[发明专利]湖泊厌氧表层沉积物磷释放特征的DGT-DIFS测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测定方法，具体涉及一种对湖泊中的厌氧表层沉积物磷的释放特征进行DGT-DIFS测定的方法，属于环境科学和地球科学领域。

技术背景

生源物质的循环是全球生物地球化学过程研究的核心内容，而磷是一种重要的生源要素，是湖泊生态系统中初级生产力的主要限制性因子。过多的磷会导致湖泊的富营养化，富营养化湖泊水质的改善及恢复措施往往集中于减少外源磷的负荷，然而，作为湖泊营养物质的重要储库的湖泊沉积物，由于其在富氧条件下可吸收磷，缺氧条件下释放磷，而湖泊沉积物磷(即内源磷负荷)的释放可能极大地延缓或抵消上述措施的实际效应。由此可见，沉积物在湖泊磷循环中发挥着重要作用，在不同环境条件下扮演着磷“源”或磷“汇”的双重角色，因此，深入研究并明确沉积物/水界面磷释放风险及沉积物反应性的评估方法对于控制湖泊的富营养化具有重要意义。

DIFS(沉积物DGT诱导扩散通量)是一种软件工具，用于研究和解释采用薄膜扩散梯度(DGT)技术所测定的沉积物磷的测试结果。DIFS使用数字模型(在沉积物中磷的反应和传输)考察影响DGT设备响应的因素、模拟DGT操作或是评估磷的再补给参数R和沉积物磷的贮库的容量参数，可以用来定量评价沉积物的反应性和再补给特征，并用于沉积物磷的释放风险评估。现有的DIFS模型主要用于土壤中重金属元素的动力学过程的研究、贮库特征的运算和释放/扩散过程的微区图像的仿真，截止目前仅有一篇文章(Monbet et al.，Environ.Sci.Technol.，2008，42，5112-5117)对沉积物磷的DIFS模型运算加以研究，其方法是利用一个背对背的DGT/DET所测定的磷浓度来确定再补给参数R，以五步磷提取(基于SEDEX连续提取法)的第一相(交换态和易解吸态)为磷贮库进行分配系数K_d的确定，再运用DIFS进行两个湖泊的共两个厌氧沉积物剖面中磷的模拟运算。但上述方法存在以下缺点：(1)DGT/DET对R的确定方法使剖面某些磷的R值过低(接近于0)或过高(＞1.0)，使得剖面某深度处的DIFS无法进行DIFS运算；(2)仅采用磷的第一提取相(交换态和易解吸态)作为磷贮库进行分配系数K_d的确定，这样显然对活性磷贮库的评估过小，会导致磷DIFS运算参数所得到的响应时间T_C、吸附系数K₁和解吸系数K_-1的数值不够准确；(3)只进行一个剖面磷的DIFS运算并不能全面反映整个湖泊的表层沉积物的释放风险。

鉴于此，如何根据湖泊表层沉积物的环境条件和营养化特征，确定测试样点，精确地测定和选择厌氧表层沉积物磷贮库和DIFS输入参数(C_DGT、C_solu、R、Φs、Φd、Δg、ρ_C、Ds和t)，从而正确地进行DIFS模拟运算和确定厌氧表层沉积物磷释放风险评估方法，是本领域技术人员尚未解决的技术问题。

发明内容

本发明解决的是现有技术中的DGT-DIFS测试由于仅仅是针对土壤中金属或湖泊沉积物的极个别剖面磷进行的实验和模拟运算而不能准确测定整个湖泊厌氧表层沉积物中磷的释放特征，进而提供一种能够对整个湖泊厌氧表层沉积物中磷的释放特征作出准确测定和模型运算的方法。

本发明实现上述目的的技术方案为：

一种湖泊厌氧表层沉积物磷释放特征的DGT-DIFS测定方法，包括如下步骤：

(1)样品的采集及理化性质的测定：

采用柱状采样器对水体采样点处的表层沉积物进行采集，并将采集到的柱样在与所述采样点相同的温度条件下进行保存；对所述柱样的沉积物的氧化还原电位、pH值、颗粒物密度和颗粒物空隙率进行测定；

(2)沉积物间隙水中磷浓度测定：

(a)将完成驱氧处理后的圆形氧化铁DGT插入所述柱样的沉积物中并保持一定的操作时间，所述圆形氧化铁DGT在所述柱样内的深度处于3-5cm范围内；

(b)取出所述圆形氧化铁DGT，对所述圆形氧化铁DGT中的水合氧化铁固定胶进行酸洗脱，收集洗脱液；测定所述洗脱液中磷的浓度，并计算得到所述圆形氧化铁DGT/溶液界面处的磷的时间平均浓度C_DGT；

(3)沉积物中可溶反应性磷的浓度测定：