九龙江口湿地沉积物磷吸附-解吸特征及其微观形貌的影响

• 作 者: 潘齐坤
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院研究生院 中国科学院大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 沉积物 磷形态 吸附-解吸特征 微观形貌 九龙江口湿地

九龙江口湿地是重要的红树林湿地类型,近年来由于生活污水、工业废水的排放以及植被的破坏,水体富营养化倾向明显,赤潮风险增大。水体沉积物对磷的源、汇关系直接影响水体富营养化水平。因此,本文选取九龙江口表层沉积物为实验材料,采用室内模拟方法,研究了沉积物中的磷形态、沉积物对磷的吸附-解吸特征,沉积物颗粒表面微观形貌对沉积物磷吸附的影响,磷吸附后沉积物颗粒表面微观形貌的变化。主要结论如下:　　
(1)九龙江口表层沉积物中TP(总磷)平均含量为456.34 mg·kg-1,高于海洋沉积物;不同潮位的沉积物TP平均含量关系:中潮位＜低潮位、高潮位;不同植被类型的沉积物TP平均含量关系:A(光滩)＜B(北互花米草)、D(红树林)＜C(红树与互花米草混交)、E(南互花米草)。对沉积物磷分级提取,各形态磷之间关系为:NH4Cl-P＜BD-P＜Residual-P＜HCl-P＜NaOH-P;不同潮位的沉积物NaOH-P平均含量之间没有显著差异;不同植被沉积物NaOH-P平均含量关系为:E＞C、D＞A、B。Bio-P(生物可利用性磷)为NH4Cl-P、BD-P、NaOH-P三者之和,平均含量为271.36mg·kg-1(占TP59.46％),表明该区域沉积物磷具有潜在的为生物利用的风险。　　
(2)沉积物对磷的吸附研究表明:九龙江口表层沉积物具有较强的吸附能力,粒径越小,对磷的吸附能力越大;沉积物对磷的吸附量随反应时间而增加,吸附过程分为快、慢、动态平衡三个阶段,可以用Elovich模型、双常数模型、伪一级动力学方程和伪二级动力学方程拟合,其中伪二级动力学方程拟合效果最好,可见沉积物对磷的吸附速率受化学吸附机理的控制。　　
(3)不同环境条件对沉积物磷解吸的影响研究表明:沉积物磷解吸量与pH呈抛物线关系,即水体pH近中性时,沉积物磷解吸量最低；而在偏酸、偏碱时,磷解吸量明显增加。沉积物磷解吸量随扰动强度的增加先增大后减小,在扰动频率为180 rpm时,磷解吸量最大。沉积物磷解吸量随盐度的增加先减小后增加,在盐度为5‰时,磷解吸量最小。沉积物磷解吸量随温度的升高逐渐增加。　　
(4)沉积物颗粒表面微观形貌研究表明:清洗后的沉积物与天然沉积物相比样品表面孔隙众多,比表面积丰富,对磷等污染物的吸附能力强。沉积物吸附磷后,颗粒表面小于10nm孔径的孔隙被填充,比表面积减小,表面吸附点位减少,对磷的再吸附能力降低。