedimen t w as measured by ICP 2OES and chemical fo rms o f phosphate w ere measured by sequential selective extractio n method.Results indicated that TP ranged fro m 323to 2619mg #kg -1.In the sediments except 25247cm depth of sediment p rofile in the Hun river,the con ten t of Ca bound P (Ca 2P)was the highest,with mo re than 40%of TP.The co ntents of Fe bound P (Fe 2P)and residual P (RES 2P)were 15%to 25%of TP,while the contents o f reductant so luble P (RS 2P)and Al bound P (Al 2P)were generally 5%to 10%o f TP.How ever,the content o f so luble and loosely bound P (S P L 2P)was o nly less than 015%of T P.Huge accumulation o f P in the 25247cm depth of the sediment profile in the Hun river led to a big ger increase in the contents of Fe 2P and Al 2P than Ca 2P,w here Al 2P,Fe 2P and Ca 2P contents were 612%22314%,1916%23411%and 1416%23516%of TP,respectiv ely.Co rrelatio n analy sis show ed that sum of Fe 2P and RS 2P,Ca 2P,and RES 2P were positively correlated to Fe,Ca,and sedi ment organic matter (SOM)co ntents,respectively in the sedi ments except the 25247cm depth of sedi ment pro file in the Hun river.In addition,TP content was positively correlated to Fe and SO M contents.The molar ratios o f Fe to TP generally ranged from 2019to 3319,indicating that most of sedi ments have capability to further retain P.Po tential bioavailable P (BAP)including S P L 2P,Al 2P and Fe 2P in the sedi ments was 85143to 183015mg #kg -1,and this part o f pho spho rus mi ght pose a potential risk to the eutrophication of the Daliao he river sy stem and i ts estuary.Key wor ds :D aliaohe riv er system;sediment;phosphorus;chemical forms;distribution磷的地球化学具有重要的环境学意义.一方面,磷是陆生和水生生物重要的营养元素;另一方面,过量的磷可能导致地表水体富营养化.在河湖水域中,磷是最主要的限制性营养元素[1].20世纪60年代以来,随着大量的磷排入水体,磷的环境污染问题引起了广泛关注.各种途径进入水体的磷,通过在矿物表第30卷第12期2009年12月环 境 科 学EN VIRON M E NT AL SCIEN CEVol.30,No.12D ec.,2009面吸附或与铝、铁和钙等元素共沉淀[2~6],最终进入水体沉积物.另一方面,通过化学扩散和再悬浮等地球化学过程,沉积物中磷可释放到上覆水体[7~10].因此,沉积物是河湖水环境中磷重要的汇和源.沉积物中的磷,依据其与矿物结合强度的不同,可被分为不同的形态[11]:可以反映磷的输入、人为影响、生物有效性、迁移性等重要信息.因此,研究沉积物中磷的形态对了解P的迁移、生物有效性及环境演变均具有重要的意义.国外学者大量研究了水体沉积物,尤其是湖泊沉积物中磷的形态、释放和生物可用性,以及磷的形态与沉积物特性之间的关系[12~17].我国也开展了类似的研究[18~24].从地理空间上,我国对长江[25~34]、珠江[35,36]、黄河水系[37~40]、黄渤海[41~44]、太湖[7,45~48]以及滇池[49~51]沉积物中磷的形态及迁移转化开展了较多的研究;对武汉东湖[52,53]等湖泊、密云水库[54~56]、海河[57]等沉积物中磷的形态开展了零星研究.还有一些研究采用室内模拟实验探讨了磷在沉积物中的迁移转化[58,59].但是,目前未见有关辽河流域水体沉积物磷形态的研究报道.大辽河水系是辽宁省最重要的水系,是辽宁省众多大中城市、工业、农业的重要水源.环境保护部最近发布的中国环境状况公报显示:我国七大水系污染程度排序中,辽河居第二位,劣五类水体占60%以上.有研究表明城市及工业等排放的污水进入河流后,其中的磷大量积累于下游的沉积物中,其二次释放可能导致河口及邻近海域水体富营养化[4].因此,本研究对辽河流域主要河段柱状沉积物中各种形态磷的含量及其分布特征进行了分析,探讨了磷的形态分布特征和沉积物地球化学特征之间的关系;其目的是阐明大辽河水系沉积物磷的潜在释放风险,预测大辽河水系沉积物磷对河口及附近海域水体富营养化的影响.1材料与方法1.1样品采集及预处理2006年5~6月,用柱状采样器(国家海洋局第二海洋研究所试制),在大辽河水系浑河沈阳下游、太子河下游和大辽河分别采集1、1和2个柱状沉积物样品(图1),H点可能反映沈阳和抚顺市政和工业废水的影响,T点可能反映本溪、辽阳、鞍山等市政和工业废水的影响,D1和D2则反映磷在河口区沉积物中的积累.在采样现场,每隔2cm(10cm以上)和3cm(10c m以下)切分沉积物柱.样品装入聚乙烯塑料袋封装,带回室内风干,用木棒碾碎,过20目尼龙筛,放入1L的广口瓶中保存.图1大辽河水系沉积物剖面采样点位置示意Fi g.1Schem atic graph of sam pling si tes of sedi mentprofiles i n the Daliaohe river s ys te m112样品处理及测定采用硝酸2氢氟酸2高氯酸高温溶解0125g沉积物样品,用ICP2O ES(IRI S Instrepid II型,美国热电公司)测定溶液中P、Al、Fe、Ca的含量.采用基准物质(中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所提供)分析和样品的平行分析检验分析的准确度和精密度.结果表明:4个基准物质中P、Al、Fe、Ca的回收率分别为-5133%~7158%、-3109%~3190%、-6182%~6131%、-2100%~6161%;5个样品平行分析的P、Al、Fe、Ca平均变异系数分别为1136%、0179%、1146%、0198%.鉴于大辽河水系沉积物碳酸钙的含量很低(平均含量为0129%,含量范围为0102%~1104%);因此,研究采用Zhang[60]的非钙质沉积物无机磷分级提取方法,把沉积物中的P分级为:¹溶解和弱吸附态磷(S P L2P),º铝结合态磷(Al2P),»铁结合态磷(Fe2P),¼闭蓄态磷(还原条件下溶解的磷,RS2P),½钙结合态磷(Ca2P),¾残渣态磷(RES2P).其中残渣态磷的含量由总磷含量减去前5种形态磷含量得到,主要由有机磷构成.采用Rao等[61]方法测定分级提取液中P的含量.对8个样品进行了平行的分步提取和测定,表明S P L2P、Al2P、Fe2P、RS2P、Ca2P平均的变异系数分别为1016%、315%、417%、413%、311%.由于S P L2P的含量比其它形态的P低很多,因此其平行分析的变异系数较高.2结果与讨论211磷的含量和形态349512期王世亮等:大辽河水系沉积物剖面磷的形态和分布特征浑河沉积物剖面:该剖面TP浓度范围为323~ 2619mg#kg-1;其中,0~25cm深度TP浓度为323~ 456mg#kg-1,25c m深度以下TP浓度随深度急剧升高,在40~43c m处达到最大值2619mg#kg-1(图2).各种形态磷与TP的变化相似,但是Al2P和Fe2P 升高幅度大于RS2P和Ca2P升高幅度,导致25c m深度以下Al2P和Fe2P占TP的百分比升高,而RS2P和Ca2P占TP的百分比下降125c m深度以上,SL2P、Al2P、Fe2P、RS2P、Ca2P和RES2P分别占TP含量的0113%~0186%、3103%~5183%、13195%~20127%、8117%~13126%、36143%~64153%和6147%~33104%;而25cm深度以下,上述几种形态的P分别占TP含量的0123%~0185%、6116%~ 23139%、19167%~34106%、4191%~8150%、14157%~35163%和19168%~29147%.总体上, Ca2P、RES2P、Fe2P为P的主要形态.剖面底部较高的TP、Al2P和Fe2P含量可能为过去污水排放导致的P 的积累.有研究指出,对于接纳污水较多的河流湖泊,沉积物中Fe2P一般是P的主要形态[62].因此,25 cm深度以下的沉积年代,浑河沈阳下游污染严重.图2沉积物剖面中各形态磷浓度及所占总磷(TP)的百分比Fi g.2Concentrati ons of various chem ical form s of phosphorus and their percentages out of total phosphorus(TP)i n the s edim ent profiles太子河沉积物剖面:该剖面TP浓度在458~862mg#kg-1之间,在4~6cm深度含量最低,为458mg#kg-1.8c m深度以下,TP浓度随深度缓慢升高,从646mg#kg-1升高到约800mg#kg-1(图2).S P L2P、Al2P、Fe2P、RS2P、Ca2P、RES2P平均占TP的0125%(0115%~0135%)、4163%(3181%~6110%)、16117%(8106%~31171%)、11153%(7181%~14173%)、50181%(38176%~57118%)和16161%(10104%~37189%)1总体上,Ca2P>Fe2P、RES2P>RS2P>Al2P>S P L2P.而且,8c m深度以下,Fe2P的比例表现出随深度升高的趋势;而RES2P的比例表现出随深度下降的趋势;其它各种形态磷所占的比例相对稳定.大辽河沉积物剖面:在大辽河采集了2个沉积物剖面D1和D2.D1沉积物剖面TP浓度在394~618mg#kg-1之间,没有表现出明显的升高或降低趋3496环境科学30卷势(图2).S P L 2P 、Al 2P 、Fe 2P 、RSE 2P 、Ca 2P 、RES 2P 平均占TP 的0141%(0129%~0156%)、9162%(7160%~11121%)、25125%(17174%~33137%)、6174%(4184%~9161%)、38171%(31110%~48187%)和19154%(11135%~32169%).D 2沉积物剖面TP 浓度在499~712mg #kg -1之间,平均值为603mg #kg -1.S P L 2P 、Al 2P 、Fe 2P 、RS 2P 、Ca 2P 、RES 2P 平均占TP 的0153%(0143%~1101%)、7128%(4105%~11104%)、19199%(17100%~25103%)、10188%(9129%~13119%)、37188%(31152%~43143%)和23194%(20197%~28181%),见图2.对于大辽河沉积物剖面,TP 及各形态P 没有随深度变化呈现出明显的变化趋势.总体而言,除浑河剖面25~47cm 深度外,Ca 2P 的含量最高,约占TP 的40%以上.其次为Fe 2P 和RES 2P,约占TP 的15%~25%.第三为RS 2P 和Al 2P,约占TP 的5%~10%.S P L 2P 的含量仅占TP 的015%以下(图3).浑河剖面25~47c m 深度,P 的大量积累导致Fe 2P 、Al 2P 含量升高,甚至超过了Ca 2P 的含量.空间分布上,河流下游(大辽河)沉积物较上游(浑河和太子河)沉积物含有较高的S P L 2P 、Al 2P 和Fe 2P,因此有较高的释放风险和生物可用性.有研究表明:太湖东北部表层沉积物中(0~10cm)S P L 2P 的含量一般低于TP 的5%,NaO H 提取的P(包括Al 2P 和Fe 2P)约占TP 的10%~45%,有机P(Olsen 2P)约占TP 的5%~10%[47].武汉东湖沉积物中溶解活性P(SRP)仅为TP 的012%以下,而Fe 2P 的含量高达TP 的35%~55%[52,53].南京玄武湖和莫愁湖Fe 2P 含量占TP 的30%~50%[63].山东半岛桑沟湾海湾S P L 2P 占TP 的919%,而Fe 2P 仅占TP 的417%[64].因此,大辽河水系沉积物铁铝结合态磷的含量与太湖东北部表层沉积物相似,但是铁结合态磷的含量低于武汉东湖和南京玄武湖和莫愁湖.另一方面,大辽河水系沉积物S P L 2P 的含量远远低于山东半岛桑沟湾海湾沉积物,但是Fe 2P 的含量远远高于桑沟湾海湾沉积物.另有研究表明沉积物中Fe 2P 的百分含量与湖泊水质污染程度相一致,富营养化越严重的区域Fe 2P 的含量越高[7,46,63].因此,通过与上述水域的对比,大辽河沉积物剖面以及浑河沉积物剖面25~47c m 深度较高的Fe 2P 含量表明了该区域较高的外源P 的输入及对水体富营养化较大的潜在威胁.尽管难溶性的磷酸钙矿物是沉积物早期成岩的最终产物之一[30],但是本研究中Ca 2P 占TP 的百分比并未随深度增加而升高.这可能表明向浑河剖面分成0~25cm 和25~47c m 深度两段统计图3 浑河、太子河、大辽河沉积物剖面各形态P 的平均含量及占总磷(TP)的百分比Fig.3 Average concentrations of various chemical forms of phos phorus and thei r average percentages out of total phosphorus (TP)in the profile s edim ent profiles of the Hun river,Taizi river,and Daliaohe riverCa 2P 的转化是极为缓慢的地球化学过程.2.2 磷的形态与Fe 、Al 、Ca 、有机质含量的地球化学关系沉积物中P 的化学形态分布取决于沉积物的矿物组成.浑河剖面25~47cm 深度除外,其余沉积物剖面Fe 结合P(Fe 2P+RS 2P)、Ca 2P 和RES 2P 分别与沉积物Fe 、Ca 和有机质(SO M)含量正相关,但Al 2P 与Al 的含量不相关(图4).国外大量研究也表明:在河湖沉积物中Fe 2P 与Fe 含量具有较好的相关性,如丹麦湖泊[14,17],地中海沿海环礁湖[65],法国沿海地区[66]等.Fe 2P 与Fe 含量,Ca 2P 与Ca 含量的正相关性可能是由于磷酸根在铁氧化物和碳酸盐矿物表面上的吸附与沉淀所致.在粘土含量较低的沉积物中,铝主要存在于原生铝硅酸盐矿物,与磷的结合性很低,导致沉积物中Al 2P 与Al 的含量不相关.而且,沉积物TP 的含量与Fe 、SO M 含量正相关,与Al 、Ca 含量不相关(图4).沉积物TP 与Fe 的相关系数高于Fe 结合P(Fe 2P+RS 2P)与Fe 的相关系数,表明349712期王世亮等:大辽河水系沉积物剖面磷的形态和分布特征Fe、Al、Ca的含量以其氧化物的形式表示;图中数据点不包括浑河剖面25~47c m深度图4P的形态及TP与沉积物Fe、Al、Ca、SOM含量之间的关系Fig.4Relationships between concentrations of phosphorous forms and total phosphorus and contents of Fe,Al,C a and SOM i n the s edim entsFe氧化物不仅能结合P,而且在一定条件下可根据沉积物Fe含量推测沉积物中TP的含量.Jensen等[17]研究发现,当淡水沉积物Fe与TP 的摩尔比高于815时,该沉积物具有进一步积累P 的能力;当低于815时,该沉积物具有极高的释放P 的风险1对于大辽河水系沉积物,除浑河沉积物剖面底部外,其余沉积物剖面Fe与TP的摩尔比的平均值为2710(2019~3319);因此,具有进一步积累P 的能力.但是浑河沉积物剖面底部Fe与T P的摩尔比值接近815;因此,具有很高的释放P的风险. 213辽河流域沉积物中生物有效态磷大辽河流域曾是我国重要的重工业基地之一,钢铁、煤炭等重工业发达.辽河流域经济的迅速发展导致工农业和生活污水排放量急剧增加,使大辽河流域水体中营养盐含量水平显著增加,水质污染严重.因此,沉积物中磷的污染评价及释放风险评价对3498环境科学30卷于该地区水域管理和环境保护具有积极作用.磷的生物可利用性一直是国内外学者关注的焦点[30,67],用生物可利用磷(B AP)含量表征沉积物中潜在可供生物利用的活性磷含量,B AP可通过化学和生物的作用转化为溶解态活性磷进入水体被藻类吸收利用,并影响磷酸盐在水土界面间的释放速率.因此,生物可利用磷(B AP)在预测河口潜在生态环境风险时具有重要的指导意义[40],不同形态特征的磷生物可利用程度不同,溶解和弱吸附态磷易进入水体被生物所利用,铁结合态磷和铝结合态磷是潜在的活性磷,在一定条件下能进入水体被生物利用[27,68].朱广伟等[33]、刘晓端等[55]很多研究者也把溶解和弱吸附态磷、铁结合态磷和铝结合态磷这3种形态磷的总和定义为生物可利用磷.综合以上考虑,本研究将S P L2P、Al2P和Fe2P之和作为B AP.结果表明浑河、太子河、大辽河沉积物剖面BA P含量分别为67199~ 1450186、76198~315120、101121~260112mg#kg-1,各占TP的19189%~55140%、12110%~36157%和23145%~41170%.3结论(1)浑河、太子河、大辽河沉积物剖面TP含量分别为323~2619、458~862、394~712mg#kg-1.从次表层(5~7cm深度)开始,浑河和太子河沉积物剖面TP和Fe2P含量随深度呈现出升高趋势,而大辽河沉积物剖面各形态P及TP含量未随深度发生明显变化,这可能与河流污染和沉积历史有关.(2)除严重污染的浑河剖面25~47c m深度外,沉积物中Ca2P含量最高,约占TP的40%以上;其次为Fe2P和RES2P,约占TP的15%~25%;第三为RS2P和Al2P,约占TP的5%~10%;S P L2P的含量仅占TP的015%以下.浑河剖面25~47cm深度,P 的大量积累导致Fe2P、Al2P含量升高,Ca2P相对含量降低.河流下游(大辽河)沉积物较上游(浑河和太子河)沉积物含有较高的S P L2P、Al2P和Fe2P,因此有较高的二次释放风险和生物可用性.(3)除严重污染的沉积物外,沉积物剖面Fe结合P(Fe2P+RS2P)、Ca2P和RE S2P分别与沉积物Fe、Ca和有机质(SO M)含量正相关,但Al2P与Al的含量不相关.而且,沉积物TP的含量与Fe、SO M含量正相关,与Al、Ca含量不相关.Fe与TP的摩尔比值表明大部分沉积物有进一步固定P的能力,而污染严重的沉积物(浑河沉积物剖面底部)已经达到了P 的最大吸持容量,具有很高的释放P的风险.(4)大辽河水系沉积物剖面B AP含量为67199 ~1450186mg#kg-1,占TP的12110%~55140%,对水体富营养化构成潜在威胁.致谢:感谢原北京师范大学学生郭伟、王浩正、周豫湘、范英宏、门彬参与野外采样工作.参考文献:[1]Ale xander R B,S mi th R A.Trends in the nutrient enrichment of USrivers during the late20th century and thei r relati on to changes inprobable stream trophic conditions[J].Lim nology andOceanography,2006,51(1):6392654.[2]Hous e W A,Denis on F H.Phosphorus dynam ics i n a lo wland ri ver[J].Water Research,1998,32(6):181921830.[3]B edore P D,David M B,Stucki J W.Mechanis ms of phosphoruscontrol in urban s tream s recei ving se wage effluent[J].Water Air SoilPollt,2008,191(124):2172229.[4]Fox I,Mal ati M A,Perry R.The ads orption and release of phosphatefrom sedi ments of a ri ver receiving se wage effluent[J].W aterResearch,1989,23(6):7252732.[5]Fu C Y,Fang T,Deng N S.The research of phos phorus of XiangxiRi ver nearby the Three Gorges,Chi na[J].Environ Geol,2006,49(6):9232928.[6]Haggard B E,S mith D R,B rye K R.Variati on in stream water andsedim ent phos phorus among select Ozark catc hm ents[J].EnvironQual,2007,36(6):172521734.[7]张路,范成新,池俏俏,等.太湖及其主要入湖河流沉积物磷形态分布研究[J].地球化学,2004,33(4):4232432.[8]孙小静,秦伯强,朱广伟,等.持续水动力作用下湖泊底泥胶体态氮、磷的释放[J].环境科学,2007,28(6):122321229. [9]李大鹏,黄勇,李伟光.底泥再悬浮状态下生物有效磷形成机制研究[J].环境科学,2008,29(7):182421830.[10]逄勇,颜润润,余钟波,等.风浪作用下的底泥悬浮沉降及内源磷释放量研究[J].环境科学,2008,29(9):2456-2469. [11]Song J M,Luo Y X,L X X,et al.Forms of phosphorus and siliconin the natural grai n siz e surface sedi ments of the southern Bohai Sea,C hina[J].Oceanol Lim nol,2003,21(3):2862292.[12]House W A,Denison F H.Exchange of i norganic phosphate bet weenriver water and bed2s edim ents[J].Envi ron Sci Technol,2002,36(20):429524301.[13]Taylor A W,Kunis hi H M.Phosphate equilibria on stream sedimentand soil in watershed draining an agricultural region[J].J Agr FoodC hem,1971,19(5):8272831.[14]S«ndergaard M,Wi ndolf J,J eppesen E.Phos phorus fractions andprofile in the s edim ent of s hallow Dani sh lakes as related tophosphorus load,sedim ent com posi tion and lake chemi stry[J].Water Researc h,1996,30(4):99221002.[15]Klapwijk S P,Kroon J M W,Meijer M L.Available phos phorus inlake sedi ments i n the Netherlands[J].Hydrobiologia,1982,92(1):4912500.[16]Herodek S,Istv novics V.Mobility of phos phorus fracti ons in thesedim ents of Lake B alaton[J].Hydrobi ol ogia,1986,135(122):1492154.349912期王世亮等:大辽河水系沉积物剖面磷的形态和分布特征[17]Jensen H S,Kri stensen P,Jeppesen E,e t al.Iron:phos phorus rati oin s urface sedi ment as an i ndicator of phosphate release from aerobicsedi ments in s hallow lakes[J].Hydrobiologia,1992,235P236(1):7312743.[18]Li u Z Y,Jin Z H,Li Y W,e t al.Sedi ment phosphorus fracti ons andprofile di stri bution at different vegetati on gro wth z ones in am acrophyte dominated s hallow Wuliangsuhai Lake,C hina[J].Envi ron Geol,2007,52(5):99721005.[19]Gao L,Zhou J M,Yang H,e t al.Phosphorus frac tions in s edim entprofiles and their potential contri butions to eutrophication i n DianchiLake[J].Environ Geol,2006,49(5):8352844.[20]Wang S R,J in X C,Zhao H C,et al.Phos phorus releasecharacteris tics of different trophic lake sedi ments under s im ulati vedis turbing condi ti ons[J].J Hazardous Materials,2009,161(223):155121559.[21]Wang S R,Ji n X C,Zhao H C,et al.Effects of organic m atter onphos phorus releas e kinetics in different trophic lake sedi ments andapplication of transition state theory[J].J EnvironmentalManagem ent,2008,88(4):8452852.[22]Li u S M,Zhang J,Li D J.Phosphorus cycling in sediments of Bohaiand Yellow S eas[J].Es tuari ne,C oas tal Shelf Science,2004,59(2):2092218.[23]Wang S R,Jin X C,Pang Y,et al.Phosphorus fracti ons andphos phate s orption characteris tics in relation to the sedi mentcompos itions of s hallow lakes in the mi ddle and lower reaches ofYangtze Ri ver region,C hina[J].J C olloid&Interface Science,2005,289(2):3392346.[24]Tian J R,Zhou P J.Phosphorus fracti ons and adsorptioncharacteris tics of floodplain sedi ments in the lo wer reaches of theHanjiang River,Chi na[J].Envi ron Moni t Ass es s,2008,137(123):2332241.[25]刘敏,陆敏,许世远,等.长江口及其上海岸带水体沉积物中磷的存在形态[J].地学前缘,2000,7(8):94298.[26]侯立军,刘敏,许世远,等.长江口岸带柱状沉积物中磷的存在形态及其环境意义[J].海洋环境科学,2001,20(2):7212.[27]高效江,陈振楼,许世远,等.长江口滨岸潮滩沉积物中磷的环境地球化学特征[J].环境科学学报,2003,23(11):7112715.[28]钱嫦萍,陈振楼,胡玲珍,等.崇明东滩沉积物再悬浮对沉积物2水界面氮、磷交换行为的影响[J].环境科学,2003,24(5):1142119.[29]张斌亮,张昱,杨敏,等.长江中下游平原三个湖泊表层沉积物对磷的吸附特征[J].环境科学学报,2004,24(4):5952600.[30]朱广伟,秦伯强,高光,等.长江中下游浅水湖泊沉积物中磷的形态及其与水相磷的关系[J].环境科学学报,2004,24(3):3812388.[31]李敏,韦鹤平,王光谦,等.长江口、杭州湾水域沉积物中磷的化学形态分布特征[J].海洋学报,2004,26(2):1252130. [32]王圣瑞,金相灿,赵海超,等.长江中下游浅水湖泊沉积物对磷的吸附特征[J].环境科学,2005,26(3):38243.[33]朱广伟,秦伯强,张路.长江中下游湖泊沉积物中磷的形态及藻类可利用量[J].中国科学(D辑)地球科学.2005,35(增刊Ò):24232.[34]金相灿,庞燕,王圣瑞,等.长江中下游浅水湖沉积物磷形态及其分布特征研究[J].农业环境科学学报,2008,27(1):2792285.[35]岳维忠,黄小平.珠江口柱状沉积物中磷的分布特征及其环境意义[J].热带海洋学报,2005,24(1):21227.[36]岳维忠,黄小平,孙翠慈.珠江口表层沉积物中氮、磷的形态分布特征及污染评价[J].海洋与湖沼,2007,38(2):1112116.[37]林荣根,吴景阳.黄河口沉积物中无机磷酸盐的存在形态[J].海洋与湖沼,1992,23(4):3872395.[38]宋金明.黄河口邻近海域沉积物中可转化的磷[J].海洋科学,2000,24(7):42245.[39]李北罡,郭博书.黄河中游表层沉积物中无机磷的化学形态研究[J].农业环境科学学报,2006,25(6):160721610.[40]张宪伟,潘纲,王晓丽,等.内蒙古段黄河沉积物对磷的吸附特征研究[J].环境科学,2009,30(1):1722177.[41]冯强,刘素美,张经.黄、渤海区沉积物中磷的分布[J].海洋环境科学,2001,20(2):24227.[42]戴纪翠,宋金明,李学刚,等.胶州湾沉积物中的磷及其环境指示意义[J].环境科学,2006,27(10):195321962.[43]宋金明,李学刚,邵君波,等.南黄海沉积物中氮、磷的生物地球化学行为[J].海洋与湖泊,2006,37(4):3702376.[44]董方,刘素美,张经.北黄海与渤海沉积物中磷形态的分布特征[J].海洋环境科学,2001,20(2):18223.[45]黄清辉,王子健,王东红,等.太湖表层沉积物磷的吸附容量及其释放风险评估[J].湖泊科学,2004,16(2):972104. [46]金相灿,孟凡德,姜霞,等.太湖东北部沉积物理化特征及磷赋存形态研究[J].长江流域资源与环境,2006,15(3):3882396.[47]徐玉慧,姜霞,金相灿,等.太湖东北部沉积物生物可利用磷的季节性变化[J].环境科学,2006,27(5):8692873.[48]张路,范成新,王建军,等.太湖水土界面氮磷交换通量的时空差异[J].环境科学,2006,27(8):153721543.[49]余源盛.滇池沉积物中磷的分布和迁移特征[J].海洋与湖沼,1988,19(3):1492156.[50]高丽,杨浩,周健民,等.滇池沉积物磷内负荷及其对水体贡献的研究[J].环境科学学报,2004,24(5):7762781.[51]陈永川,汤利,张德刚,等.滇池沉积物总磷的时空分布特征研究[J].农业环境科学学报,2007,26(1):51257.[52]冯峰,方涛,刘剑彤.武汉东湖沉积物氮磷形态垂向分布研究[J].环境科学,2006,27(6):107821082.[53]孟春红,赵冰.东湖沉积物中氮磷形态分布研究[J].环境科学,2008,29(7):183121837.[54]刘浏,刘晓端,徐清,等.密云水库沉积物中磷的形态和分布特征[J].岩矿测试,2003,22(2):81285.[55]刘晓端,徐清,刘浏,等.密云水库沉积物2水界面磷的地球化学作用[J].岩矿测试,2004,23(4):2462250.[56]徐清,刘晓端,王辉锋,等.密云水库沉积物内源磷负荷的研究[J].中国科学(D辑)地球科学,2005,35(增刊Ñ):2812287.[57]安敏,黄岁.海河干流表层沉积物总磷、总铁和有机质的含量及相关性分析[J].环境科学研究,2007,20(3):63267.3500环境科学30卷[58]黄清辉,王东红,马梅,等.沉积物和土壤中磷的生物有效性评估新方法[J].环境科学,2005,26(2):2062208.[59]周小宁,王圣瑞,金相灿.沉水植物黑藻对沉积物有机、无机磷形态及潜在可交换性磷的影响[J].环境科学,2006,27(12):242122425.[60]Zhang H.Phosphorus Fractionation.In:Pierzynski G M(Ed).Methods of Phosphorus Analys is for Soi ls,Sedim ents,Residuals,andWaters.North C arolina S tate University[EB P O L].http:P P w ww.s oil. P sera17P publicati ons P s era1722P pm-c over.htm,2000,50259.[61]Rao A S,Reddy K S,Takkar P N.Malachite green m ethodcompared to ascorbic acid for es ti mating s mall amounts of phophorusin w ater,0.01M calcium chloride,and Ol sen s oil extrac ts[J].Co mm un Soil Sci Pl ant Anal,1997,28(628):5892601.[62]潘成荣,汪家权,郑志侠,等.巢湖沉积物中氮与磷赋存形态研究[J].生态与农村环境学报,2007,23(1):43247.[63]王超,邹丽敏,王沛芳,等.典型城市浅水湖泊沉积物中磷与铁的形态分布及相关关系[J].环境科学,2008,29(12):340023404.[64]蒋增杰,方建光,张继红,等.桑沟湾沉积物中磷的赋存形态及生物有效性[J].环境科学,2007,28(12):278322788. [65]Mouti n T,Picot B,Ximenes M C,et al.Seasonal variati ons of Pcom pounds and thei r concentrati ons in t wo coastal lagoons(Herault,France)[J].Hydrobiologi a,1993,253(123):45259.[66]Andrieux2Loyer F,Am inot A.Phosphorus form s related to sedimentgrai n si ze and geochem ical characteris tics in French coastal areas[J].Es tuarine,Coastal S helf Science,2001,52(5):6172629. [67]Reynolds C S,Davies P S.S ources and bi oavailability of phosphorusfrac tions in freshwaters:a B ritis h perspec tive[J].Biological Revie w,2001,76(1):27264.[68]黄小平,黄良民.河口营养盐动力学过程研究的若干进展[J].黄渤海海洋,2001,19(4):86292.350112期王世亮等:大辽河水系沉积物剖面磷的形态和分布特征。