水源水库沉积物中氮的形态分布特征研究

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1、第42卷第5期西安建筑科技大学学报(自然科学版)Voi．42No．52010年1O月J．XianUniv．ofArch．&Tech．(Natura1ScienceEdition)Oct．2O10水源水库沉积物中氮的形态分布特征研究王禄仕，柴蓓蓓。，刘虹。(1．西安水务(集团)有限责任公司，陕西西安710061；2．西安建筑科技大学环境与市政工程学院，西北水资源与环境生态教育部重点实验室，陕西西安710055)摘要：采用分级连续浸取分离法研究了西安某水源水库在表层天然沉积物中氮的形态分布特征．研究结果表明：可转化态氮平均含量占总氮平均

2、含量的41．强氧化剂提取态氮(SOEF-N)是可转化态氮的主要存在形态，平均含量占可转化态氮平均含量的69；弱酸提取态氮(wAEF-N)次之，占13；离子交换态氮(IEF-N)与强碱提取态氮(SAEF-N)所占比例最少，均为9．四种形态氮对氮的界面循环贡献的顺序从大到小依次为：SOEF-N>WAEF-N>IEF-N和SAEF—N．关键词：水源水库；沉积物；氮的形态；可转化态氮中图分类号：X524文献标识码：A文章编号：10067930(2010)05-0734—07目前水库已成为我国大多数北方城市的主要供水水源．氮(N)作为生命活动

3、所需的基本营养元素，是引发水库水体富营养化的关键元素之一_1]．沉积物是水库中氮的重要源与汇，在氮的生物地球化学循环中具有非常重要的意义。]．随着研究的深人，沉积物中氮循环的控制机制、氮循环与其他生源要素循环的关系及其生物地球化学功能等方面已成为目前研究的焦点[5]．其中关于海洋及浅水湖泊沉积物中氮的形态分布特征、在循环中所起的作用、氮的生物地球化学功能及早期成岩作用等方面的研究较多l6。¨，而关于水源水库沉积物中氮形态分布特征的研究鲜见报道．、根据海洋及浅水湖泊沉积物的研究结果，沉积物中的氮以不同的物理化学形式结合，呈现出不同的地

4、球化学特征，在氮循环中所起的作用也不同l_1．沉积物中能参与交换的生物可利用氮量，取决于沉积物中氮的赋存形态Hj．因此，氮形态的定量研究是探讨水库、湖泊沉积物中氮的生物地球化学功能的重要前提l】引，也是准确理解水体一沉积物系统中氮素生物地球化学循环及其环境影响的前提，只有准确掌握污染物的赋存形态及其循环转化的规律，才能更好的控制由沉积物释放引起的内源污染，解决水源水库湖泊富营养化关键理论和技术问题，从而实现以较低的成本提高水源水质，降低水厂处理负j荷．以西安市某水源水库沉积物为研究对象，对其可转化态氮分布特征进行了分析和探讨．1样品

5、采集与分析1．1样品采集与处理2008年10月采用彼得森抓斗式采样器在西安市某水源水库十个采样点采集表层沉积物样品，采样点编号及相关说明如表1所示．沉积物样品采用高速冷冻离心机离心(4℃，4000r／min，10rain)，离心后沉积物样品经冷冻干燥后4oC冷藏保存待分析．收稿日期：201003—01修改稿日期：2010—06l9基金项目：国家重大科技专项资金资助项目(2009ZX07424006)；西安市科技计划资金资助项目(SF08022)；国家863高技术研究发展计划资金资助(2007AA06Z302)作者简介：王禄仕(196

6、2)，男，陕西宝鸡人，高级工程师．主要从事水资源保护与承质污染控制方面的技术与管理工作．第5期王禄仕等：水源水库沉积物中氮的形态分布特征研究7351．2样品分析测定方法准确称取1g沉积物样品，用改进的沉积物中磷(P)的分级浸取分离方法，参考海洋沉积物所使用的方法[6]，分析沉积物中氮(N)的形态．结合具体情况将第一步所用中性溶液换为2mol／LNaC1溶液，分析测定程序见图1．由此得到沉积物的四种可转化态氮：离子交换态氮(IEF—N)、弱酸可浸取态氮(WAEF—N)、强碱可浸取态氮(SAEF—N)及强氧化剂可浸取态氮(SOEF-N)

7、，其中前三种形态的氮为无机形式的氮，SOEF—N主要为有机形式的氮．浸取液中NH采用纳氏试剂法_1。]测定，N02一采用N一(1-萘基)一乙二胺光度法[1。]测定，NO采用Zn—Cd法还原后测定[1．另取1g沉积物用碱性过硫酸钾氧化法全分解得到总氮(TN)．沉积物其他参数的测定：有机质(oC)用重铬酸钾法测定l_1，总磷用高氯酸消解钼锑抗分光光度法测定L2．2结果与讨论2．1沉积物中各形态氮分布特征沉积物中氮分为可转化态与非可转化态两大类．通常情况下，只有附着于沉积物颗粒表面、或结合能力较弱的可图1氮的形态分析测定程序转化态氮，才能

8、在水动力条件或生物扰动等环境条件变化Fig．1Sequentialextractionprocessofnitrogen时释放进入水体，参与氮的界面循环．而非可转化态或是进人沉积物矿物晶格，或是包裹在较大颗粒内层，均无法真正参与氮循环