湖泊水生植物根区磷元素吸收特征的dgt测试分析方法_2

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。它可W用扩散方程的数学模型计算。在通 常的情况下,Cwiu并不代表有效浓度(Cc),Q是一个DGT设备或植物根部所经历的浓度。有 效浓度C泡括沉积物间隙水的浓度和从固相中获得的浓度,有效浓度C巧W用下式获得:
[0034] Ce=Cdgt/IW
[0035] 该样一来,DGT提供了对有效浓度Ce的直接测定。该个有效浓度Ce是对通过与植 物吸收机制相似的DGT扩散过程测定的真实反映。因此,本发明中的有效浓度(V就提供了 对于通过扩散而产生的沉积物中根部的吸收活性磯特征的评价参数。从而可W根据DGT测 试结果(CwT和Ce) W及沉积物、水生植物和间隙水中的磯元素的测定结果,进行数理统计 (主要是线性回归法),获得水生植物根/茎/叶中磯总量和沉积物/间隙水磯/活性磯、 沉积物的磯的提取相、DGT浓度和Cc值(有效浓度)之间的数量关系和磯在水生植物根区 吸收过程的迁移转化规律,尤其可W进行DGT对水生植物根部吸收和磯在植物中分配的预 测功能的研究。
【附图说明】
[0036] 图1所示是巧草根部的磯浓度Cfg与有效浓度Q之间的线性关系图;
[0037] 图2所示是巧草根部的磯浓度Cfg与CwT之间的线性关系图;
[003引图3所示是巧草根部的磯浓度C?与沉积物间隙水中活性磯的浓度Cwi之间的线 性关系图;
[0039] 图4所示是巧草根部的磯浓度C帛与沉积物的磯贬库Cs之间的线性关系图;
[0040] 图5所示是巧草茎部的磯浓度Cg与有效浓度C之间的线性关系图;
[0041] 图6所示是巧草茎部的磯浓度Cg与Cdct之间的线性关系图;
[00创图7所示是巧草茎部的磯浓度Cg与沉积物间隙水中活性磯的浓度Cwi之间的线 性关系图;
[0043] 图8所示是巧草茎部的磯浓度Cg与沉积物的磯贬库Cs之间的线性关系图;
[0044] 图9所示是巧草叶的磯浓度与有效浓度Q之间的线性关系图;
[0045] 图10所示是巧草叶的磯浓度与CwT之间的线性关系图;
[0046] 图11所示是巧草叶的磯浓度Cw与沉积物间隙水中活性磯的浓度CsDi之间的线性 关系图;
[0047] 图12所示是巧草叶的磯浓度C巾与沉积物的磯贬库Cs之间的线性关系图。
【具体实施方式】
[0048] 本实施例所述的湖泊水生植物根区磯元素吸收特征的DGT测试分析方法,包括如 下步骤:
[0049] (1)在云南巧海选择水生植物研究区域,所述区域的平均水深为1. 2?1. 5m,在该 区域单一生长有一种水生植物-巧草;在该区域的水生植物根区选择10个样点,每个样点 分布有3棵巧草,所述3棵巧草的根系发达,主根较长。每棵所述巧草在地上部分的高度均 处于40?50cm之间;其中,所述水生植物根区是指在水生植物生长的沉积物上,W每棵水 生植物为圆屯、,直径为4cm的沉积物表面范围内且深度为3cm范围内的区域。
[0化日]取出10个水合氧化铁圆形DGT并进行驱氧处理,进行所述驱氧处理的方法为:将 所述10个水合氧化铁圆形DGT分别单独放入装有0. 01M优级纯化C1溶液的塑料容器中,向 所述化C1溶液中通入高纯氮气并保持18小时,即完成驱氧处理;将10个完成驱氧处理的 水合氧化铁圆形DGT分别放置在所述10个样点的根区沉积物中并保持24小时;本实施例 中使用的水合氧化铁圆形DGT由DGT Research Ltd. (Lancaster University)公司出品, 型号为 F'errihyrite-DGT。
[0051] (2)将10个所述水合氧化铁圆形DGT取出,用去离子水冲洗干净并取出所述水合 氧化铁圆形DGT中的水合氧化铁固定胶;采用0. 25M的硫酸分别对每个所述水合氧化铁固 定胶进行静置洗脱24小时,利用钢铺抗光度法测定每个洗脱液中活性磯的浓度C。,最后分 别按照下列公式计算每个样点的DGT浓度C;。,;
[005引 CDGT=MAg/DAt
[0化3] 其中,t为操作时间;A为所述水合氧化铁固定胶的暴露面积;D为所述水合氧化铁 圆形DGT中扩散胶溶质的扩散系数;A g为水合氧化铁圆形DGT的扩散层厚度;M为吸收的 溶质的质量,M的计算公式如下:
[0054] M=Ce(Vgel+VeluUonVfe
[005引其中,C。是洗脱液中活性磯的浓度,V gel是所述水合氧化铁固定胶的体积,V elu。。。是 所述洗脱液的体积,f。是洗脱系数,取值为1. 0 ;CwT的计算结果如表2所示。
[0化6] (3)用抓斗式采样器分别取出所述10个样点的湖泊水生植物W及所述湖泊水生 植物根区的沉积物;在每个样点的所述湖泊水生植物根区的沉积物中采集两份沉积物样 品,将其中一份所述沉积物样品在惰性气体条件下进行离屯、处理,收集上清液,采用钢铺抗 光度法测定所述上清液中活性磯的浓度,即得到沉积物间隙水中活性磯的浓度Cwlu;
[0057] 对另一份沉积物样品进行干燥得到沉积物颗粒,先依次使用浓度为Imol/L的 畑典1水溶液、抓试剂溶液、浓度为0. Imol/L的化0H水溶液和浓度为0. 5mol/L的肥1水 溶液作为提取剂在室温条件下对所述沉积物颗粒进行提取,最后再使用浓度为0. Imol/L 的化OH水溶液在85°C的温度条件下对所述沉积物颗粒进行提取,每一次提取平衡后进行 离屯、,由磯钢藍法测定离屯、上清液中的可溶性活性态磯的浓度,从而依次分别得到弱结合 态磯、氧化还原敏感态磯、金属水合氧化物结合态磯、巧结合态磯和惰性有机态磯的浓度, 沉积物的磯贬库Cs为所述弱结合态磯和所述氧化还原敏感态磯的浓度之和;其中所述BD 试剂溶液为Na肥〇3和化2S2O4的混合水溶液,所述Na肥0 3和化2S2O4的浓度均为0. 1 Imol/L ; 本实施例采用沉积物磯的标准物质GSS2 (购自中国物探化探研究所)进行磯储库回收率的 测定,其回收率为95. 9%。
[005引 (4)对每个样点的所述湖泊水生植物根区的沉积物的颗粒物密度和颗粒物空隙率 进行测定,具体方法为:取50g沉积物,在105°C下烘干后,再次称重,然后按下式计算所述 颗粒物密度Pc和颗粒物空隙率巫S;
[0059] Pc= Wi/(W〇-Wi)/p")
[0060] 二(W(Pc+dp)
[006U 其中,P "是水的密度;化为2. 65g/cm 3, W。为50g ;W 1为烘干后再次称重的重量;
[0062] 利用所述颗粒物空隙率计算得到沉积物间隙水的扩散系数化,其计算公式如 下:
[0063] Ds = D〇/(l-21n 巫曰)
[0064] 其中,D。是活性磯在水中的扩散系数,Os是颗粒物的空隙率。
[00化](5)将固液分配系数Kd和响应时间T及所述沉积物的颗粒物密度P。、扩散层 的扩散系数Dd、扩散层的厚度dg、所述沉积物间隙水的扩散系数D,、所述水合氧化铁圆形 DGT中扩散胶的空隙率pordif、所述沉积物的颗粒物空隙率〇,、所述沉积物间隙水中活性 磯的浓度Cwiu输入DIFS软件中,计算得出R diff值,其中所述固液分配系数K d的设定值为 l〇-i°cm3g-i,所述响应时间Tc的设定值为l(Ts ;
[0066] 本实施例中使用的所述水合氧化铁圆形DGT的所述扩散胶的空隙率pordif为 0. 95 ;本实施例中所述DIFS的输入参数和输出参数如表1所示;然后分别利用下述公式计 算得到所述多个样点的磯的有效浓度
[0067] Cg - C DGl/^diff!
[0068] 本实施例中计算得到的Cs和Q值如表2所示。
[0069] (6)使用去离子水对所述湖泊水生植物进行清洗,分别测定每个样点的所述湖泊 水生植物的根、茎、叶中磯的浓度;具体测定方法为:
[0070] (a)使用去离子水对所述湖泊水生植物进行清洗,并分别采集每个样点的所述湖 泊水生植物的根、茎和叶的样品;
[0071] 化)将所述根、茎和叶的样品分别在105°C条件下干燥1小时后,再在80°C条件下 下干燥72小时至一恒重,并分别称取所述根、茎和叶的样品干重;
[007引 (c)分别将0. 25g的所述根、茎和叶的样品放置于微波消解器中,加入5mL浓硝 酸和5mL水进行消解;消解完毕后,利用钢藍法测定出消解液中的磯含量,将磯
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