沉積物鈣形態(tài)分析及菹草—沉積物—上覆水體系中鈣—磷關(guān)系研究.pdf

1、鈣是水體中一個極為常見，但生態(tài)功能有待深究的金屬元素。鈣易與水中無機(jī)碳作用，形成碳酸鈣沉淀。在碳酸鈣形成時，鈣會與水柱中較高濃度的磷形成CaCO3-P共沉淀，降低水中無機(jī)磷濃度，從而抑制水體富營養(yǎng)化過程。沉積物中活性鈣作為沉水植物營養(yǎng)來源，驅(qū)動菹草葉片CaCO3-P共沉淀發(fā)生。因此，沉積物中鈣的形態(tài)或活性比例對沉水植物在天然水體中發(fā)揮其凈水功能非常重要。目前，普遍用于金屬形態(tài)分級提取的方法大多缺乏專一性，對不同元素浸提效果不同，用于湖泊

2、沉積物鈣分級方法的研究更是寥寥無幾。
　　 本文選取含鈣量差異較大的沉積物，針對鈣的形態(tài)分級進(jìn)行Tessier連續(xù)浸提法浸提條件的改進(jìn)，并建立無機(jī)鈣分級(ICSE)體系，對改進(jìn)的Tessier連續(xù)提取法、ICSE法及BCR提取法進(jìn)行比較，試圖選擇適宜沉積物鈣分級的方法，并模擬湖泊環(huán)境建立沉水植物-沉積物-上覆水體系，探究鈣在該體系中對上覆水中磷的影響機(jī)制，主要結(jié)果如下:
　　 (1)原有Tessier連續(xù)提取法經(jīng)浸提條件

3、（浸提劑、浸提時間、固液比、浸提劑濃度及pH）改進(jìn)后，交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)和鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)鈣的浸提條件分別為:25ml1 mol L-1NH4AC(pH7.0),3h;25ml1 molL-1NH4AC-HAC(pH5.0),5 h;30ml0.5 mol L-1 NH2OH·HCl(pH1.5),50℃,6 h。
　　 (2)改進(jìn)的Tessier法浸提鈣的專一性和穩(wěn)定性更強(qiáng)，沉積物中鈣的回收率提高。用改進(jìn)Tessier法得到

4、湯遜湖沉積物(T-Sed)，東湖沉積物(D-Sed)，月湖沉積物(Y-Sed)，南湖沉積物(N-Sed)中鈣主要以交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)和鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)形態(tài)存在，均表現(xiàn)為交換態(tài)＞碳酸鹽結(jié)合態(tài)＞鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)，有機(jī)質(zhì)結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)含量基本可以忽略。為此，考慮沉積物不同鈣的活性特點及其提取過程的簡化，建議沉積物鈣的浸提采用改進(jìn)Tessier法前三級連續(xù)提取過程。
　　 (3)沉積物ICSE體系將沉積物中鈣分為交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、

5、磷酸鹽結(jié)合態(tài)、硫酸鹽結(jié)合態(tài)及殘渣態(tài)。四個湖泊浸提結(jié)果為交換態(tài)鈣＞碳酸鹽結(jié)合態(tài)鈣＞硫酸鹽結(jié)合態(tài)鈣≥磷酸鹽結(jié)合態(tài)鈣，殘渣態(tài)鈣含量很低，基本可以忽略。雖然磷酸鹽結(jié)合態(tài)鈣和硫酸鹽結(jié)合態(tài)鈣的浸提劑缺乏選擇性和專一性，但其浸提結(jié)果較穩(wěn)定，可作為沉積物鈣提取的參考方法。
　　 (4)與ICSE法及BCR法相比，改進(jìn)的Tessier法中鈣的回收率最高。受水洗等因素的影響，三種方法得到鈣回收率偏低。浸提劑及浸提時間等條件使ICSE法及BCR法浸提

6、的鈣含量低于改進(jìn)的Tessier法，改進(jìn)Tessier法浸提劑選擇性和專一性較強(qiáng)。三種方法浸提得到鈣形態(tài)均和沉積物pH和沉積物總鈣的含量呈正相關(guān)，而和沉積物中Fe和Mn無相關(guān)性。
　　 (5)水體中磷濃度變化符合指數(shù)方程y=axb和y=A1exp(-x/t1)+y0。菹草吸收并未使上覆水中磷濃度降低，磷濃度不斷下降可能源于體系中沉積物作用。水體中鈣濃度變化規(guī)律符合一次和二次線性方程，隨時間變化水體中鈣濃度不斷降低。菹草從水體吸收