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1、南四湖各生态功能湖区垂向沉积物的磷吸附特征离子交换与吸附,2011,27(3):238～246IONEXCHANGEANDADSORP11ON文章编号:1001-5493(2011)03-0238-09南四湖各生态功能湖区垂向沉积物的磷吸附特征张志斌张学杨,2谭晓波于士淼魏垒垒武道吉1山东建筑大学市政与环境工程学院,济南2501012山东大学环境科学与工程学院,济南250100摘要;研究了南四湖各生态功能湖区(养殖区,禁渔区,航道及湖滨带)垂向不同深度沉积物对磷的吸附动力学及等温吸附曲线,并分析了沉积物各形态磷与磷吸附特征参数的相关关系.研究结果表明
2、:①各层沉积物对磷的吸附在10h内基本达到平衡,最大吸附量Q随着沉积深度的增加而增大;②随着沉积深度的增加,吸附一解吸平衡浓度c和本底吸附态磷tONAl?含量均逐渐减小,吸附效率//'1.逐渐增大;③吸附.解吸平衡浓度cl唧与Ex-P,Fe.P含量显着正相关,最大吸附量Q一与Ex-P,Org—P和TP含量均呈显着负相关关系,本底吸附态磷tONAl,与Ex.P,De-P含量呈显着正相关关系,吸附效率m仅与Org.P含量呈显着正相关关系.关键词:吸附特征;垂向沉积物;磷形态;南四湖中图分类号:0647.3文献标识码:A1前言磷是湖泊富营养化最主要的限制性
3、因子,其来源主要包括内源释放和外源输入【l刁】.沉积物作为磷的蓄积库,当外源磷的输入逐渐得到控制后,沉积物磷的释放将成为影响湖泊富营养化进程的关键性因素【4】.沉积物磷释放涉及磷吸附和磷解吸两种动态平衡过程,通常主要通过吸附等温线和吸附动力学来衡量沉积物的磷吸附性能.近年来,针对南四湖沉积物对磷的吸附特性,国内已展开一些研究【6】,但其仅限于表层沉积物对磷的吸附特征.而南四湖是地处北方的大型浅水湖泊,为保障航运和泄洪功能,水利部门时常对部分湖区进行开挖疏浚,较深层的沉积物也可能参与到交换过程中,因此有必要了解南四湖不同深度沉积物对磷的吸附特征.与一般
4、的吸附材料不同,沉积物自身含有不同形态磷,且沉积物中各形态磷并非均参与短时的磷循环【80们,因此有必要搞清楚沉积物各形态磷对吸附过程的影响.收稿日期:2010年7月5日项目基金:国家重大科技水专项(2009ZX07210-009)~山东省环保厅重点科技项目(2060403)作者简介:张志斌(1974～),男,山西省人,博士,副教授.E-mial:zhazhb@163.corn第27卷第3期离子交换与吸附"239"本文采用无扰动底泥采样器,采集南四湖各生态功能区(养殖区,禁渔区,航道及湖滨带)垂向沉积物样品,研究了不同深度沉积物对磷的吸附特征,并分析了
5、吸附特征参数与沉积物中各形态磷含量的相关性,为评价南四湖内源磷的释放提供一定的理论参考.2实验部分2.1样品采集采用GPS定位技术,利用无扰动柱状采样器于南四湖下级湖区各生态功能区采集柱状底泥样品,分别以0~2cm,2~5cm,5～lOcm,10～15cm和15—20cm为一个单位进行现场切片,避光密封保存运回实验室.各采样点位置及物化特征如表1.Table1SamplingSitesandtheirPhysicalandChemicalCharacteristics2.2实验方法2.2.1吸附动力学实验在2000mL的棕色玻璃瓶中加lO00mL1.
6、0mg/L的磷酸二氢钾溶液,加5g离心后的沉积物(精确到0.0001g),在25_+1℃下,恒温振荡,每隔一定时问采取水样,每次取10mL混合液,5000r/min离心20min,过0.45~aa微孔滤膜,采用标准方法测定磷酸盐含量【¨】.根据吸附前后的浓度差计算吸附量.实验在相同的条件下做3个平行样,相对误差<5%.2.2.2吸附等温线实验在一系列250mL锥形瓶中加入lg离心后的沉积200mL浓度分别为0,0.02mg/L,0.05mg/L,O.1mg/L,0.2mg/L,0.5mg/L和1.0mg/L的溶液.在25_+1℃下,恒温振荡至吸
7、附平衡(根据吸附动力学实验结论),离心,采用标准方法测定磷酸盐浓度[1¨.根据起始浓度与平衡浓度之差,计算沉积物吸附磷酸盐的量.实验在相同的条件下做3个平行样,相对误差<5%.2.2.3沉积物各形态磷的连续提取沉积物磷的连续提取方法参见文献,将沉积物磷分为易交换态磷(Ex—P),铝磷(A1.P),铁磷(Fe.P),闭蓄态磷(Oc—P),钙磷(Ca-P),碎屑态磷(De—P)和有机磷(Org—P)7种.IonExchangeandAdsorption2011年6月3结果与讨论3.1沉积物对磷的吸附动力学南四湖各生态功能湖区垂向沉积物对磷的吸附动力
8、学曲线如图1所示.150∞100吕50O01O20304050t(h)150100吕50O0102O3O40
