[0001] 本发明涉及环境技术领域，尤其涉及一种提取海洋沉积物中不同赋存形态磷的方法。

[0002] 磷是海洋浮游生物生长和繁殖的必需成分，是海洋初级生产力和食物链的基础。河流输入是海洋中磷的主要来源，沉积物是水体中磷的重要储库，二者间磷的交换作用显著，然而能参与交换的生物可利用磷量取决于沉积物中磷的赋存形态，在沉积环境的温度、pH值、生物扰动等因素变化时，只有弱吸附态磷、闭蓄态磷、铁/铝吸附态磷、有机磷可从沉积物中向上覆水体扩散，被生物所利用，进而影响海洋水环境中磷的含量。因此，海洋沉积物中磷的赋存形态对定量潜在生物可利用磷上限，获取沉积环境的有关信息，了解海洋中磷的再循环，进行内源污染控制具有重要的意义。

[0003] 现有技术公开了多种分离定量海洋沉积物中磷形态的方法，最理想的是化学试剂提取法，主要有：Rutternberg法、Jensen(1998)法、Kaarina改进的方法。但是，Rutternberg法仅侧重于碎屑磷与自生磷的分离，该方法对其他形态的磷分离不够，例如第二步提取的实际上是铝结合态磷(Al‑P)、铁结合态磷(Fe‑P)和闭蓄态磷的总和，如果仅认为是Fe‑P则过于偏颇；Jensen(1998)基于Rutternberg法进行改进，将沉积物中磷形态进一步细化，将主要的沉积性的磷分成六部分弱吸附态磷(Lsor‑P)、铁结合态无机磷(Fe‑P)、可提取有机磷(Lea‑OP)、自生磷灰石(CAFP)、碎屑磷灰石(FAP)和稳定有机磷(Ref‑OP)；Kaarina改进的方法分离了对氧化还原环境敏感的铁锰结合态的磷与氧化铝，不可还原的铁氧化物中的磷和有机磷，但未能区分原生碎屑磷和沉积环境中的自生磷。

[0004] 由于现有的许多磷形态分级浸取方法未能系统完整的提取和分析沉积物中磷的赋存形态，基于此，本发明综合前人各类分级浸取方法的优点，提出一种提取海洋沉积物中不同赋存形态磷的方法，细化生物可利用磷，进一步完善并着重考虑环境地球化学的研究要求。

[0028] 本发明提出一种提取海洋沉积物中不同赋存形态磷的方法，包括如下步骤：

[0029] 1)将海洋沉积物和1mol/LpH值为8的氯化镁溶液使用涡旋混合器混合均匀，将混合物在室温下震荡提取2h后，以5000r/min的转速离心分离15min后，得到残渣a和第一步磷形态提取液。其中该步骤所得到的第一步磷形态提取液中含有弱吸附态磷(Lsor‑P)，该步骤的海洋沉积物，通过抓斗式采样器在所研究海域中采集表层约10cm的沉积物样品，在所述1mol/L的氯化镁溶液中滴加质量浓度为10wt％的氨水调节氯化镁溶液的pH值为8。

[0030] 2)将残渣a与pH值为7.6的CDB溶液混合均匀，震荡提取6h后，以5000r/min的转速离心15min，得到残渣b和上清液；量取5ml上清液于消解管中，按硫酸、高氯酸、硝酸的体积比为1:2:7分别加入，随后进行高温消解，其中硫酸为优级纯，硫酸含量为95％～98％，其密3
度为1.84g/cm ；硝酸为优级纯，硝酸含量为65％～68％；高氯酸为天津东方化工厂所生产，直至高氯酸、硝酸全部分解，有硫酸回流时结束，冷却后有透明色固体，加水溶解后的液体为第二步磷形态提取液，其中也可以采用加水煮沸溶解的方法。

[0031] 所述CDB溶液是利用32.4gC6H5Na3O7·2H2O、42g NaHCO3、2.87g Na2S2O4溶于500mL超纯水中配制而成。

[0032] 该步骤中，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液或10mol/L氢氧化钠溶液将第二步磷形态提取液的pH调节至3.0‑3.1，得到含有闭蓄态磷(Oc‑P)的提取液。

[0033] 3)将残渣b与0.1mol/L的氢氧化钠溶液混合均匀，震荡提取18h后，以5000r/min的转速离心15min，得到残渣c和第三步磷形态提取液。

[0034] 4)将残渣c与1mol/LpH＝4的NaAC‑HAC缓冲液混合均匀，震荡提取5h后，以5000r/min的转速离心15min，得到残渣d和第四步磷形态提取液；

[0035] 该步骤中，用1mol/L的盐酸将第四步磷形态提取液的pH调节至3.0‑3.1，得到含有自生磷灰石及钙结合态磷(Ca‑P)的提取液。

[0036] 5)将残渣d与1mol/L的盐酸混合均匀，震荡提取16h后，以5000r/min的转速离心15min，得到残渣e和第五步磷形态提取液；

[0037] 该步骤中，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液或10mol/L氢氧化钠溶液将第五步磷形态提取液的pH调节至3.0‑3.1，得到含有碎屑磷灰石(De‑P)的提取液。

[0038] 6)将残渣e全部转移至坩埚后置于马弗炉中，在550℃下灰化处理4h。将灰化后并冷却的残渣e与1mol/L的盐酸混合均匀，震荡提取15h后，以5000r/min的转速离心15min，得到残渣f和第六步磷形态提取液。

[0039] 该步骤中，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液或10mol/L氢氧化钠溶液将第六步磷形态提取液的pH调节至3.0‑3.1，得到含有有机磷(OP)的提取液。

[0040] 7)将残渣f全量转移至消解管中，加入4ml硫酸含量为95％～98％的优级纯浓硫酸，5滴高氯酸，进行高温消解至残渣全部变白后，继续消解20min；自然冷却后与1mol/L HCl混合均匀，振荡提取8h，以5000r/min的转速离心15min，得到第七步磷形态提取液。

[0041] 该步骤中，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液或10mol/L氢氧化钠溶液将第七步磷形态提取液的pH调节至3.0‑3.1，得到含有硅酸盐碎屑态磷(SIF‑P)的提取液。

[0042] 本发明通过采用上述方法提取海洋沉积物中不同赋存形态的磷，能够系统完整地分析和研究海洋中磷的存在形式以及生物可利用性。

[0043] 本发明采用抗坏血酸还原磷钼蓝法(GB/T 12763.4‑2007)分别测定出第一步磷形态提取液中弱吸附态磷(Lsor‑P)的含量、第二步磷形态提取液中闭蓄态磷(Oc‑P)的含量、第三步磷形态提取液中铁/铝吸附态磷(Fe/Al‑P)的含量、第四步磷形态提取液中自生磷灰石及钙结合态磷(Ca‑P)的含量、第五步磷形态提取液中碎屑磷灰石(De‑P)的含量、第六步磷形态提取液中有机磷(OP)的含量、第七步磷形态提取液中硅酸盐碎屑态磷(SIF‑P)的含量。

[0044] 利用Excle、Origin、Surfer等数据统计、分析软件及作图软件，进一步分析其相对含量和空间分布。

[0045] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。本发明以下实施例所采用的海洋沉积物样本是2019年10月采用抓斗式采样器分别在渤海湾近岸海域的12个站位采集表层厚约10cm的沉积物样品，现场混匀后封存于聚乙烯密封袋中，4℃保存，采样站位如图1所示。

[0046] 实施例1

[0047] 一种提取海洋沉积物中不同赋存形态磷的方法，参照图2所述，具体步骤如下：

[0048] 本发明的发明人于2019年10月，用抓斗式采样器分别在渤海湾近岸海域的12个站位采集表层厚约10cm的沉积物样品，现场混匀后封存于聚乙烯密封袋中，4℃保存。

[0049] 对上述采集12个沉积物样品分别按照以下步骤进行不同形态磷的提取和测定，具体实施的流程图参见图2所示，详细步骤如下：

[0050] 步骤1，向相当于1g干样的1#湿沉积物样品中加入20ml 1mol/L的MgCl2(pH＝8)，置于涡旋混合器上将沉积物样品与提取剂混合均匀，在25℃下，置于康氏振荡器上以200r/min振荡提取2h，以5000r/min转速离心15min，得到残渣a与上清液，取上清液得到第一步磷形态提取液。测定出第一步磷形态提取液中弱吸附态磷(Lsor‑P)的含量。

[0051] 步骤2，在残渣a中加入20ml pH为7.6的C6H5Na3O7·2H2O、NaHCO3与Na2S2O4的混合溶液，混合均匀，在25℃下振荡提取6h，以5000r/min转速离心15min，得到残渣b与上清液，取上清液5ml放入100ml消解管中，加入5ml按硫酸、高氯酸、硝酸的体积比为1:2:7的强酸，随后在消解仪上进行消解，逐渐升高温度，消解至高氯酸、硝酸全部分解，有硫酸回流时结束，冷却后有白色透明的固体，加水溶解后的液体为第二步磷形态提取液，加一滴2,4‑二硝基苯，混匀，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液或10mol/L氢氧化钠溶液将第二步磷形态提取液的pH调节至3.0‑3.1，测定出闭蓄态磷(Oc‑P)的含量。

[0052] 步骤3，在残渣b中加入20ml 0.1mol/LNaOH，混合均匀，在25℃下振荡提取18h，以5000r/min转速离心15min，得到残渣c与第三步磷形态提取液。测定出第三步磷形态提取液中铁/铝吸附态磷(Fe/Al‑P)的含量。

[0053] 步骤4，在残渣c中加入20ml 1mol/LpH为4的NaAC‑HAC缓冲液，混合均匀在25℃下振荡提取5h，以5000r/min转速离心15min，得到残渣d与第四步磷形态提取液，用1mol/L的盐酸将第四步磷形态提取液的pH调节至3.0‑3.1，测定出自生磷灰石及钙结合态磷(Ca‑P)的含量。

[0054] 步骤5，在残渣d中加入20ml 1mol/L HCl，用涡旋混合器混合均匀，在25℃下振荡提取16h，以5000r/min转速离心15min，得到残渣e与第五步磷形态提取液，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液或10mol/L氢氧化钠溶液将第五步磷形态提取液的pH调节至3.0‑3.1。测定出第五步磷形态提取液中碎屑磷灰石(De‑P)的含量。

[0055] 步骤6，将残渣e全部转移至瓷坩埚内，置于马弗炉内，在550℃下灼烧4h，冷却后全部转移回离心管，加入20ml 1mol/L HCl，混合均匀，在25℃下振荡提取15h，以5000r/min转速离心15min，得到残渣f与第六步磷形态提取液，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液或10mol/L氢氧化钠溶液将第六步磷形态提取液的pH调节至3.0‑3.1。测定出第六步磷形态提取液中有机磷(OP)的含量。

[0056] 步骤7，将残渣f全量转移到消解管中，加入4ml浓硫酸和5滴高氯酸，消解仪消解至全部变白后，继续消解20min；自然冷却后加20ml 1mol/L HCl转移回离心管，振荡提取8h，离心15min，得到第七步磷形态提取液，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液或10mol/L氢氧化钠溶液将第七步磷形态提取液的pH调节至3.0‑3.1。测定出第七步磷形态提取液中硅酸盐碎屑态磷(SIF‑P)的含量。

[0057] 实施例2‑12

[0058] 采用实施例1的方式分别对海洋沉积物样品2#‑12#进行处理，并获取不同赋存形态的磷。

[0059] 实施例1‑12的测定结果如图3所示。

[0060] 由图3可以看出，采用本发明的分级提取方法，能够从海洋沉积物样品中获得七种不同赋存形态的磷，同时各种形态的磷含量存在显著的差异。如图3所示，各形态磷含量变化依次为碎屑磷灰石(De‑P)>有机磷(OP)>闭蓄态磷(Oc‑P)>硅酸盐碎屑态磷(SIF‑P)>铁/铝吸附态磷(Fe/Al‑P)>自生磷灰石及钙结合态磷(Ca‑P)>弱吸附态磷(Lsor‑P)，同时1‑12样品中的碎屑磷灰石(De‑P)、有机磷(OP)、闭蓄态磷(Oc‑P)、硅酸盐碎屑态磷(SIF‑P)、铁/铝吸附态磷(Fe/Al‑P)、自生磷灰石及钙结合态磷(Ca‑P)、弱吸附态磷(Lsor‑P)的平均占比分别为：53.95％、15.89％、11.78％、9.01％、5.66％、2.80％、0.91％。

[0061] 其中样品1#中上述弱吸附态磷(Lsor‑P)、闭蓄态磷(Oc‑P)、铁/铝吸附态磷(Fe/Al‑P)、自生磷灰石及钙结合态磷(Ca‑P)、碎屑磷灰石(De‑P)、有机磷(OP)、硅酸盐碎屑态磷(SIF‑P)的占比分别为：0.76％、18.99％、8.22％、2.69％、49.19％、12.30％、7.85％。

[0062] 样品2#中上述弱吸附态磷(Lsor‑P)、闭蓄态磷(Oc‑P)、铁/铝吸附态磷(Fe/Al‑P)、自生磷灰石及钙结合态磷(Ca‑P)、碎屑磷灰石(De‑P)、有机磷(OP)、硅酸盐碎屑态磷(SIF‑P)的占比分别为：0.85％、6.25％、3.37％、2.28％、69.09％、10.56％、7.61％。

[0063] 样品3#中上述弱吸附态磷(Lsor‑P)、闭蓄态磷(Oc‑P)、铁/铝吸附态磷(Fe/Al‑P)、自生磷灰石及钙结合态磷(Ca‑P)、碎屑磷灰石(De‑P)、有机磷(OP)、硅酸盐碎屑态磷(SIF‑P)的占比分别为：1.16％、16.24％、5.87％、5.76％、42.51％、20.75％、7.72％。

[0064] 样品4#中上述弱吸附态磷(Lsor‑P)、闭蓄态磷(Oc‑P)、铁/铝吸附态磷(Fe/Al‑P)、自生磷灰石及钙结合态磷(Ca‑P)、碎屑磷灰石(De‑P)、有机磷(OP)、硅酸盐碎屑态磷(SIF‑P)的占比分别为：1.04％、16.21％、8.08％、3.28％、45.27％、18.93％、7.19％。

[0065] 样品5#中上述弱吸附态磷(Lsor‑P)、闭蓄态磷(Oc‑P)、铁/铝吸附态磷(Fe/Al‑P)、自生磷灰石及钙结合态磷(Ca‑P)、碎屑磷灰石(De‑P)、有机磷(OP)、硅酸盐碎屑态磷(SIF‑P)的占比分别为：1.01％、8.95％、7.60％、2.47％、52.86％、16.94％、10.16％。

[0066] 样品6#中上述弱吸附态磷(Lsor‑P)、闭蓄态磷(Oc‑P)、铁/铝吸附态磷(Fe/Al‑P)、自生磷灰石及钙结合态磷(Ca‑P)、碎屑磷灰石(De‑P)、有机磷(OP)、硅酸盐碎屑态磷(SIF‑P)的占比分别为：1.26％、17.06％、3.90％、3.04％、54.34％、13.05％、7.34％。

[0067] 样品7#中上述弱吸附态磷(Lsor‑P)、闭蓄态磷(Oc‑P)、铁/铝吸附态磷(Fe/Al‑P)、自生磷灰石及钙结合态磷(Ca‑P)、碎屑磷灰石(De‑P)、有机磷(OP)、硅酸盐碎屑态磷(SIF‑P)的占比分别为：0.93％、9.97％、7.26％、3.00％、51.55％、19.87％、7.43％。

[0068] 样品8#中上述弱吸附态磷(Lsor‑P)、闭蓄态磷(Oc‑P)、铁/铝吸附态磷(Fe/Al‑P)、自生磷灰石及钙结合态磷(Ca‑P)、碎屑磷灰石(De‑P)、有机磷(OP)、硅酸盐碎屑态磷(SIF‑P)的占比分别为：0.52％、9.72％、3.35％、1.75％、68.02％、9.43％、7.21％。

[0069] 样品9#中上述弱吸附态磷(Lsor‑P)、闭蓄态磷(Oc‑P)、铁/铝吸附态磷(Fe/Al‑P)、自生磷灰石及钙结合态磷(Ca‑P)、碎屑磷灰石(De‑P)、有机磷(OP)、硅酸盐碎屑态磷(SIF‑P)的占比分别为：0.90％、11.56％、5.84％、1.63％、54.47％、17.28％、8.32％。

[0070] 样品10#中上述弱吸附态磷(Lsor‑P)、闭蓄态磷(Oc‑P)、铁/铝吸附态磷(Fe/Al‑P)、自生磷灰石及钙结合态磷(Ca‑P)、碎屑磷灰石(De‑P)、有机磷(OP)、硅酸盐碎屑态磷(SIF‑P)的占比分别为：0.95％、7.28％、5.80％、2.53％、54.64％、16.65％、12.14％。

[0071] 样品11#中上述弱吸附态磷(Lsor‑P)、闭蓄态磷(Oc‑P)、铁/铝吸附态磷(Fe/Al‑P)、自生磷灰石及钙结合态磷(Ca‑P)、碎屑磷灰石(De‑P)、有机磷(OP)、硅酸盐碎屑态磷(SIF‑P)的占比分别为：0.76％、10.06％、4.64％、2.42％、49.24％、19.48％、13.39％。

[0072] 样品12#中上述弱吸附态磷(Lsor‑P)、闭蓄态磷(Oc‑P)、铁/铝吸附态磷(Fe/Al‑P)、自生磷灰石及钙结合态磷(Ca‑P)、碎屑磷灰石(De‑P)、有机磷(OP)、硅酸盐碎屑态磷(SIF‑P)的占比分别为：0.83％、9.02％、4.01％、2.77％、56.18％、15.48％、11.71％。

[0073] 另外，本发明实施例提出的一种提取海洋沉积物中不同赋存形态磷的方法以标准物质(GBW07333)验证。采用改进的海洋沉积物中磷赋存形态的连续分级浸取方法对黄海海洋沉积物标准物质(GBW07333)进行磷形态分析，七步连续分级浸取中各步精密度分别为：第一步：2.7％、第二步：4.5％、第三步：1.9％、第四步：3.2％、第五步：4.1％、第六步：
1.6％、第七步：2.7％，实测七步磷形态总和与标准值之间的误差范围为6.3％～10.3％。因此本发明实施例提出的通过连续分级浸取提取海洋沉积物中不同赋存形态的磷的方法可应用于海洋沉积物中磷形态的分离提取。

[0074] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。