底泥胶散复合体氮磷的分布研究

农业科学　底泥胶散复合体氮磷的分布研究　

陈婷婷　王继红　王　宇　吉林农业大学资源环境学院　吉林长春１　３０１１８　【摘要】通过对底泥胶散复合体氮磷的分布进行研究，　提出了研究底泥胶散复合体氮磷的建议，填补了胶散复合体　在水污染研究中的空白，为农业面源污染研究和水体富营养　化的研究提供参考资料。　【关键词】底泥；胶散复合体；氮；磷　富营养化问题是当今世界面临的最主要水污染问题之　一，我国在经济持续高速增长的同时，所带来的最大负效应就　是环境污染日益严重，大江大河及湖库水环境质量日趋恶化。　随着人们对水体污染治理的深入研究，治理的重点也发生了　转移，从单纯重视水体的净化或外源污染的控制，转向了以研　究内源污染为主的治理方向。既要对外源和面源污染的控制，　还要去除内源污染负荷，进行工程修复和生物修复等。　底泥作为水体的重要营养源之一，其内源污染对水环境　质量的影Ⅱ向不容忽视。底泥，也称沉积物或底质，是水体营养　物质的主要宿体。来自各种途径的营养物，即各种自然过程和　人类经济活动的产物，在一般的静水水体中，污染物质被水体　中颗粒物吸附、络合、絮凝、沉降从而进入沉积物，从一定意义　上来说，沉积物通过接纳了大量的污染物而缓解了水体富营　养化的进程，是污染汇而非源…。在水体富营养化的治理过程　中，当外源污染物得到控制后，储存在底泥中的氮磷等营养盐　在适当的条件下又会通过解吸、溶解和生物降解等作用，重新　释放出来，进入水体，从而引起二次污染，成为污染源，而底泥　中污染物量的巨大，使其能在相当长的时间内造成水体的高　营养浓度，从而延缓甚至制约富营养化的治理效果【２】。底泥中　营养盐对水体富营养化的作用，主要表现在氮磷等营养盐通　过间隙水与上覆水体在底泥一水界面进行物理、化学和生物　交换作用，从而影响水体富营养化的进程。　氮是构成水生生态系统中最主要的营养元素之一，它在　水体中以一３到＋５价态存在，包括ＮＨ４＋、Ｎ０３一、Ｎ０２一和溶　解Ｎ２、ＮＯ、Ｎ２０，通过氨化、硝化和反硝化作用，水系统中的　氦以多种形式参与水体中的生物过程，并能与大气发生交换，　成为水体初级生产力关键的限制性因素之一［３】。水环境中的　氮主要来源于农用氮肥的径流、生活污水和工业废水的排放　以及工业燃烧、汽车尾气等产生的大气沉降【４１。　底泥是水体营养物质的主要宿体，进入底泥的物质受到　成岩作用的改造又可以重新迁移进入上覆水体【５Ｉｏ底泥和水　体之间氨的平衡和转化主要是通过发生在底泥一水界面的　硝化和反硝化作用进行调节的【６】。底泥和水体中各种形态氨　的含量会受多方面条件的影响【７，８，９】，如温度和氧化还原条　件引起的各形态氦素之间的相互转化、水动力变化引起的沉　积和再悬浮过程导致的氮素累积和释放、植物的生长和死亡　等。因此研究底泥中氮的赋存和分布，是准确理解底泥一水　体系统中氮素地球化学循环及其环境影响的前提。　底泥中磷的含量及其形态分布是影响水体富营养化进程　的极为重要因素，尤其对城市湖泊和水生植物大量繁殖的湖　泊，其影响尤为深刻。总磷包括无机磷和有机磷两大部分。无　机磷又可分与钙、镁、铁、铝等结合的磷酸盐：有机磷往往以核　酸、植素以及磷脂等为主，而这些不同形态的磷在其释放特　征、生物有效性以及对水体富营养化的影响等诸方面都存在　很大差别，因此弄清底泥中磷的形态及其相对丰度对于研究　水体内源磷的特征，揭示水体富营养化问题的本质具有重要　意义【１Ｏ，１　１，１２】。　底泥中的胶散复合体，对底泥中物质的迁移和积累具有　重要作用【１３ｌ。土壤和含水层中的胶体不但能像固相基质那　样吸附污染物，而且还以类似于水相的速率运移【１４－１７】。因　此，胶体作为污染物的载体．可以大大地影响污染物运移的净　速率。胶体不仅是底泥的重要物质基础，也是重金属或有机有　毒污染物过滤器，而且它的存在对于物质的迁移和积累具有　重要作用【１８－ｔ９】。胶体是形成良好底泥的重要机制，有机物　质对良好底泥的形成和稳定起着重要作用【２０—２２］。胶体的形　成是稳定性团聚体和底泥形成的重要机制和物质基础【２３】。　底泥的形成必须借助胶结物质，才能使分散的土粒通过凝聚　作用粘结形成团聚体，微团聚体组成是评价底泥水平的综合　指标。这种团聚体的稳定性及其在底泥中的作用，是与胶结物　质组成、性质、阳离子种类及团聚过程中土粒排列方式有密切　关系的【２４】。　胶体可按照粒径大小、不同结合方式进行分组，在此仅讨　论按照不同结合方式分组的胶散分组法。胶散分组法是最早　由丘林提出的，他将复合体分为钙凝结（Ｇ１）和铁铝氧化物凝　结（Ｇ２）的复合体，并认为组中含有“非团聚化细土”Ｇ３组，用　来校正Ｇ１组；傅积平认为ＧＯ组为水散复合体，应单独分组，　然后再分出钠散组Ｇ１和磨散组Ｇ２；杨彭年也针对石灰性土　壤分出与ＣａＣ０３密切相关的Ｇ１组。袁可能等研究了胶散复　合体的组成条件、化学组成及其结合特征、土壤结合态腐殖质　的形成特点及其结合特征以及钙键和铁铝键复合体中的化学　组成、结构特征和理化性质。不同金属键结合的腐殖质，因结　合的方式和状态不同，其氧化稳定性也有所不同；不同类型土　壤中的铁铝键结合腐殖质具有不同的氧化稳定性。徐建民利　用紫外光谱、红外光谱、可见光谱，核磁共振图谱研究钙键复　合体、铁铝键复合体中腐殖质的组成和特性，证明它们的热分　解特性有一定差异［２５～３４］。　近年来，人们对底泥的空间分布及其表面营养物的分布　已有较多的调查和分析，但对营养盐氨、磷在底泥一水界面　的不同赋存形态的分析和研究不多，此外，对底泥不同结合形　态复合体氨、磷的含量分布特征的研究也处于空白。望本文能　为农业面源研究和水体富营养化的研究提供参考资料。　

作者简介：　陈婷婷（１９８４．５一），女，吉林农业大学资源与环境学院在读　研究生，研究方向：农业面源污染　王继红，教授，博士，研究方向：土壤环境与水土保持方面　研究　

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