长江口及邻近海域沉积物中磷的吸附特征及影响因素研究

发布时间：2017-09-24 10:33

  本文关键词：长江口及邻近海域沉积物中磷的吸附特征及影响因素研究

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【摘要】：磷是海洋生物主要和最基础的营养物质,其生物地球化学循环控制着海洋生态系统中的初级生产过程,对海洋生态系统具有至关重要的作用。而沉积物是海洋环境中磷循环的重要载体,沉积物通过对磷的吸附/解吸作用使其自身成为磷的源或汇。沉积物的表层是矿化最剧烈的地方,研究磷与沉积物结合情况的垂直变化有望在一定程度上揭示磷在沉积物中的归趋。另外,沉积物对磷的吸附与其理化性质和活性组成之间存在一定的内在联系。将沉积物本身的理化性质、活性组成与磷在沉积物上的吸附行为相结合,研究磷的沉积物/海水界而行为,可以丰富我们对磷的生物地球化学循环行为及机理的认识。本论文对长江口及其邻近海域11个站位柱状样5-10个层次的沉积物进行了研究,通过研究吸附动力学曲线和热力学吸附等温线并结合沉积物中磷的形态分布,考察了沉积物对磷的吸附性能和吸附机理,同时研究了环境因素、沉积物组成、理化性质等对其吸附性能的影响。另外,针对沉积物表面酸碱性质的测定进行了方法研究。主要结论如下：1.针对沉积物表面酸碱性质的测定,双返滴定方式更适合于沉积物表面性质的研究；初始酸化pH值可定为3,结合海洋研究的实际情况,支持电解质可选用0.7mol L-1的NaNO3溶液；本文所研究的沉积物表面酸性和表面羟基位浓度均存在明显差异,后者在0.47～1.12mmol L-1之间,而表而零净质子电荷点均在pH=6左右。2.沉积物对磷的动力学吸附明显分为快吸附和慢吸附两段,可用快慢二段一级动力学方程进行描述。通过对吸附过程中磷形态的测定发现,吸附后的磷主要以可交换态P、铁结合态P和自生钙P形式存在,其中可交换态P含量居多,共动力学曲线可以伪二级方程拟合。3.沉积物对磷的吸附等温线符合Langmuir交叉型吸附等温式,在磷初始浓度较低时,沉积物对磷的吸附存在负吸附(解吸)现象,吸附/解吸平衡磷浓度EPC0在0.0053～0.2627mg L-1之间。4.沉积物对磷的吸附性能在不同采样点的水平、垂向变化趋势比较复杂,受自身性质影响较大。环境条件的改变对沉积物上磷的吸附行为也有较大影响,盐度降低和温度升高均利于磷在沉积物上的吸附,磷在沉积物上的吸附是自发、吸热、熵增加的过程。氮气和空气的通入,均使得沉积物对磷的吸附能力减弱。5.综合考虑吸附动力学过程中快吸附的质量分率、可交换态磷的变化,及磷吸附△Gθ和△Hθ的数值,在初始磷浓度0～1.6 mg L-1范围内吸附过程以物理吸附为主。
【关键词】：沉积物 表面酸碱性质 磷形态 垂向变化
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X55;P734
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 文献综述11-25
• 1.1 沉积物组成及表面性质11-18
• 1.1.1 沉积物组成11-12
• 1.1.2 沉积物表面性质12-18
• 1.2 磷在沉积物上吸附的影响因素18-21
• 1.2.1 沉积物组成的影响18-20
• 1.2.2 环境因子的影响20-21
• 1.3 磷的形态分析21-23
• 1.4 采样海域现状23-24
• 1.5 本课题的研究目的和主要研究内容24-25
• 2 实验部分25-31
• 2.1 试剂与仪器25
• 2.2 沉积物样品的采集与预处理25-27
• 2.3 实验方法27-31
• 2.3.1 吸附实验27-28
• 2.3.2 磷的形态分析28-29
• 2.3.3 沉积物性质测定29-31
• 3 沉积物表面酸碱性质测定方法研究31-39
• 3.1 实验方法31-32
• 3.2 实验结果与讨论32-38
• 3.2.1 酸碱滴定方式比较32-34
• 3.2.2 双返滴定实验条件优化34-38
• 3.3 小结38-39
• 4 磷在沉积物界面吸附过程中的形态分布变化39-44
• 4.1 沉积物吸附动力学39-40
• 4.2 沉积物吸附过程中磷的形态分布变化40-43
• 4.3 小结43-44
• 5 沉积物对磷的吸附特征及影响因素研究44-63
• 5.1 沉积物的理化性质44-46
• 5.2 磷吸附行为的水平分布、垂向变化及机制探讨46-55
• 5.2.1 吸附等温线46-48
• 5.2.2 磷吸附行为的水平分布特征48-49
• 5.2.3 磷吸附行为的垂向变化特征49-54
• 5.2.4 磷在沉积物上的吸附机制探讨54-55
• 5.4 环境因子对沉积物吸附磷的影响55-62
• 5.4.1 盐度对沉积物吸附磷的影响56-57
• 5.4.2 溶解氧对沉积物吸附磷的影响57-59
• 5.4.3 温度对沉积物吸附磷的影响59-62
• 5.5 小结62-63
• 6 结论63-64
• 参考文献64-71
• 附表71-74
• 致谢74-75
• 个人简历和发表的学术论文75

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本文编号：910942