第１１卷第２６期２０１１年９月 科学技术与工程 Ｖｏ１．１１ Ｎｏ．２６ Ｓｅｐ．２０１１ １６７１—１８１５（２０１１）２６—６４０１—０４ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎ￣ｎｅｅｆｉｎｇ ⑥２０１ １ Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎｇｒｇ． 环境科学 湖泊沉积物中有机质含量对释放磷的影响 易文利 （宝鸡文理学院，灾害监测与机理模拟陕西省重点实验室，宝鸡７２１０１３） 摘要 以不同污染程度的贡湖、五里湖沉积物为研究对象，通过释放试验研究了有机质的去除对沉积物磷释放动力学曲线 的影响。结果表明，沉积物有机质的去除并没有影响溶解性活性磷（ＳＲＰ）、溶解性总磷（ＤＴＰ）和溶解性有机磷（ＤＯＰ）释放动 力学曲线的基本趋势；有机质的去除提高了各沉积物的ＳＲＰ和ＤＴＰ的释放量、释放速率，但却降低了ＤＯＰ的释放量和释放速 率，且有机质的去除对污染严重的五里湖沉积物释放磷的影响大于污染较轻的贡湖沉积物的影响。因此不能忽视有机质对 磷释放的影响，尤其是重污染的沉积物磷释放。 关键词湖泊沉积物 Ｘ５２４； 有机质 溶解性活性磷 Ｂ 溶解性总磷 溶解性有机磷 磷释放 中图法分类号文献标志码大量研究表明，在浅水湖泊中，沉积物的内源 有机磷释放的影响。 释放是上覆水的重要磷源，对水体的富营养化起着 重要的作用 Ｊ。因此，认识沉积物磷的内源释放 规律将为有效地控制富营养化进程提供科学依据。 目前，对沉积物磷释放机理的研究，主要集中在环 境因子如ｐＨ、Ｅｈ、温度等，以及人为因素如扰动等 方面，相关的研究报道很多 Ｊ。有机质对沉积物 磷的释放具有重要作用，影响着有机、无机磷成分 的吸附／解吸过程 ，有机质的矿化会引起氧化还 原电位以及ｐＨ的变化，进而影响各种形态磷的释 放过程 。目前，有机质对沉积物磷释放的影响多 １．１样品的采集与分析方法 １材料与方法 用彼得森采样器采自太湖的贡湖和五里湖的 表层沉积物（约１０ ｃｍ）作为试验样品，分别编号为 Ｔ—Ｇ和Ｔ．ｗ．所采沉积物样品置于塑料封口袋中，在 冰盒中存放，立刻带回实验室，冷冻干燥后，分别测 定有机质含量（ＴＯＣ）、阳离子交换量（ＣＥＣ）、总磷 （ＴＰ）含量和总氮（ＴＮ）。其中有机质总量用经典的 集中在有机质对溶解性活性磷（ＳＲＰ）释放的影 响 ，而对溶解性有机磷（ＤＯＰ）和溶解性总磷 （ＤＴＰ）的影响研究较少。因此，本文在不考虑有机 质矿化的实验室模拟条件下，以不同污染程度的五 重铬酸钾法测定 Ｊ．阳离子交换量用ＥＤＴＡ．铵盐快 速法测定 ，总磷用ＳＭＴ法测定 。实验所用器 皿均用稀硝酸浸泡过夜洗净，所用试剂均为分析 纯。沉积物基本的理化性质如表１所示。 表１沉积物的理化性质 里湖和贡湖沉积物为研究对象，探讨了不同有机质 含量对沉积物溶解性活性磷、溶解性总磷和溶解性 ２０１１年６月２０日收到 陕西省教育厅重点实验室项目 （２０１０ＪＳ０７１，０９ＪＳ０７３）、宝鸡文理学院重点项目（ＺＫ０８４５）、 陕西省重点学科自然地理学联合资助 作者简介：易文利（１９７５一），汉族，女，陕西汉中人，博士，宝鸡文理 学院地理科学与环境工程系讲师．研究方向：湖泊富营养化及水体 污染控制。Ｅ—ｍｉｎｉ：ｙｗ１７５８５＠１６３．ｔｏｍ。 １．２不同有机质含量样品的处理 以五里湖和贡湖沉积物样品为研究对象，用适 量的过氧化氢处理土样，将其有机质含量处理到一 科学技术与工程 定的程度。具体方法如下¨¨为：分别称取５０ ｇ的 沉积物干样放入１ ０００ ｍＬ的烧杯中，加入３０％的过 氧化氢溶液，直到去除的样品混合液中不再有气泡 冒出为止。将烧杯放在电炉上沸腾５ ｍｉｎ，去除多余 的过氧化氢，然后将混合液倒人封口袋中进行冷冻 干燥。待样品完全干燥后，研磨过８０目筛，测定样 品中有机质的含量。此过程反复进行，直到样品中 有机质含量达到实验要求。原沉积物和处理后沉 积物样品的特性见表２所示。 表２处理后沉积物样品的特性 注：Ｔ—Ｇ为太湖的贡湖沉积物样品；Ｄ－Ｔ—Ｇ为去除部分有机质的 贡湖沉积物样品；Ｔ．Ｗ为太湖的五里湖沉积物样品；Ｄ—Ｔ Ｗ为去除 部分有机质的五里湖沉积物样品。 １．３磷释放实验 分别称取０．５ ｇ原沉积物和处理后的沉积物样 品于一系列１００ ｍＬ用酸洗过的离心管中，各离心管 分别加入５０ ｍＬ ０．０２ ｍｏｌ／Ｌ的ＫＣＩ溶液（保证一一定 离子强度）。在２５ ｏＣ±１℃下，２５０ ｒ／ｍｉｎ条件下恒 温震荡，于１／１２，０．２５，０．５，１．５，３，５，７，１２，２４ ｈ分 别取样，在恒温离心机中５ ０００ ｒ／ｍｉｎ离心１０ ｍｉｎ， 上清液过０．４５ ｍ滤膜，分别测定滤液中的溶解性 总磷（ＤＴＰ）和溶解性活性磷（５尺Ｐ）浓度 ，溶解性 有机磷（ＤＯＰ）为溶解性总磷和溶解性磷酸盐之差， 并计算各形态磷的释放量。 ２结果与讨论 ２．１不同有机质含量沉积物对磷的释放量的影响 ＳＲＰ，ＤＴＰ和ＤＯＰ的释放动力学曲线如图１所 示。由图１可见，不同处理沉积物样品中磷的释放 具有相似的变化趋势，先是一个相对快速的释放， 而后逐渐缓慢直至达到平衡（１２ ｈ后达到平衡）。 这与以往关于磷释放的研究结果相类似¨３１Ｍ Ｊ。有 机质并没有改变磷的释放动力学曲线。同时，随着 有机质含量的减少，磷的释放也发生ｒ很大的变 化。随着沉积物有机质含量的减少，１）一Ｔ—ｗ ｆＩ ＳＲＰ、ＤＴＰ的释放量分别是Ｔ—ｗ的２．１６～３．…倍、 １．２７～１．７４倍。而ＤＯＰ却急剧降低， ｒ—ｗ是 卜 ｗ的４～１４倍。Ｄ—Ｔ—Ｇ中ＳＲＰ、ＤＴＰ的释放 分Ｊｊ０ 是Ｔ—Ｇ的１．４～２．３倍、１．０７～１．２倍 而ＤＯＩ’稍 微有些下降。这可能是沉积物在经过过氧化氢氧 化后，沉积物中的磷形态发生ｒ改变，使沉 ！物有 机磷转化成无机形态磷，这也表明有机质＿Ｉ１『以抑制 沉积物ＳＲＰ、Ｄ 的释放，促进ＤＯＰ释放，这也是有 机质在沉积物中控制磷吸附的一个主要 索 Ⅲ 时，从图１可知，五里湖和贡湖由丁污染程度 Ｉ川， 有机质含量也不同，所产生的磷素释放的差别也小 同，污染严重的五里湖 由于有机质含 ／ｆ Ｉ州所广： 生的磷素释放量的变化要比污染相对较轻的贞湖 显著的多。 ２．２ 不同有机质含量沉积物对磷的释放速率的 影响 为了进一步分析不同有机质含量对沉积物磷 的释放动力学特征，引入．ｒ释放速率的概念，即 位时间单位质量沉积物释放磷的量，是反映沉积物 释放动力学过程中非常重要的… 个参数 Ｊ．表３ 列出了不同取样时间段、不同处理沉积物磷释放的 速率。由表３可见，去除有机质提高 ｒ沉积物刈 释 放磷的速率，特别是０—１／１２ ｈ内，贡湖沉积物ＳＲＰ 释放速率从３．６９ ＮＪＪ￣Ｊ ８．６０ ｍｇ／（ｋｇ・ｈ），增ＪＪｌｌ Ｊ ２．３３倍；ＤＴＰ从２１．５增力ｎ至０ ２４．５６ ｍｇ／（ｋｇ・ｈ），增 加了１．１４倍；ＤＯＰ释放速率从１７．８１降低到１５．９６ ｍｇ／（ｋｇ・ｈ），降低了１／１．１２；五里湖沉积物ＳＲｔ’释 放速率从２７．５８增加到８１．９４ ｍｇ／（ｋｇ・ｈ），增ＪＪｌｌ』’ ２．９７倍；ＤＴＰ从４７．９６增加到８４．３５ ｍｇ／（ｋｇ・ｈ）， 增加了１．７６倍；ＤＯＰ释放速率从２０．３８降低到 ２．４１ ｍｇ／（ｋｇ・ｈ）降低至１／８．４６。这更进・步说 明，有机质含量不同所产生的磷素释放的羞刖也 同，污染程度、有机质来源等的不 是影响／１ 川仃 机质含量影响沉积物磷素释放的 素之一 ２６期 易文利：一．． ．∞湖泊沉积物中有机质含量对释放磷的影响 邑＼軎ｒ耧瀵 ６４０３ ，８ ８ ‘ ６ ５ 童 囊；４ 瀵２ 费 誉ｉ § 霎 譬 Ｑ 图１ 不同有机质含量对沉积物磷释放动力学曲线 表３不同沉积物中溶解性活性磷（ＳＲＰ）、溶解性有机磷（ＤＯＰ）和溶解性总磷（ＤＴＰ）释放速率／［ｍｇ・（ｋｇ・ｈ一１）］ 一．．暑ｂｆ．∞骞一＼咖崧樊 ＱＱ 一．． ．如骞）／删辎 ０Ｑ 等的不同是影响不同有机质含量对沉积物磷素释 ３结论 放的影响因素之一。 参考文献 湖泊沉积物有机质的去除没有改变其 ＲＰ、 Ｄ 和ＤＯＰ的释放动力学曲线的基本趋势，在前５ １ Ｓｕｎｄｂｙ Ｂ，Ｇｏｂｅｉｌ Ｃ，Ｓｉｌｂｅｒｂｅｒｇ Ｎ．Ｔｈｅ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｃｙｃｌｅ ｉｎ ｃｏａｓｔａｌ ｍｉｎ内，沉积物磷的释放具有较大的速率，在１２ ｈ后 ｍａｒｉｎｅ．Ｌｉｍｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｏｃｅａｎｏｇｒａｐｈｙ，１９９２；３７（６）：１ １２９一ｌ １４５ 沉积物磷释放基本达到平衡。去除有机质后，提高 ２徐轶群，熊慧欣，赵秀兰．底泥磷的吸附与释放研究进展．重庆 环境科学，２００３；１５（１１）：ｌ４７—１４９ 了各沉积物ＳＲＰ、ＤＴＰ的释放量和释放速率，但降低 ３尹大强，覃秋荣．环境因子对五里湖沉积物磷释放的影响．湖泊 了ＤＯＰ释放量和释放速率；污染程度、有机质来源 科学，１９９４；６（３）：２４Ｏ—２４５ ６４０４ ４张科学技术与工程 １卷 路，范成新，秦伯强，等．模拟扰动条件下太湖表层沉积物 ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｒｅｃｅｎｔ ｗｏｒｋｓ．Ｆｒｅｓｅｎｉｕｓ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏ１＂Ａｎａｌｙｌｉ（‘ａｌ（；ｈｅｍｉｓ～ ｔｙ，２００１；３７０：ｒ２２４ ２２８ 磷行为的研究．湖泊科学，２００１；１３（１）：３５—４２ ５汪家权，孙亚敏，钱家忠．巢湖底泥磷的释放模拟实验研究．环 境科学学报，２００２；２２（６）：７３８ ７４２ ６ Ｋａｒｔｈｉｋｅｙａｎ Ｋ Ｇ，Ｍａｎｄｌａ Ａ，Ｔｓｈａｂａｌｌａ Ｄ，ｅｔａ ａ１．Ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ １１梁重Ｌ【Ｉ’党志，刘丛强，等．土壤朽机质埘ｌ ｑ吸Ｉ；ｆ＿ｌ＿一解吸、 的影响．高等学校化学学报．２００５；２６（４）：６７ｌ ６７６ １２ ＡＷＷＡ．ＡＰＨＡ．ＷＰＣＥ．Ｓｔａｎ（１ａｒｄ ｍｅｔｈｏ（Ｉｓ ｆｏｒ ｔｌＩＣ ｃｘｄｌｎｉｌｌａｌ ｎ ｌｌｊ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ．１８ ｔｈ Ｅｄ．Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ １）（：：Ａｍｃｒｉ，‘ Ｐｉｌｌ｝ Ｈｅａｌｔｈ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ．１９９８：４５８ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｏｒｔｈｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｂｙ ｃａｔｉｏｎｉｚｅｄ ｓｏｌｉｄ ｗｏｏｄ ｒｅｓｉ— ｄｕｅｓ．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４；３８：９（）４—９１ １ ７ Ｐｉｚａｒｒｏ Ｊ，Ｂｅｌｚｉｌｅ Ｎ，Ｆｉｌｅｌｌａ Ｍ，ｅｔ ａ１．Ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ／ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｂｍｉｃｒｏｎｉｒｏｎ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｉｎ ａ ｅｕｔｒｏｐｈｉｃ ｌａｋｅ．Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，１９９５； １３ Ｓｈａｒｉａｔｍａｄａｒｉ Ｈ．Ｓｈｉｒｖａｎｉ Ｍ．Ｊａｆａｒｉ Ａ．Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｒｅｌｅａｓｅ ｋｉｌｌ¨ｌＩ ｓ ａｎｄ ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｃａｌｃａｒｅｏｕｓ ｓｏｉｌ ｏｆ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｒｉｄ ａｎｄ ｓｅｍｉａｒｉｄ Ｉ（１１）ｏ— ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ．Ｇｅｏｄｅｒｍａ，２００６；１３２：２６１—２７２ ２９（２）：６１７—６３２ ８ Ｋｉｍ Ｌ Ｈ．，Ｃｈｏｉ Ｅ．，Ｍｉｃｈａｅｌ Ｋ Ｓ．Ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｐｈｏｓ－ ｐｈｏｒｕｓ ｔｙｐｅｓ ａｎｄ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｒｅｌｅａｓｅ ｒａｔｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｉｖｅｒｒ ａｎｄ ｌａｋｅ ｓｅｄｉ— ｍｅｎｔｓ．Ｃｈｅｍｏｓｐｈｅｒｅ，２００３，５０：５３— １ １４张新明，李华兴，刘远金．磷酸盐在土壤中吸附 』解Ｉ蚁 究进 展．土壤与环境，２００１；１０（１）：７７—８（】 １５秦伯强，胡维平，陈伟民，等．太湖水环境演化过程 ０激励研究 北京：科学出版社，２００４：１６０—２Ｏ４ １６ Ｋｉｍ Ｌ Ｈ，Ｃｈｏｉ Ｅ．Ｇｉｌ Ｋ Ｉ，ｅｔ ａ１．Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｒｅｌｅａｓｅ ｒａｔｃｓ ｉｌｌ／ ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｐｏｌｌｕｔａｎｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｉｎ Ｈａｎ Ｒｉｖｅｒ，ＳｃｏｕＩ，ＫＯＩＣ＇￣Ｉ． Ｓｃｉｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｔｏｔａｌ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２００４；３２１：１ １５ １２５ ９ 中国科学院南京土壤研究所．土壤理化分析．上海：上海科学技 术出版社，１９７８，ｌ２ｌ ３２４ １０ Ｒｕｂａｎ Ｊ Ｖ．Ｌｏｐｅｚ－Ｓａｎｅｈｅｚ Ｐ Ｆ．Ｐａｒｄｏ Ｇ．ｅｔ ａ１．Ｑｕｅｖａｕｖｉｌｌｅｒ ｈａｒ— ｍｏｎｉｚｅｄ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ａｎｄ ｃｅ￣ｉｉｆｅｄ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｍａｔｅｒｉｌ ｆａｏｒ ｔｈｅ ｄｅｔｅｒｕｌｉｎａ— ｔｉｏｎ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔａｂｌｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｉｎ ｆｒｅｓｈｗａｔｅｒ ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ：ａ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｍａｔｔｅｒ Ｒｅｍｏｖａｌ ｏｎ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ Ｒｅｌｅａｓｅ ｉｎ Ｌａｋｅ Ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ ＹＩ Ｗｅｎ—ｌｉ （Ｋｅｙ Ｌａｂ ｏｆ Ｄｉｓａｓｔｅｒ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ Ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ ｉｎ Ｓｈａａｎｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｂａｏｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｒｔｓ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂａ（￣ｉ ７２１０１３， Ｉ／ｔ；Ｉｉｉｌｉａ） ｒ Ａｂｓｔｒａｃｔ］ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ ｒｅｍｏｖａｌ ｆｒｏｍ ｌａｋｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｉｎ ｔｒｏｐｈｉｃ ｌｅｖｅｌ ｆｒｏｎａ Ｗｕｌｉ Ｉ ａｋｔ。ａｔｌｔｊ Ｇｏｎｇｈｕ Ｌａｋｅ ｏｎ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ（Ｐ）ｒｅｌｅａｓｅ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｒｅｌｅａｓｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕ］ｔｓ ｉｎｔｌｉｃａｔｅｔｔ：ｌｌｉｃ ｒｔ — ｍｏｖａｌ ｏｆ ０ｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ ｓｈｏｗｓ ａ ｌｉｔｔｌｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ Ｐ ｒｅｌｅａｓｅ ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｆｒｏｍ ｌａｋｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ． Ｏｒｇａｎｉｃ ｎｉａｔｔｅｒ Ｉ＿ｅｉｎｔ）ｖａｌ Ｄｒｏｍ０ｔｅｄ ｔｈｅ ＳＲＰ ａｎｄ ＤＴＰ ｒｅｌｅａｓｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｌｅａｓｅ ｒａｔｅ ｗｈｉｌｅ ｉｔ ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ ｔｈｅ ＤＯＰ ｒｅｌｅａｓｅ ＣＯＩＩＣｅ［１ｈ’ａｔｉＯＩ１ ａｎｄ ｒｅｌｅａｓｅｄ ｒａｔｅ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ ｒｅｍｏｖａｌ ｏｎ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｒｅｌｅａｓｅ ｉｓ ｇｒｅａｔｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｆＩ’Ｉ１ｍ Ｗ ＬＪ ｌｉ Ｌａｋｅ ｔｈａｔ ｗａｓ ｈｅａｖｉｌｙ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｎ ｔｈｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｆｒｏｎｔ Ｗｕｌｉ Ｌａｋｅ ｔｈａｔ ｉｓ ｓｌｉｇｈｔｌｙ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ．Ｓｏ ｔｈｅ ｅｔｔｅｃｔ ＩＪｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ ｏｎ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｒｅｌｅａｓｅ ｃａｎｎｏｔ ｂｅ ｎｅｇｌｅｃｔｅｄ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｆｏｒ ｔｈｅ ｈｅａｖｉｌｙ ｐｏｌｌｕｔｅｄ ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ． ［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］ｌａｋｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｏｒｇａｎｉｃ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｔｏｔａｌ ｐｔｌ（）ｓｐｌｌＯｒｌｌｓ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｒｅｌｅａｓｅ
