太湖表层沉积物磷的吸附容量及其释放风险评估.pdf

第16卷第2期湖泊科学Vol.16,No.2
2004年6月JOURNALOFLAKESCIENCESJun.,2∞4

太湖表层沉积物磷的吸附容量
及其释放风险评估*

黄清辉王子健王东红王春霞马梅
(中国科学院生态环境研究中心，环境水质学国家重点实验室.北京100085)

提要利用沉积物磷吸附指数(psr)和磷吸附饱和度(DPS)等指标来表征太湖表层沉积
物的磷吸附容量，并探讨了太湖沉积物磷吸附容量的空间变化.研究发现:草酸镀提取的磷以
及活性铁、铝氧化物含量在梅梁湾东北部至五里湖一带的沉积物中较高，而在太湖南部湖区相
对较低，这主要是与附近城市污水的实际贡献有着密切关系;太湖沉积物的磷吸附指数大体上
有着北高商低、西高东低的分布特征，而磷吸附饱和度分布与PSI恰有相反的特征:沉积物中磷
的吸附容量可能主要受到无定形的铁和铝的氧化物控制，也受沉积物有机质含量的影响.初
步确定了用磷吸附指数和磷吸附饱和度来表征的湖泊沉积物磷释放风险指数概念，并应用于
对太湖沉积物磷诱发的富营养化风险的评估.
关键词磷吸附指数磷吸附饱和度::Æ;定形的铁铝氧化物富营养他风险太湖
分类号P512.32

在淡水湖泊体系中，磷通常是富营养化过程中的一个重要因素.太湖流域是经济比较
发达的地区，磷会随城市污水、工业废水、农业径流、禽畜排泄物等途径输入太湖，而且从湖
泊沉积物中也会释放出磷.为评估外源性的磷与内源性的磷引发的湖泊富营养化的风险，
需要研究太湖沉积物对磷的吸持作用(包括吸附、表面络合和共沉淀等，在没有确定沉积物
对磷的富集机制时统称为吸持，但习惯上可称吸附).通常需要进行一系列等温吸附实验111
获得沉积物对磷的吸附能、结合能和最大吸附量等吸附参数来表征沉积物磷吸附容量
(PSC)，但这种方法十分繁琐耗时.Bache和Willi皿以21提出磷吸附指数(psO概念，官与最大
吸附磷量有极好的相关性131;而磷吸附饱和度(DPS)可定义为土壤实际吸附磷量与最大吸附
磷量的百分比值[41这两个概念在表征士壤磷吸附容量上发挥了重要的作用[5，6l，但是较少
应用于湖泊沉积物.另外，尽管以往用总磷、总氮和叶绿素a等多种指标来综合评价湖泊的
营养状况[7l，但是至今未有合适的湖泊富营养化风险评估体系可以对未来可能的富营养化
风险进行预测和评估.因此，本文利用PSI和DPS来探讨太湖沉积物磷吸附容量现状和空
间变化，并初步提出了以它们为评估指标的湖泊富营养化风险概念.

事中国科学院知识创新工程重大项目(KZCX1-SW-12-11-32)和国家"863"计划(2∞2AA60101)资助
2∞3-11-09收稿;2004-03-01收修改稿.黄清辉，男.1977年生，博士研究生，E-mail:[e-mail]
98湖泊科学16卷

1材料与方法

1.1野外观测与采样
于2002年5月、2003年7月在太湖进行现场观测与采样.本文实验所用沉积物样品的
29个采样点位置分布如图1所示，其中部分结果分析只采用了2003年18个沉积物样品.
1.2磷吸附指数的测定

称取1g沉和、物冻干样(100目)于50mL聚丙烯离心管中，加人20mL75mg/LKH2P04
溶液(配制在0.01mol/LCaCl2中)，加入2滴氯仿以抑制微生物活动，250C下往复振荡24h
后，3000转/分离心20min，用0.45μm孔径泼、膜过滤，铺锦抗比色法测定滤液中磷的浓度，
并计算出吸附磷的量X(mgP/l∞g)，则磷吸附指数可计算为:PSI=X/lgC，这里，C为滤
液中洛解磷浓度(/l-mol/L)，psrVJ(mgP/100g)/(μmol/L)为单位[51整个过程进行了3次
(部分6次)平行实验.

。宜兴
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T14.
T15
.2ω3年0468km•
..2002年

阁1采样点地理位置示意图

Fig.1Asketchmapofgeograpl飞icpositionofsamplingsites

1.3磷吸附饱和度的测定
称取2.5(士0.01)g沉积物冻干样(100目)于1个洁净干燥1∞mL聚乙烯瓶中，加入
50mL草酸钱提取剂(pH=3)并且盖上瓶盖.准备两个空白在暗室内以180转/分振荡2
h(200C).先后用元灰分定量细滤纸和0.45μm孔径滤膜过滤提取液.弃去最初通过的几毫
升滤液，余下的用100mL的聚乙烯瓶收集.移取10mL沉积物提取液于50rι比色管中，
加入40mLO.01mol/L盐酸，混合均匀.配置系列标准溶液，分别含0、1.25，5.0、12.5和
25.0mg/LP以及0、2.5，10.0、25.0和50.0mg/LAl和Fe.在l周内，用ICP-AES测定
磷、铝和铁的含量.整个