郭晨辉 刘利军# 孙晓杰 李 磊 刘剑东 韩 强 段松青 杨 帆 李 慧

(1.山西省生态环境科学研究院，山西 太原 030027；2.太原师范学院地理科学学院，山西 晋中 030619)

表层沉积物对磷的持留能有效降低水体中的磷负荷，促进水质的优化；当水环境受到人文活动的强烈影响而发生改变时，吸附在表层沉积物上的磷会重新释放至水体，增加了水体发生富营养化的风险。因此，预测表层沉积物中磷的释放风险对水环境的治理和磷负荷的调控具有重要意义。

JENSEN等[1]对丹麦湖泊表层沉积物的研究表明，表层沉积物中总铁(TFe)/总磷(TP)与上覆水中的磷负荷具有密切的关系：当表层沉积物中TFe/TP>15(质量比)时，表层沉积物对磷的控制作用明显；当表层沉积物中TFe/TP<10时，表层沉积物对磷的持留能力较差。张仕军等[2]指出，表层沉积物中总有机碳(TOC)/有机磷(OP)可用于预测表层沉积物中OP的矿化释放能力：当表层沉积物中TOC/OP>300(质量比)时，OP的固定作用占优；当表层沉积物中TOC/OP<200时，OP的矿化作用占优。

BACHE等[3]首次提出磷吸附指数(PSI)的概念，并将其应用于土壤中磷吸附容量的评估。PSI是反映表层沉积物对磷缓冲能力的参数，其值越大，沉积物通过吸附磷而降低水体中磷负荷的效果越明显。VAN DER ZEE等[4]使用磷吸附饱和度(DPS)来反映沉积物对磷的吸附能力，该值与沉积物中对磷具有较强亲和能力的活性铁/铝关系密切，随着DPS的升高，沉积物中可用于吸附磷的活性位点减少，磷释放风险增大。黄清辉等[5]综合PSI和DPS，提出了磷释放风险指数(ERI)的概念以及释放风险等级划分标准：ERI<10%，较低磷释放风险；10%≤ERI<20%，中度磷释放风险；20%≤ERI<25%，较高磷释放风险；ERI≥25%，高度磷释放风险。李慧等[6]通过实验室模拟锦江河表层沉积物对含75 μg/mL磷上覆水的吸附过程得到各采样点的PSI，并利用与活性铁/铝关系最密切的碱提取态磷(NaOH-P)含量和Langumir模型拟合得到的理论最大吸附量的比值求出DPS，进而得到各采样点的ERI。ZHANG等[7]以TP含量和Langumir模型拟合得到的最大吸附量计算中国东部不同水生生态系统表层的沉积物磷饱和度(SPS)，并通过SPS与最大吸附量比值得到的ERI预测磷释放风险。

沉积物中大多数的铁由于和硅结合而不具有活性，含量较少的活性铁才是影响沉积物对磷持留能力的关键，而且沉积物中磷的释放风险不仅与活性铁和有机质的含量有关，还与各形态磷的含量和沉积物组成密切相关，仅依靠TFe/TP或TOC/OP指示磷释放风险有局限性。基……