土壤对磷的吸附与解吸及需磷量探讨

不同利用方式下土壤对磷的吸附—解吸特征秦胜金;张玉树;胡晓霞;黄敬武【摘要】In order to understand the effect of different land use types on the phosphorus fixed and loss in soil,the study investigated the adsorption and desorption characteristics of soils in orchard,teaplantation,dryland,paddy field,vegetable field and forest.The results showed that the soil available phosphorus content was the highest in vegetable field.The adsorption rate of it was well below that of other soils with a phosphorus addition rate of 200~2 400 mg/kg which was 14.19%~30.88%,and adsorption isothermal curve of which with no break point.The fact indicated that the soil in vegetable field,whose maximum phosphorus adsorption amount was 476.19 mg/kg,it was less buffering with the phosphorus.The soils of paddy field and forest had slightly better phosphorus adsorption ability with maximum phosphorus adsorption amounts of 1 000.00 mg/kg and 1 111.11 mg/kg.The less of the phosphorus adsorption amount the larger of the phosphorus desorption in different soils.The phosphorus desorption rates were as vegetable field paddy field and forestdry land,teaplantation and orchard.The phosphorus desorption rates decreased with the increase of times of desorption,and the difference was greater in the first time.So the application of phosphorus should be restricted in vegetable field and paddy field,and the ground plants should be protected in forest which could decrease the loss of phosphorus by runoff.%为了揭示闽江流域不同土地利用方式对土壤磷的固定和释放机制,对闽江上游果园、茶园、旱地、水田、蔬菜地和林地几种利用方式土壤磷的吸附—解吸特征进行研究。

红壤中磷吸附解吸影响因素的研究进展摘要：红壤是中国重要的土壤类型，研究红壤中磷吸附与解吸的影响因素对合理施肥、提高农作物产量、防止环境污染等有重要的作用。

本文根据国内外相关报道，简要综述了红壤中磷吸附与解吸影响因素的研究。

pH值、温度、淹水、施肥情况、红壤熟化度以及母质类型等因素都会影响红壤中磷的吸附与解吸。

关键词：磷；吸附；解吸；红壤；影响因素Research Progress of Phosphate Adsorption and DesorptionInfluence Factors in Red SoilWei Kunjiao, Dong ChangxunAbstract：Red soil is an important agrotype of china. The research of phosphate adsorption and desorption influence factors in red soil is crucial to application of fertilization、raising farm crop yield and environmental pollution prevention. This thesis according to the national and international relevant reports synthesizes the affection components of phosphate adsorption and desorption. pH index、temperature、flooding、fertilization、soil ripe change degree、parent types of soils and some other factors can effect phosphate adsorption and desorption in red soil.Key words: phosphate; adsorption; desorption; red soil; influence factors0引言红壤是中国重要的土壤类型，在中国的分布面积最广，对中国的粮食生产起着重要作用。

一等温吸附实验
称取1.500 g经风干研碎过0.25 mm筛的土壤样品于9只50 mL离心管中，分别加入30 mL含磷量为0、2、4、8、12、18、26、36 mg L-1和50 mg·L-1的KH2PO4溶液（用0.01 mol·L-1CaCl2溶液配制），加入氯仿2滴，以抑制微生物活性。

在25 恒温振荡24 h，振速200 r·min-1，平衡后离心，过0.45 m滤膜，测定平衡液中的溶解性活性磷（SRP）含量，通过差减法计算土壤对磷的吸附量，每个处理做3次重复。

二等温解吸实验
吸附实验结束后，用95%的酒精清洗土样中游离的磷酸盐，再分别加入25 mL0.01mol·L-1的CaCl2溶液，振荡24 h后，离心、过滤，测定解吸液中的SRP含量，计算磷的解吸量，每个处理做3次重复。

土壤磷吸附参数及其与土壤磷的关系摘要：通过对磷(P)土壤的吸附特征及其与土壤磷(STP) 的关系的研究可以为径流可溶性磷浓度的预测提供一定的理论基础。

本研究的60个表层土壤来自加拿大安大略省目的在于为安大略省提供此类信息。

磷的吸附行为的特点符合Langmuir方程且可以归纳为四个吸附参数：磷的最大吸附系数(Q max)、磷的吸附强度(PSS)、零吸附磷平衡浓度(EPC0)和最初吸附磷浓度(Q0)。

PSS(r2= 0.93–0.95)、EPC0(r2= 0.42–0.82)和Q0(r2= 0.57–0.79)能够预测饱和铁氧化物地带磷、土壤有效磷含量，水提取磷和Mehlich-3 P，我们确定了在土壤地表径流DRP和EPC0低浓度(<0.1mg·L-1)PSS的临界值，即有效态磷含量为30mg·kg-1时其值为0.39mg·L-1。

探索两者之间的关系我们可以发现，土壤有效磷含量和EPC0之间的关系土壤与土壤有效磷含量小于30mg·kg-1将导致EPC0浓度小于0.1mg·L-1，结果表明，土壤与土壤有效磷含量大于30mg·kg-1可导致明显的径流可溶性磷流失，因此在证实源因素和运输因素集成地点磷的评估有必要采取缓解措施（如：土壤水文电导率、边坡、降水和水源的距离）。

关键词：土壤磷吸附关系Phosphorus Sorption Parameters of Soils and Their Relationships with Soil Test PhosphorusAbstract：Understanding phosphorus (P) sorption characteristics of soils and their relationships with soil test P (STP) may aid the prediction of runoff soluble P concentration. This study was conducted to provide such information for soils in Ontario, Canada. A total of 60 surface soil samples were collected from six major soil series in Ontario. Phosphorous sorption behaviors were characterized by a modified Langmuir equation and summarized by four sorption parameters: P sorption maximum (Q max), P sorption strength (PSS), equilibrium P concentration at zero net sorption (EPC0), and initially sorbed P (Q0). Soil PSS, EPC0, and Q0could be predict-tedby saturated iron-oxide strip P, Olsen P, water extractable P, and Mehlich-3 P, with PSS following a power function (r2= 0.93–0.95), EPC0following a quadratic function (r2= 0.42–0.82), and Q0following a linear function (r2= 0.57–0.79). We identified a critical PSS value (i.e., 0.39 mg·L−1, corresponding to 30 mg Olsen P kg−1) above which soils had low surface runoff DRP and EPC0concentration (<0.1 mg·L−1). The relationship between Olsen P and EPC0confirmed that the soil with Olsen P < 30 mg kg−1would lead to EPC0concentration<0.1mg L−1. The findings suggest that soils with Olsen P > 30 mg P kg−1may cause significant run off soluble P loss, and thus necessary mitigation measures may need to be adopted on confirmation with assessment of a site P index that integrates source factors with the transport factors (e.g., soil hydrological conductivity, slope, precipitation, and distance from the water source).Keywords:Soil phosphorus; Sorption; Relationship农业磷是水体富营养化的主要来源(USEPA, 2000; Boesch et al., 2001)，土壤径流可溶性磷浓度很大程度上取决于对磷的吸附特性，因此研究磷的吸附特性对环境评价具有十分重要的意义。

第４４卷㊀第４期２０１８年８月环境保护科学ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅＶｏｌ.４４㊀Ｎｏ.４Ａｕｇ.２０１８ꎬ４９~５３收稿日期:２０１８－０２－１０基金项目:国家自然科学基金资助项目(５１６０９０２８)ꎻ重庆市研究生科研创新项目(ＣＹＳ１７２１４㊁ＣＹＳ１６１８２)资助作者简介:李㊀旺(１９９４－)ꎬ男ꎬ硕士ꎮ研究方向:河流动力学ꎮＥ－ｍａｉｌ:４１０３４６８２８＠ｑｑ.ｃｏｍ通信作者:李振亮(１９８１－)ꎬ男ꎬ副教授ꎮ研究方向:环境工程ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｚｈｅｎｌｉａｎｇｌｉ＠１６３.ｃｏｍ泥沙对磷的吸附及解吸研究进展李㊀旺１ꎬ祖㊀波１ꎬ李振亮２ꎬ王㊀军１(１.重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心环境水利工程重庆市工程试验室ꎬ重庆㊀４０００７４ꎻ２.重庆市环境科学研究院ꎬ重庆㊀４０００７４)㊀㊀摘㊀要:文章对近年来国内外有关磷在泥沙中的吸附及解吸研究作了总结ꎬ主要从泥沙吸附机制㊁数学模拟在吸附及解吸中的应用㊁磷在泥沙中吸附及解吸的影响因素３个方面阐述了泥沙与磷的相互关系ꎬ并指出了现有研究的不足ꎬ提出了未来的发展方向ꎮ关键词:磷的吸附ꎻ磷的解吸ꎻ研究进展㊀㊀中图分类号:Ｘ５２２㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＤＯＩ:１０.１６８０３/ｊ.ｃｎｋｉ.ｉｓｓｎ.１００４－６２１６.２０１８.０４.００８ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄＤｅｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆＰｈｏｓｐｈａｔｅｉｎＳｅｄｉｍｅｎｔＬｉＷａｎｇ１ꎬＺｕＢｏ１ꎬＬｉＺｈｅｎｌｉａｎｇ２ꎬＷａｎｇＪｕｎ１(１.ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌａｎｄＨｙｄｒａｕｌｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＬａｂｏｒａｔｏｒｙꎬＮａｔｉｏｎａｌＩｎｌａｎｄＷａｔｅｒｗａｙＲｅｇｕｌａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒꎬＣｈｏｎｇｑｉｎｇＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＣｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００７４ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＭｕｎｉｃｉｐａｌＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬＣｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００７４ꎬＣｈｉｎａ)㊀㊀Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒꎬｒｅｃｅｎｔｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｆｏｒｅｉｇｎｓｔｕｄｉｅｓｒｅｌａｔｅｄｔｏａｄｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｉｎｓｅｄｉｍｅｎｔｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ.Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔｗａｓｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅａｓｐｅｃｔｓｏｆａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍꎬａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｎａｄｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎꎬａｎｄｆａｃｔｏｒｓａｆｆｅｃｔｉｎｇｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｄｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｉｎｓｅｄｉｍｅｎｔ.Ｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｒｅｓｅａｒｃｈｗａｓｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔａｎｄｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ.㊀㊀Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＰｈｏｓｐｈｏｒｕｓＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎꎻＰｈｏｓｐｈｏｒｕｓＤｅｓｏｒｐｔｉｏｎꎻＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓＣＬＣｎｕｍｂｅｒ:Ｘ５２２㊀㊀磷是水体生态系统中一种重要的生源要素ꎬ为藻类㊁鱼类等水生生物提供营养ꎬ同时它又是造成水体富营养化的关键因子[１]ꎮ磷在水体中以颗粒态和溶解态存在ꎬ有研究表明[２－３]ꎬ水体中８０％~９０％的磷都以颗粒态的形式吸附在泥沙颗粒表面ꎮ这也正是磷与其他污染物不同的地方ꎬ磷对泥沙表面具有很强的亲和性[４]ꎬ泥沙对于磷来说ꎬ起到了 汇 的作用ꎬ这些颗粒态磷会随水流扩散迁移ꎬ当下游的水动力条件或其他水体环境因素(如温度㊁ｐＨ㊁金属离子等)改变时ꎬ富集在泥沙颗粒上的磷就会释放[５]ꎬ从而造成二次污染ꎮ另一方面ꎬ我国河道㊁库区泥沙淤积状况严重ꎬ这种多孔泥沙絮体比表面积很大ꎬ对于磷等污染物的吸附力极强ꎬ而且多数絮体不稳定ꎬ外界条件改变易引起絮体破碎ꎬ从而释放出大量溶解态磷ꎻ同时ꎬ磷吸附在泥沙颗粒表面后反过来又会对泥沙颗粒的絮凝特性造成影响ꎬ因此加快研究磷的吸附解吸规律及磷与泥沙颗粒的相互关系十分重要ꎮ１㊀泥沙吸附机制吸附过程主要可以分为７类:①物理吸附ꎬ②化学吸附ꎬ③选择吸附ꎬ④分子吸附ꎬ⑤交换吸附ꎬ⑥专性吸附ꎬ⑦非专性吸附[６]ꎮ目前多数研究认为ꎬ水体中泥沙对于污染物的吸附方式主要是３类:①物理吸附:这种类型的吸附通常发生在中性分子中ꎬ颗粒通过范德华力的作用吸附周围物质ꎬ它与泥沙的表面能和比表面积有关ꎬ高表面能和高比表面积有利于物理吸附的进行ꎻ②化学吸附:５０㊀环境保护科学第４４卷㊀由于泥沙具有双电层特性[７]ꎬ可通过某些电化学作用与周围物质建立链接ꎬ需要较高的活化能ꎻ③交换吸附:也叫配位吸附ꎬ颗粒从水体中吸附某种基团ꎬ同时释放原有基团ꎬＢｈａｔｔｉｅｔａｌ[８]通过对磷酸盐在土壤中的吸附研究指出这种基团替换主要是磷酸根与颗粒中的－Ｈ２Ｏ和－ＯＨ基团交换ꎮ一般来说ꎬ物理吸附在较低的活化能条件下就可以进行ꎬ因而吸附速度很快ꎬ而化学吸附和交换吸附由于涉及化学键的形成等化学反应ꎬ需要较高的活化能才可以进行ꎬ因此相对于物理吸附来说ꎬ反应滞后且吸附速度较慢[９]ꎬ这也在试验中得到了验证ꎬ秦宇等[１０]试验研究不同粒径泥沙颗粒对磷吸附的影响ꎬ发现四种粒径泥沙溶液中溶解态磷浓度的变化趋势一致ꎬ均能在３ｈ内快速下降到瓶颈值ꎬ随后再缓慢下降ꎮ夏波[１１]的研究结果也发现了同样的规律ꎮ因此可以认为ꎬ泥沙颗粒对于磷的吸附是先以快速的物理吸附为主ꎬ随后向缓慢的化学吸附及配位吸附过度ꎬ最终达到平衡ꎮ肖洋[１２]试验研究也指出ꎬ泥沙对磷的吸附分为快速吸附和慢速吸附两个阶段ꎬ在开始的２ｈ快吸时段内泥沙对磷的吸附量可达到２４ｈ吸附量的９０％ꎬ且解吸也有相似的规律ꎮ曹志洪等[１３]发现泥沙对颗粒态磷的解吸能力很强ꎬ并将其解吸动力学曲线分成３部分ꎬ第一部分为以物理吸附的磷的解吸为主的快速解吸区ꎬ第二部分是以反应较慢的化学吸附和配位吸附的磷的解吸为主的慢速解吸区ꎬ第三部分则是平衡区域ꎮ另外ꎬ吸附－解吸过程并非可逆的ꎬ被吸附的磷并不能完全解吸ꎬ一般来说ꎬ单位质量泥沙对磷的平衡吸附量约为平衡解吸量的２~４倍[１２]ꎮ２㊀吸附模型及应用在目前主流研究中ꎬ为了定量地描述泥沙对磷的吸附及解吸过程ꎬ分析磷等污染物在水沙两相间的相应系数及其分配量ꎬ多采用动力学模型和热力学模型结合的方式对数据进行拟合[１４]ꎮ２ １㊀吸附解吸动力学模型吸附动力学的研究主要通过动力学模型对数据进行拟合ꎬ得出吸附剂吸附溶质的速率快慢ꎬ确定吸附－解吸达到平衡的时间ꎬ从而探讨其吸附机理[１５]ꎮ目前用来模拟泥沙吸附解吸磷应用最多的是准一级动力学模型和准二级动力学模型ꎮ２ １ １㊀准一级动力学模型㊀准一级动力学模型主要采用Ｌａｇｅｒｇｒｅｎ方程[１６]来计算:ｄＱｔｄｔ＝ｋ１(Ｑｅ－Ｑｔ)㊀㊀式中:Ｑｅ为平衡吸附量ꎻＱｔ为ｔ时刻的吸附量ꎬｍｇ/ｇꎻｔ为反应时间ꎬｈꎻｋ１为准一级反应动力学速率常数ꎬｍｉｎ－１ꎮ根据微分边界条件ꎬ对上式从ｔ＝０到ｔ>０(Ｑ＝０到Ｑ>０)进行积分ꎬ可以得到:Ｑｔ＝Ｑｅ(１－ｅ－ｋ１ｔ)２ １ ２㊀准二级动力学模型㊀准二级动力学模型可以用ＭｃＫａｙ方程描述ꎬ它的动力学方程表达式[１７－１８]主要建立在化学反应或化学吸附基础上:ｄＱｔｄｔ＝ｋ２(Ｑｅ－Ｑｔ)２㊀㊀式中:Ｑｅ为平衡吸附量ꎻＱｔ为ｔ时刻的吸附量ꎬｍｇ/ｇꎻｔ为反应时间ꎬｈꎻｋ２为准二级反应动力学速率常数ꎬｍｉｎ－１ꎮ同样ꎬ根据微分边界条件ꎬ对上式从ｔ＝０到ｔ>０(Ｑ＝０到Ｑ>０)进行积分ꎬ可以得到:Ｑｔ＝Ｑ２ｅｋ２ｔ１＋Ｑｅｋ２ｔ２ ２㊀等温吸附模型等温吸附模型同样是对吸附过程进行拟合ꎬ通过吸附等温线来描述在恒温条件下ꎬ吸附平衡后吸附剂的吸附量与溶质浓度的关系ꎬ即在相同温度条件下多个吸附试验结果的概括ꎬ这样可以了解到溶质和吸附剂之间相互作用的强弱ꎬ并在一定程度上对吸附机理进行解释ꎮ目前常用的吸附等温模型有３种:Ｌａｎｇｍｕｉｒ吸附等温模型㊁Ｆｒｅ￣ｕｎｄｌｉｃｈ吸附等温模型和Ｈｅｎｒｙ吸附等温模型ꎬ这３种模型尤其是Ｌａｎｇｍｕｉｒ模型具有良好的适用性ꎬ得到了广泛的使用[１９－２０]ꎬ并且等温式不断得到各国研究者们的优化以适应各种条件下的等温吸附ꎬ如禹雪中等[２１]就基于试验数据ꎬ对传统的Ｌａｎｇｍｕｉｒ吸附等温式进行了改进ꎬ在公式中考虑了吸附过程中泥沙含量的作用ꎬ并从河流原型观测数据中得到了验证ꎮ赵旭等[２２]改进了Ｌａｎｇ￣ｍｕｉｒ㊁Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ模型ꎬ将分形理论应用到模型中ꎬ得到了很好的效果ꎮ㊀第４期李旺㊀等:泥沙对磷的吸附及解吸研究进展５１㊀２ ２ １㊀Ｌａｎｇｍｕｉｒ吸附等温模型㊀Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温吸附方程[２３－２４]的数学表达式如下:Ｑｅ＝ＱｍＫＬｃｅ１＋ＫＬｃｅ㊀㊀式中:Ｑｅ为平衡吸附量ꎻＱｍ为最大吸附量ꎬｍｇ/ｇꎻｃｅ为平衡时溶液中磷浓度ꎬｍｇ/ＬꎻＫＬ为吸附强度ꎮ２ ２ ２㊀Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ吸附等温模型㊀Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ型吸附等温模型是一种经验模型ꎬ它基于吸附剂在多相表面上的吸附ꎬ既可以用于物理吸附ꎬ也可以用于化学吸附ꎮＦｒｅｕｎｄｌｉｃｈ吸附等温方程[２５]如下:Ｑｅ＝ＫＦｃｎｅ㊀㊀式中:Ｑｅ为平衡吸附量ꎻｍｇ/ｇꎻｃｅ为平衡时溶液中磷浓度ꎬｍｇ/ＬꎻＫＦ与ｎ是吸附性能的表征ꎬ取值范围通常在０ ２~０ ７[２６]ꎮ２ ２ ３㊀Ｈｅｎｒｙ吸附等温模型㊀Ｈｅｎｒｙ吸附等温模型应用范围较窄ꎬ只限于吸附量占形成单分子层吸附量的１０％以下ꎬ即吸附剂表面最多只能有１０％的表面被吸附质覆盖才能适用这个模型ꎮＨｅｎｒｙ公式[２７]如下:Ｑｅ＝Ｋｃｅ㊀㊀式中:Ｑｅ为平衡吸附量ꎬｍｇ/ｇꎻｃｅ为平衡时溶液中磷浓度ꎬｍｇ/ＬꎻＫ是Ｈｅｎｒｙ常数ꎮ３㊀影响磷吸附及解吸的因素影响磷吸附－解吸的主要影响因素包括３大方面:泥沙特性ꎬ如泥沙矿物种类ꎬ粒径分布ꎬ泥沙浓度ꎬ颗粒形态ꎻ环境介质条件ꎬ如水相磷浓度㊁有机物㊁ｐＨ值等ꎻ环境动力条件ꎬ如流体剪切力ꎮ３ １㊀泥沙特性沈仁芳等[２８]对黄淮海地区石灰性土壤对磷的吸附性进行了对比研究ꎬ影响其吸附磷能力的主要因素是土壤粘粒含量和ＣａＣＯ３含量ꎻ李洁等[２９]探讨了沸石㊁麦饭石㊁河沙及陶粒４种矿物材料对磷的吸附特性ꎬ发现沸石对磷的吸附率最高ꎬ达５９％ꎬ河沙在酸性条件下吸附效果较好ꎬ同等条件下ꎬ４种矿物材料对磷的最大吸附量为沸石>河砂>麦饭石>陶粒ꎻ千方群等[３０]比较了凹凸棒石粘土㊁高岭土㊁膨润土和蛭石４种粘土矿物对不同程度磷污染水体的吸附净化能力ꎬ发现对于Ⅴ类水(ρ(Ｐ)＝０ ４ｍｇ/Ｌ)ꎬ高岭土的吸附净化能力最强ꎬ最高可达４０ｍｇ/ｋｇꎬ其次是凹凸棒石粘土和膨润土ꎬ蛭石的吸附净化能力较差ꎻ对于劣Ⅴ类水(ρ(Ｐ)＝１ ０ｍｇ/Ｌ)ꎬ膨润土的吸附净化能力最强(９８ｍｇ/ｋｇ)ꎬ蛭石次之ꎬ高岭土对磷的吸附量会因矿物组成不同而表现出很大差异ꎮ崔双超等[３１]取南海子湖表层沉积物ꎬ测试分析了细沙㊁极细沙㊁粉粒㊁粉粒黏粒混合物４种粒径的泥沙对磷的吸附能力ꎬ指出不同粒径的泥沙对磷的单位质量吸附量有很大不同ꎬ粉粒黏粒混合物>粉粒>细沙>极细沙ꎬ肖阳等[３２]也得出了相同的结论ꎮ一般来说ꎬ泥沙颗粒越细ꎬ其比表面积越大ꎬ吸附磷的能力也越强[３３－３４]ꎬ而对于这里细沙吸附量大于极细沙的情况ꎬ可能是由于泥沙粒径较大时ꎬ粒径对磷吸附影响降低ꎬ被其他因素取代主导地位[３５]ꎮ在泥沙浓度方面ꎬ夏波[１１]指出ꎬ泥沙浓度越低ꎬ单位质量泥沙吸附磷的能力相对越强ꎻ郭劲松等[３６]的试验结果也显示ꎬ单位质量泥沙对磷酸盐的吸附量随着泥沙浓度的增加呈递减的趋势ꎻ王晓青等[３７]也指出ꎬ总的磷吸附量随泥沙浓度升高而升高ꎬ但单位吸附量降低ꎬ且磷解吸速率与泥沙浓度呈正相关ꎮ这可能是由于泥沙浓度的增加使得颗粒间碰撞效率增大ꎬ导致解吸增多[３８]ꎮ也有一种观点提出泥沙浓度增大有助于为污染物提供更多的吸附空间ꎬ使得总吸附量增加ꎬ但是单位泥沙可利用吸附位却相对减少ꎬ导致单位泥沙磷吸附量的下降[３９]ꎮ３ ２㊀环境介质条件单位质量泥沙对磷的吸附量与水体初始磷浓度线性相关[４０]ꎬ磷平衡吸附量随水相磷初始浓度的增大而增大ꎬ且变化速度在低浓度区较大ꎬ当水相磷浓度达到一定值后ꎬ磷吸附量不再增加ꎬ趋于一定值[４１]ꎻ黄利东在试验中也发现ꎬ在高水相磷浓度下ꎬ泥沙吸附－解吸磷达到平衡只需要８ｈꎬ远少于低水相磷浓度下的５ｄ[４２]ꎮ这是由于当泥沙含量一定时ꎬ水相磷浓度的增大会增加其与泥５２㊀环境保护科学第４４卷㊀沙颗粒的接触ꎬ从而增大泥沙颗粒对磷的吸附效率及吸附量[４３]ꎮ目前ꎬ有机质对于泥沙吸附磷的影响尚无定论ꎮ部分研究指出ꎬ自然水体中的泥沙会与有机质㊁磷㊁铁㊁铝㊁铜等物质形成三元络合物ꎬ从而提高泥沙对磷的吸附能力[４４－４６]ꎮ但也有学者通过研究土壤与磷的相互关系ꎬ认为土壤中的有机质会降低一些离子的螯合作用ꎬ从而降低土壤对磷的吸附作用[４７－４８]ꎮ王晓丽等[４９]发现ꎬ当ｐＨ<６ ０时ꎬ随着ｐＨ升高ꎬ吸附量有一个稳定上升的趋势ꎬ且解吸量逐渐减少ꎻ在６<ｐＨ<９ ７的范围内ꎬ吸附较稳定ꎬ随ｐＨ升高ꎬ吸附量及吸附速率基本不变ꎻｐＨ>９ ７时ꎬ吸附量上升ꎻ而李北罡认为沉积物对磷酸盐的吸附量在ｐＨ接近中性时最大ꎬ而在酸性和碱性条件下均有所下降[５０]ꎻ刘敏等[５１]对长江河口潮滩表层沉积物对磷的吸附进行了研究ꎬ发现吸附量随ｐＨ呈 Ｕ型 变化趋势ꎮ以上试验结论的不同可能是由于未考虑水体中其他离子的影响或对沉积物表面原有颗粒态磷未作处理而引起的ꎬ在低ｐＨ下ꎬ酸性条件会促使泥沙颗粒表面原有磷的解吸ꎬ而高ｐＨ会导致溶液中生成磷酸钙㊁磷酸铝等物质从而对溶液中水相磷浓度造成影响[４９ꎬ５２]ꎮ３ ３㊀环境动力条件彭进平等[５３－５４]在环形水槽中模拟了不同流速对溶解态磷浓度的影响ꎬ得出溶解态磷浓度与水流流速有显著的正相关关系ꎻ孙小静等[５５]通过波浪水槽试验研究了波浪搅动对太湖底泥磷释放的作用ꎬ结果显示相对于弱动条件ꎬ强动条件下水体中总磷含量明显升高ꎬ且原本附着于泥沙颗粒上的颗粒态磷发生解吸ꎬ水体中溶解态磷浓度升高ꎻ夏波等[５６]通过近似均匀紊流模拟装置研究了不同紊动条件下泥沙对磷解吸的规律ꎬ同样得出解吸量及解吸速率与紊动的正相关关系ꎻ另外ꎬ紊动强度较高时ꎬ一方面会促进磷的解吸ꎬ另一方面会增加溶解态磷与泥沙颗粒的接触ꎬ而且会促进泥沙颗粒絮凝ꎬ从而增大磷的吸附量[１１]ꎮ４㊀结语文章综述了国内外近３０年来的泥沙对磷的吸附－解吸研究进展ꎬ将泥沙吸附的主要机制归为物理吸附㊁化学吸附及配位吸附３类ꎻ介绍了广泛使用的几种吸附解吸动力学模型和吸附等温模型及其应用ꎻ着重阐述了泥沙吸附－解吸磷的影响因素ꎬ将其分为泥沙特性(泥沙矿物种类ꎬ粒径分布ꎬ泥沙浓度ꎬ颗粒形态)㊁环境介质条件(水相磷浓度㊁有机物㊁ｐＨ值)及环境动力条件３大类ꎬ并对其影响机制及影响效果做了解释ꎮ根据目前的研究情况及水平ꎬ还需在以下３个方面开展进一步研究ꎮ(１)各影响因素对于泥沙对磷的吸附及解吸影响复杂ꎬ它们既相互联系又相互制约ꎬ河流水体成分复杂ꎬ条件多变ꎬ单一地研究某种因子的影响效果实际意义不大ꎬ只有尽快开展多因素耦合作用研究才能更好更全面地体现出对吸附解吸过程的影响ꎮ(２)现有泥沙吸附污染物的研究中ꎬ大多定性地描述了吸附解吸系数与各影响因素的关系ꎬ还未能建立吸附解吸系数与各影响因素统一的数学表达式ꎬ因此还需结合天然实测资料ꎬ率定不同条件及影响因素下的公式参数ꎬ建立完善的吸附动力学方程ꎮ(３)泥沙对于污染物的吸附必然离不开泥沙颗粒絮凝的影响ꎬ且矿物种类ꎬ粒径分布ꎬ泥沙浓度ꎬ颗粒形态㊁有机物㊁ｐＨ值㊁动力条件等等这些会对吸附解吸造成影响的因素同样会影响泥沙的絮凝ꎬ因此要加强河流动力学及环境科学等学科的的交叉研究ꎬ进一步加深吸附动力学在泥沙絮凝研究方面的应用ꎮ参考文献[１]张迎颖ꎬ严少华ꎬ刘海琴ꎬ等.富营养化水体生态修复技术中凤眼莲与磷素的互作机制[Ｊ].生态环境学报ꎬ２０１７ꎬ２６(４):７２１－７２８. 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紫色土对磷的吸附解吸特征分析摘要：随着富营养化问题越来越突出，作为湖泊水质富营养化的关键性的限制性因素之一的磷，成为了重点研究对象，需要找一种合适的基质来吸附磷，以降低磷的浓度。

在紫色土集中分布的四川盆地丘陵区，选择紫色土为实验材料，采用平衡法研究了紫色土泥沙沉积物对磷的吸附-解吸特征。

结果表明，泥沙对磷的吸附和解吸过程按速率均分为快、慢、动态平衡3 个阶段，磷吸附量和解吸量随反应时间而增加，磷吸附量与泥沙中活性铁铝氧化物含量呈极显著正相关。

磷解吸量与泥沙中砂粒含量显著正相关，与细颗粒物质（粘粒和粉粒）含量呈显著负相关。

关键词：紫色土磷吸附-解吸富营养化富营养化是当今世界面临的重大环境问题。

湖泊水库发生富营养化的区域一般要同时具备以下特征: 氮磷营养物质水平达到湖泊富营养化标准水平,水深不超过10m, 平均流速小于0. 05 m / s, 而且水温在10~ 25O C之间, 气候温暖、日照充足等。

[ 1]磷是造成湖泊水质富营养化的关键性的限制性因素之一。

磷是作物生长必需的营养元素，是在长期、大量、不合理施用时，它又成为水体富营养化的污染因子。

由于过量施磷对植物生长的不良影响难以发现，在经济发达地区农民每年施入农田的磷远超过植物所需要的磷，导致大量的磷累积在土壤中。

累积在土壤中的磷通过径流和渗漏流失进入水体，对地表和地下水构成威胁，农田磷素流失是引起农业非点源污染的种要因素，由于磷素的流失而引起的农业面源污染问题，不但没有得到控制而且有不断加剧的趋势。

由于农业磷肥的广泛使用, 在土壤中积累了相当数量营养物质, 它们可随淹没排水释放P进入库区水体, 必然导致水体磷含量的增加, 加大水体富营养化的潜在趋势。

水体富营养化破坏了水体原有的生态系统的平衡，其危害主要有：富营养化造成水的透明度降低，阳光难以穿透水层，从而影响水中植物的光合作用和氧气的释放，同时浮游生物的大量繁殖，消耗了水中大量的氧，使水中溶解氧严重不足，而水面植物的光合作用，则可能造成局部溶解氧的过饱和。

紫色土对磷的吸附解吸特征分析摘要：随着富营养化问题越来越突出，作为湖泊水质富营养化的关键性的限制性因素之一的磷，成为了重点研究对象，需要找一种合适的基质来吸附磷，以降低磷的浓度。

在紫色土集中分布的四川盆地丘陵区，选择紫色土为实验材料，采用平衡法研究了紫色土泥沙沉积物对磷的吸附-解吸特征。

结果表明，泥沙对磷的吸附和解吸过程按速率均分为快、慢、动态平衡3 个阶段，磷吸附量和解吸量随反应时间而增加，磷吸附量与泥沙中活性铁铝氧化物含量呈极显著正相关。

磷解吸量与泥沙中砂粒含量显著正相关，与细颗粒物质（粘粒和粉粒）含量呈显著负相关。

关键词：紫色土磷吸附-解吸富营养化富营养化是当今世界面临的重大环境问题。

湖泊水库发生富营养化的区域一般要同时具备以下特征: 氮磷营养物质水平达到湖泊富营养化标准水平,水深不超过10m, 平均流速小于0. 05 m / s, 而且水温在10~ 25O C之间, 气候温暖、日照充足等。

[ 1]磷是造成湖泊水质富营养化的关键性的限制性因素之一。

磷是作物生长必需的营养元素，是在长期、大量、不合理施用时，它又成为水体富营养化的污染因子。

由于过量施磷对植物生长的不良影响难以发现，在经济发达地区农民每年施入农田的磷远超过植物所需要的磷，导致大量的磷累积在土壤中。

累积在土壤中的磷通过径流和渗漏流失进入水体，对地表和地下水构成威胁，农田磷素流失是引起农业非点源污染的种要因素，由于磷素的流失而引起的农业面源污染问题，不但没有得到控制而且有不断加剧的趋势。

由于农业磷肥的广泛使用, 在土壤中积累了相当数量营养物质, 它们可随淹没排水释放P进入库区水体, 必然导致水体磷含量的增加, 加大水体富营养化的潜在趋势。

水体富营养化破坏了水体原有的生态系统的平衡，其危害主要有：富营养化造成水的透明度降低，阳光难以穿透水层，从而影响水中植物的光合作用和氧气的释放，同时浮游生物的大量繁殖，消耗了水中大量的氧，使水中溶解氧严重不足，而水面植物的光合作用，则可能造成局部溶解氧的过饱和。

不同肥力塿土的土壤颗粒分布及其磷素吸附-解吸规律1罗敏，王旭东*西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌（712100）E-mail：wxd001@摘要：研究了不同肥力塿土的颗粒（团聚体）大小分布以及不同大小颗粒对磷素的吸附、解析规律。

结果表明，在所筛分的5个粒径中，塿土以>5mm、2～5mm和0.25～1mm 3个颗粒为主，随着土壤肥力提高，0.25～1mm和1～2mm两个粒径的土壤颗粒有明显增加。

土壤颗粒由小到大变化，颗粒中磷素含量呈现由高到低的变化趋势。

高肥力土壤和低肥力土壤相比，0.25～1mm和1～2mm两个粒径中的磷素含量分别增加40%和43%，差异达显著水平。

土壤颗粒愈小对磷的吸附量越高。

与土壤原样相比，<0.25mm和0.25～1mm两个粒径的颗粒对磷的吸附量高于土壤原样的，而1～2mm、2～5mm 和>5mm土壤颗粒对磷的吸附则小于土壤原样的。

随着土壤颗粒径变大，磷的解吸率增加。

总体看来，高肥力塿土使中等大小土壤颗粒增多，对磷的吸附量有所减少，但对磷的解析量增大,这有助于提高磷肥的有效性，但也增加了磷素径流损失的风险。

关键词：塿土，颗粒分布，磷素，吸附-解析磷素是植物不可缺少的营养元素。

我国多数土壤磷的有效性很低，难以满足植物生长的需求。

土壤对磷的吸附、解吸特性是土壤重要的化学性质之一，它控制土壤溶液中磷的浓度，影响土壤磷的有效性和对植物的供磷能力[1]。

另外，土壤磷素的吸附和解吸还决定着磷素的环境行为，农田面源污染导致的水体富营养化引起世界广泛关注[2、3]。

对土壤磷的吸附与解吸已有过大量的报道，但过去的研究以整体土壤作为研究对象占多数，对不同大小土壤颗粒中磷的分布及其行为研究不够[4、5]。

磷素在不同粒径的土壤颗粒中分布和吸附、解吸的行为的不同。

对不同大小土壤颗粒中的磷素分布及其吸附-解析行为进行研究，不仅可以揭示磷素在土壤中的存在状况，而且对揭示土壤磷素的生物有效性、迁移性以及环境行为具有重要意义[6]。