沉积物亚铁在磷地球化学中的作用

Using our developed method for extraction of ferrous iron phosphorus (FIP), the temporal and spatial distribution of FIP in sediments of lakes will be investigated. Based on extraction of FIP, the fractionation of sediment P will be accomplished with the association of FIP to other P fractions evaluated. Then, the machanism for ferrous iron to react with phosphate will be researched through analysis of the kind and composition of products and effect of environment factors using stimulation experiments. According to the obtained results, the response of different FIP in sediments to sediment environments will be investigated using model substances. The environmental significance of the project is mainly focused on the interpretation of internal P release and development of control measurements of internal pollution.

本项目通过建立亚铁磷提取方法，以不同还原性湖泊沉积物为实验材料，研究沉积物中亚铁磷相的空间分布、与其它磷组分的关系，发展以亚铁磷为中心的还原性沉积物磷分级程序；模拟研究亚铁同无机磷反应的产物、组成与沉积物环境的关系，表征亚铁磷相形成机理；根据亚铁磷相组成，研究不同亚铁磷相的沉积物环境变化应答，阐明亚铁磷相在沉积物环境中的稳定性。研究结果对揭示内源磷释放机理和指导内源控制技术研发等方面具有重要的理论意义。

亚铁（Fe(II))是沉积物中最为丰富的阳离子，来源于铁氧化物的还原。Fe(II))与无机磷反应形成蓝铁矿（Vivianite），是沉积物磷的重要赋存形式。多年来，由于缺乏实用的研究方法，Fe(II)-P 常被归并于其它形态的磷（钙磷和铁磷）中，从而导致人们对沉积物磷生物地球化学过程的认识不够完整。. 项目通过建立亚铁磷提取方法，以不同还原性湖泊沉积物为实验材料，研究沉积物中亚铁磷的空间分布，与其它磷组分的关系，发展以亚铁磷为中心的还原性沉积物磷分级程序；模拟研究亚铁同无机磷反应的产物，组成与沉积物环境的关系，表征亚铁磷形成机理；根据沉积物组成，研究亚铁磷的沉积物环境变化应答，阐明亚铁磷在沉积物环境中的稳定性。.项目通过借鉴成熟的磷形态分级方法，提出了利用Fe(II)专一络合剂--联吡啶为Fe(II)-P的提取剂。通过优化提取条件，提出基于Fe(II)-P的完整磷分级程序和操作流程，将沉积物中的磷分成易交换态磷（labile exchangeable P）、亚铁磷 (Fe(II)-P)、三价铁磷 (Fe(III)-P)、钙磷 (Ca-P)和有机磷 (Or-P)。利用滇池和武汉东湖沉积物的验证结果表明，该方法能够很好地将Fe(II)-P同其它形态的磷区分开来，适合嫌气沉积物的磷形态分级。.研究发现亚铁磷是沉积物磷的主要形态，占总磷的20-50%，与总磷关系显著。亚铁磷通常在磷污染沉积物中含量较高，而在清洁沉积物中则较低；在表层沉积物中含量较高，而在底层沉积物中较低，是沉积物磷污染的指示磷形态。.亚铁磷与钙磷和三价铁磷间存在着内在联系。进入沉积物中磷在钙和三价铁氧化物作用下，吸附或沉淀于铁氧化物表面。随着铁氧化物的沉埋和微生物还原，部分钙磷和三价铁磷转化成亚铁磷。.亚铁磷氧化可生成类蓝铁矿的铁磷矿物，该矿物在还原条件下重新形成蓝铁矿。同时亚铁磷在强还原条件下（硫还原）可转化成硫化亚铁，促进亚铁磷溶解。.项目完成时已在Water Research发表论文1篇，在 Land Degradation & Development 投稿1篇，有力地推动了亚铁磷研究。