前期研究发现太湖过滤水和表层沉积物中Zn含量最高, 且表层沉积物中Cd存在强生态危害。 因此, 在优化实验条件下, 以电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)为分析手段研究了太湖苏州湾大桥东表层沉积物(标记为SES)对Cd2+和Zn2+的吸附-解吸特性。 吸附动力学结果表明: SES对Cd2+和Zn2+的吸附能力相差不大, 在吸附时间t<120 min时, 吸附是一个快速阶段, 而当t≥120 min时则相反, 吸附趋于动态平衡； Cd2+和Zn2+的吸附更符合伪二级动力学模型。 吸附热力学实验表明, 沉积物对Cd2+的吸附更符合Freundlich模型, 而对Cd2+的吸附更符合Langmuir模型。 沉积物中Cd2+和Zn2+的解吸动力学研究发现, 二者均更符合Elovich方程, 为非均相扩散过程。 且当pH值增大时, 沉积物中Cd2+和Zn2+的解吸量逐渐减小, 并在pH=9时趋于稳定。 结合Cd2+和Zn2+的吸附-解吸特性发现, SES对Cd2+和Zn2+的吸附速率远远大于其解吸速率, 与作者前期研究结果一致。 揭示了太湖表层沉积物对Cd2+和Zn2+的吸附-解吸作用机理及不同因素对吸附-解吸行为的影响。 对研究太湖固-液两相界面重金属的分配和污染水体修复具有重要指导意义。

表层沉积物是水体污染物的源和汇。 研究表明， 太湖地区特别是梅梁湾和东太湖表层沉积物中磷等营养元素污染严重。 采用SMT法(standards measurements and testing)和钼锑抗分光光度法对太湖18个采样点表层沉积物样品进行前处理和磷形态分析， 结合我国、 加拿大和美国标准对总磷进行污染评价。 通过拟合建立了吸附-解吸动力学特征方程， 并在不同pH、 水土比的环境条件下获得磷的吸附特性。 同时也在不同温度和pH下对磷进行解吸特征研究。 结果表明： S9采样点总磷、 无机磷、 有机磷和酸磷含量均最高， S11采样点碱磷含量最高。 对于所有采样点， 各形态磷平均值大小排序为(μg·g-1)： 无机磷(40143)>酸磷(37781)>有机磷(17537)>碱磷(2553)。 污染评价结果表明： 除S12， S14~S16及S18采样点外， 其余采样点均有不同程度的污染。 表层沉积物对磷的吸附-解吸过程均符合伪二级动力学方程。 吸附过程最佳水土比为25∶1， 且pH值对吸附和解吸有不同程度的影响。 研究结果为掌握太湖梅梁湾和东太湖区域磷的污染现状提供理论依据， 同时为研究磷在沉积物-水界面的迁移规律提供可信的实验数据。

采用标准测试程序(SMT)和钼锑抗分光光度法对黄河流域甘宁蒙段表层沉积物进行磷形态的提取和含量测定, 同时模拟沉积物对磷吸附-解吸特性进行了探索。 结果表明: 对照不同的评价标准, 12个采样点中总磷(TP)含量均处于不同程度的污染水平, 特别是S12采样点磷具有较高的释放风险。 TP、 无机磷(IP)和钙结合态磷(HCl-P)之间及有机磷(OP)和铁/铝结合态磷(NaOH-P)之间分别呈现出较好的正相关性。 沉积物的组成和理化性质对磷的赋存形态产生影响, OP和NaOH-P可能与As, Ni, Co和Pb有相同的污染源。 表层沉积物对磷的吸附-解吸过程均符合伪二级动力学方程, 主要受化学作用的控制, 而磷的等温吸附符合Langmuir方程, 且升高温度有利于磷的吸附。 水相中离子浓度(KCl)小于0.02 mol·L-1时, 吸附作用占优势, 反之, 解吸作用占优势。 水土比的增大会提高沉积物对磷的吸附量。 另外, 磷的解吸量会随着温度的升高和扰动强度的增加而增大。 揭示了黄河甘宁蒙段表层沉积物中磷的形态分布及其吸附–解吸特征, 为黄河甘宁蒙段水环境治理和磷负荷调控提供依据。

表层沉积物易于富集和释放水中重金属, 是污染水体中重金属的源和汇, 研究表明黄河河曲段水体中Pb和Cr重金属污染严重。 以电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)为检测手段, 研究了在优化实验条件下, 黄河河曲段表层沉积物对Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附特性和解吸特性。 结果表明: 黄河河曲段沉积物对Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)具有较强的吸附作用, 在吸附初始5 min时吸附率均达到98%以上, 且是自发的吸热过程(ΔG<0, ΔH>0)。 动力学实验显示, 两种离子的吸附过程均符合准二级吸附动力学。 等温吸附方程拟合发现, Pb(Ⅱ)的吸附符合Langmuir模型, 而Cr(Ⅵ)的吸附符合Freundlich模型。 解吸过程符合Elovich方程, 且受pH的影响较大。 Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)二元体系竞争效应研究表明, Pb(Ⅱ)的吸附率大于Cr(Ⅵ), 且均低于单离子吸附率。 扫描电子显微镜(SEM)和孔径及比表面积分析显示, 黄河河曲段表层沉积物表面结构不规则, 且具有相对较高比表面积。 该研究揭示了Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)在黄河河曲段沉积物上的吸附-解吸行为, 对评估沉积物污染风险和污染修复、 掌握重金属离子与沉积物之间的作用机理具有一定指导意义。

为了研究黄河上游表层沉积物与Cd2+和Cu2+的相互作用机理, 以黄河三湖河口表层沉积物(简称样品)为研究对象, 采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)技术, 优化样品对Cd2+和Cu2+的吸附固液比、 时间、 pH等条件。 并在此条件下研究了Cd2+和Cu2+在样品上的吸附特性和解吸特性。 结果表明: 两种金属的优化吸附条件不同, 在各自优化吸附条件下, 样品对Cu2+ 和Cd2+的平衡吸附量分别为0.88和0.13 mg·g-1; 对两种金属的吸附动力学符合伪二级吸附动力学模型, 且样品对Cu2+的吸附速率大于对Cd2+的吸附速率; 吸附热力学拟合结果显示吸附过程符合Freundlich模型, 对两种金属的吸附均属于优惠型吸附, 且吸附过程属于吸热过程, 可自发进行; 解吸动力学研究表明, 两个金属的解吸过程均符合Elovich方程, 属于非均相扩散; 在多离子竞争吸附-解吸实验中发现, 样品对Cu2+的吸附-解吸受到共存离子的影响更大。 研究结果揭示了黄河三湖河口表层沉积物对Cd2+和Cu2+吸附和解吸的作用机理以及共存离子对吸附解吸特性的影响。 对于分析重金属在水体与沉积物之间的作用机理、 固液两相分布规律以及重金属迁移能力提供了理论依据, 同时也为制定研究区域针对性的重金属防控措施具有一定指导意义。ICP-MS