环境科学  2014, Vol. 35 Issue (1): 163-170   PDF    
引用本文
张文强, 单保庆, 张洪, 唐文忠. 河流沉积物中有机磷提取剂(NaOH-EDTA)提取比例与机制研究[J]. 环境科学, 2014, 35(1): 163-170.
ZHANG Wen-qiang, SHAN Bao-qing, ZHANG Hong, TANG Wen-zhong. Characterization and Optimization of the NaOH-EDTA Extracts for Solution 31P-NMR Analysis of Organic Phosphorus in River Sediments[J]. Environmental Science, 2014, 35(1): 163-170.
河流沉积物中有机磷提取剂(NaOH-EDTA)提取比例与机制研究
张文强1,2, 单保庆1 , 张洪1, 唐文忠1    
1. 中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室, 北京 100085;
2. 中国科学院大学, 北京 100049
收稿日期: 2013-4-11; 修订日期: 2013-6-14.
基金项目： 国家自然科学基金项目（21107126，20907067）；国家水体污染控制与治理重大科技专项（2012ZX07203-006）
作者简介：张文强（1982~），男，博士研究生，主要研究方向为沉积物有机磷核磁共振分析方法及应用，E-mail：wenqiang100@gmail.com
通讯联系人,E-mail:bqshan@rcees.ac.cn
摘要：选择海河流域高磷污染河流滏阳新河沉积物为研究对象，利用液相 31P核磁共振（31P-NMR）技术优化了沉积物中有机磷提取剂NaOH和EDTA的配比，探讨了提取剂对总磷（TP）、有机磷（Po）及金属离子的提取机制. 结果表明，不同配比的NaOH和EDTA提取液提取同一沉积物，所提取的TP和Po的量差异较大，但Po的提取量均高于NaOH单独提取，主要原因为EDTA与Fe、Al等离子的结合促进了无机磷（Pi）和Po的释放；TP在1.00 mol·L-1 NaOH+75 mmol·L-1 EDTA配比的提取液中获得最大提取量，为3.88 mg·g-1，Po在0.25 mol·L-1 NaOH+50 mmol·L-1 EDTA配比的提取液中提取量最大，为 0.24 mg·g-1；相同浓度NaOH提取液中金属离子Fe、Mn、Ca、Mg、Al提取量随EDTA浓度增大呈升高趋势，主要是通过螯合作用、金属离子与OH-形成化合物实现. 其中，Fe、Mn、Ca提取浓度与提取液pH呈显著负相关（P<0.01），说明其与OH-形成沉淀化合物；Al离子由于既可以与OH-生成可溶性的偏铝酸盐又可以被EDTA螯合形成可溶性络合物，因此其浓度随提取液pH升高呈指数增长趋势（P<0.01）；NaOH与EDTA混合提取剂核磁共振图谱优于NaOH提取液，在本研究中均可以检测到膦酸盐、正磷酸盐、磷酸单酯、磷脂、DNA和焦磷酸盐. 综合考虑：对北方河流富含Fe和Al的河流沉积物，0.25 mol·L-1 NaOH与50 mmol·L-1 EDTA可以作为理想的沉积物有机磷提取剂.
关键词： 沉积物     有机磷     31P核磁共振     NaOH-EDTA     提取    
Characterization and Optimization of the NaOH-EDTA Extracts for Solution 31P-NMR Analysis of Organic Phosphorus in River Sediments
ZHANG Wen-qiang1,2, SHAN Bao-qing1 , ZHANG Hong1, TANG Wen-zhong1    
1. State Key Laboratory on Environmental Aquatic Chemistry, Research Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085, China;
2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
Abstract: Optimization and mechanism of NaOH-EDTA extraction solutions were studied in phosphorus (P) pollution river sediments, which were Fe, Al-rich sediment, by solution 31P nuclear magnetic resonance spectroscopy (31P-NMR). Different proportions of NaOH and EDTA showed different extraction efficiency on total P (TP) and organic P (Po) in the sediment. The concentration of Po in NaOH+EDTA extract was higher than that in NaOH extract. The mechanism was that the TP and Po were released under the conditions of EDTA chelating with Fe and Al. The concentration of TP and Po were the highest in 1.00 mol·L-1 NaOH+75 mmol·L-1 EDTA extract and 0.25 mol·L-1 NaOH+50 mmol·L-1 EDTA extract, which were 3.88 mg·g-1 and 0.24 mg·g-1, respectively. The extractions of Fe, Mn, Ca, Mg, Al were increasing as the EDTA increased under the same NaOH concentration. Extraction efficiency of Fe, Mn, Ca showed negative correlation with the pH of the extracting solution (P<0.01). Exponential relationship was found between the extraction of Al and the pH of the extraction solution (P<0.01) because of the AlO2- and EDTA-Al complex. The quality of spectra of NaOH-EDTA extract was better than that of NaOH extract. Six P species were detected in different extractions, including phosphonates, orthophosphate, pyrophosphate, orthophosphate monoesters, phospholipids and deoxyribonucleic acids. Therefore, 0.25 mol·L-1 NaOH+50 mmol·L-1 EDTA was the optimization extraction solution for Po analysis in Fe and Al-rich river sediment by 31P-NMR.
Key words: sediment     organic phosphorus (Po)     31P-NMR     NaOH-EDTA     extract    

磷(P)是水生生态系统的重要营养元素，但过多的磷输入会造成淡水生态系统的富营养化问题[1]. 即使在外源磷得到控制的前提下，沉积物作为磷的“汇”会成为磷释放的内“源”而对上覆水产生影响[2]. 沉积物中的磷包括无机磷(Pi)和有机磷(Po)，有机磷可以矿化成为无机磷，或直接被水生生物利用，进而成为淡水生态系统藻华暴发的磷源[3, 4, 5]. 沉积物有机磷组成的复杂性和分析手段的制约影响了人们对有机磷的深入研究[6, 7].

核磁共振技术因其对环境样品分析的快速性和准确性得到大范围推广应用[8]. 自然环境中的磷仅有一种稳定同位素(31 P)，因此可以在外加磁场的情况下发生共振现象[9, 10]. 自Newman等[11]第一次将 31 P核磁共振技术(31 P-NMR)应用于土壤样品磷分析以来， 31 P-NMR因其快速且可以同步分析多种有机磷组分的优点而被广泛应用于海洋、 湖泊沉积物和土壤样品的分析[3,12, 13, 14, 15]. 利用该技术对环境样品分析得到的磷组分主要包括无机正磷酸盐(inorganic orthophosphate)、 多聚磷酸盐(polyphosphate)、 膦酸盐(phosphonate)、 焦磷酸盐(pyrophosphate)、 磷酸单酯(orthophosphate monoesters，包括肌醇磷酸inositol phosphate等一类化合物)、 磷酸二酯(orthophosphate diesters，包括磷脂phospholipids、 DNA、 RNA等)[7, 16]. 液相 31 P-NMR的最低检出限较高(P 100 μg ·mL-1)，而土壤和沉积物等自然样品中磷含量较低，且环境样品理化性质复杂，磷多与铁(Fe)锰(Mn)等离子结合存在，因此制约了核磁共振的应用[16, 17]. 选择理想的提取剂和提取方法对环境样品中有机磷的分析至关重要. NaOH、 NaOH+NaF、 NaOH+螯合剂、 NaHCO3、 BD、 离子交换树脂(chelex)、 EDTA+NaOH和H2SO[1, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23]4等先后被应用于环境样品有机磷分析，其中尤以NaOH和EDTA的混合溶液使用较为广泛. 这些提取剂的使用提高了环境样品有机磷的提取效率，促进了人们对磷生物地球化学循环过程及其影响因素的认识. NaOH+EDTA混合溶液最初被应用于土壤，随后才被推广应用到湖泊和海洋沉积物. 对于河流沉积物有机磷的分析应用属于探索期，怎样的配比能获得理想的有机磷提取效率等问题仍需要深入研究.

为了对河流沉积物有机磷提取剂的选择进行探索，本研究选取海河流域滏阳新河沉积物为对象，通过设计NaOH和EDTA的两因素四水平实验，利用液相 31 P-NMR系统评价了不同NaOH和EDTA提取剂配比对沉积物总磷、 有机磷、 金属离子和核磁共振图谱质量的影响，探索就目标沉积物而言最优的NaOH-EDTA比例并对NaOH-EDTA的提取机制进行初步探索，以期为优化和完善科学系统的河流沉积物有机磷核磁共振分析方法体系提供重要参考.

1 材料与方法
1.1 样品采集与处理

沉积物样品取自海河流域磷污染较重的滏阳新河. 沿河自上游至下游布设5个采样点:① 37.500°N，115.058°E; ②37.681°N，115.665°E; ③37.827°N，115.862°E; ④37.930°N，115.967°E; ⑤38.117°N，116.075°E. 采用彼得逊采泥器采集沉积物表层约5 cm样品，样品置于自封袋冷冻保存，带回实验室后冷冻干燥，剔除植物残体等杂质后将5个样品混合，四分法取部分样品研磨过筛用于实验分析.

1.2 沉积物理化性质分析

沉积物样品主要分析指标包括pH、 有机质(OM)、 总磷(TP)、 Po、 铁(Fe)、 锰(Mn)、 铝(Al)、 钙(Ca)、 镁(Mg). 分析方法如下：pH，无CO2水与过20目筛沉积物以2.5 ∶1的水土比混合后pH计测定; OM，灼烧法测定，去除水分的沉积物样品马弗炉550℃灼烧4 h，灼烧前后差值即为OM[24]; TP和Po，TP采用Aspila方法，即将沉积物样品置于马弗炉中500℃处理2 h，样品放置到常温后利用1 mol ·L-1 HCl提取16 h，Pi直接利用1 mol ·L-1 HCl提取16 h，提取液采用钼酸盐比色法测定其中TP和Pi，沉积物TP和Pi的差值即为沉积物有机磷(Po)[25]; 金属离子，0.1 g过100目筛沉积物样品利用微波消解仪消解(MARSXpress, CEM, USA)，消解液为HNO3-HCl-HF，样品消解完全后加HClO4赶酸，利用ICP-OES/MS测定.

1.3 液相 31 P-NMR分析

在参照相关文献报道的基础上，选择EDTA和NaOH为考察因素，每个因素分为4个处理水平布设两因素四水平实验. 另外增加仅用0.10、 0.25、 0.50和1.00 mol ·L-1 NaOH提取与混合提取液对照. 实验设计共获得22个处理. 具体实验布设情况如表 1.

表 1 实验设计表Table 1 Design of experiment

称取沉积物样品与提取剂按1 ∶10的比例浸提，浸提条件为室温240 r ·min-1，摇床振荡16 h. 提取液振荡结束后置于冷冻离心机中4℃条件下8000 r ·min-1离心30 min. 过滤上清液取部分用于TP、 Po及金属离子检测，剩余提取液冷冻干燥待用. 提取液至少稀释25倍才能用于磷的分析，以防止EDTA的干扰[26, 27]. 稀释后的提取液需利用过硫酸钾消解用于TP测定，Pi直接测定，提取液Po为TP和Pi的差值，TP和Pi含量采用化学分析仪测定含量(SmartChem200， 德国 AMS); 金属离子利用ICP-OES/MS分析; 剩余提取液冷冻干燥至粉末冷藏待用. 称取冷干样品300 mg溶于0.1 mL 10 mol ·L-1NaOH和 0.6 mL D2O的混合溶液中，混合溶液超声处理30 min后静置平衡5 min后将混合溶液置于高速离心机中14000 r ·min-1离心 15 min，上清液转移至核磁共振管检测. 检测仪器为瑞士BRUKER公司生产的BRUKER AV400核磁共振仪. 采用 BRUKER 标准腔 5 mm 的 BBO 探头， 31 P 谱的脉冲 P1=12.00 μs，脉冲功率 PL1=3.00 dB， 31 P的共振频率为129.534 Hz，循环延迟 dl=2 s，扫描20000次左右，测定温度为20℃. 化学位移均参照85%的H3PO4，样品检测所得峰值参考已发表文献确定不同成分化学位移的组成[6, 28]，对沉积物Po不同组分图谱进行积分，用于计算沉积物中不同组分Po的含量.

2 结果与分析
2.1 沉积物理化特征

滏阳新河沉积物Fe、 Al含量较高，沉积物磷污染较为严重. 滏阳新河流域属于海河流域，本区域人口密集，工农业发达，城镇化进程加快，由此产生的大量工农业和生活污水进入河流，造成河流沉积磷的大量积累[29, 30]. 本研究所选沉积物样品TP高达(4228.86±98.11) mg ·kg-1，其中Po含量为(535.35±23.09)mg ·kg-1，Po占到沉积物TP的质量分数为12.66%; 点面源污染物的输入导致沉积物OM值较高，为12.09%±1.18%; 沉积物pH为7.25±0.31，呈弱碱性; 沉积物Fe、 Al离子浓度高于Ca离子，Fe、 Mn、 Al、 Ca、 Mg的离子浓度分别为(57.59±1.23)、 (0.63±0.11)、 (27.12±2.76)、 (14.15±2.87)、 (3.90±0.66)g ·kg-1.

随EDTA浓度变化不同NaOH处理的pH变化差异较大(图 1). 总体而言，NaOH浓度越高，提取液pH越高，0.10-1.00 mol ·L-1提取液pH平均值分别为10.24、 12.66、 13.27和13.47. 对于同一浓度的NaOH提取液，随着EDTA浓度的增加pH 浓度呈现降低的趋势. 其中0.10 mol ·L-1 NaOH溶液4个EDTA处理梯度pH降低幅度最大，其次为0.25 mol ·L-1 NaOH. 其余两处理随着EDTA浓度的增加pH降低幅度较小.

图 1 不同提取剂pH变化Fig. 1 Variations of pH in different extraction solutions
2.2 总磷和有机磷的提取

NaOH和EDTA 的不同配比的沉积物TP和Po的提取效率差异较大，总体而言，高浓度NaOH促进了TP和Po的提取效率(图 2). 在4个NaOH梯度中，TP的提取效率随浓度增加而增大，平均提取浓度分别为1.72、 3.02、 3.47和3.58 mg ·g-1. 对同一浓度NaOH溶液，TP的提取效率随EDTA浓度的增加呈现先增加后降低的趋势， 4种NaOH溶液在EDTA浓度50-75 mmol ·L-1时TP的提取效率最高; 对同一NaOH浓度而言，Po提取效率呈现随EDTA浓度增加先增加后降低的趋势，在EDTA浓度为50 mmol ·L-1时Po的提取量最高. Po的提取效率并没有像TP那样表现出随NaOH浓度增加而提取量增加的趋势，4个NaOH浓度中，0.25 mol ·L-1 NaOH提取液Po的平均提取量最高，为0.19 mg ·g-1，其次为1.00 mol ·L-1和0.50 mol ·L-1 NaOH提取液，0.10 mol ·L-1 NaOH提取液提取效率最低，平均提取量分别为0.18、 0.18和0.09 mg ·g-1. EDTA为 50 mmol ·L-1时，0.25 mol ·L-1 NaOH提取液提取量最大，提取液浓度为0.24 mg ·g-1，其次为0.50、 1.00和0.10 mol ·L-1 NaOH提取液，相应提取液中Po含量分别为0.22、 0.20和0.10 mg ·g-1. EDTA浓度为75 mmol ·L-1时不同NaOH提取液中Po浓度变化与50 mmol ·L-1 EDTA类似，提取液中Po浓度分别为0.22、 0.21、 0.20和0.10 mg ·g-1，同种浓度NaOH情况Po均低于50 mmol ·L-1 EDTA. 各NaOH梯度NaOH与EDTA的混合溶液TP提取效率均高于NaOH单独提取. 提取液pH值与TP和Po的相关分析显示(图 3)，TP和Po的提取量均随提取液pH的升高而变大.

图 2 不同提取剂TP、 Po变化图Fig. 2 Variations of TP, Po in different extractions

图 3 TP、 Po与pH的相关关系Fig. 3 Relationship between TP, Po and pH
2.3 金属离子的提取

相同浓度NaOH提取液中金属离子Fe、 Mn、 Ca、 Mg、 Al提取量随提取液中EDTA浓度增大呈现升高的趋势(图 4)，相同浓度EDTA在NaOH浓度为0.10 mol ·L-1时金属离子的提取量最大. 0.10、 0.25、 0.50、 1.00 mol ·L-1 NaOH-EDTA混合提取液中Fe平均浓度分别为423.11、 100.02、 34.32和25.63 mg ·L-1. 0.10 mol ·L-1 NaOH-EDTA 混合溶液中随EDTA浓度增高，提取液中Fe离子浓度呈显著上升趋势，其对应浓度值分别为86.82、 115.42、 318.94、 668.79和925.56 mg ·L-1; 当NaOH溶液为1.00 mol ·L-1时，提取液中Fe离子含量有随EDTA浓度升高而降低的趋势; 提取液中Mn离子浓度随NaOH浓度升高而降低，NaOH浓度自0.10-1.00 mol ·L-1，提取液中Mn离子平均浓度分别为16.25、 8.24、 2.01和2.75 mg ·L-1. 各组合提取液中，0.25 mol ·L-1 NaOH+50 mmol ·L-1 EDTA提取液中Mn离子浓度最低; Mg、 Al离子浓度在NaOH浓度为0.10 mol ·L-1时提取量最高，随NaOH浓度升高提取量降低，Mg、 Al离子的平均提取浓度为30.07、 20.27、 8.19、 3.27 mg ·L-1和16.25、 8.24、 2.01、 2.74 mg ·L-1; Ca离子在各NaOH梯度中浓度变化一致且浓度相差不大. 提取液pH与5种金属离子的相关关系不同(图 5)，提取液中Fe、 Mn、 Ca离子浓度与提取液pH呈显著负相关关系(P<0.01); Mg离子浓度与提取液pH无显著相关关系; Al离子浓度与提取液pH呈指数关系，即随着提取液pH升高，提取液中Al浓度呈现指数增长趋势(P<0.01).

图 4 不同提取剂金属离子浓度变化Fig. 4 Variations of metal concentration in different extractions

图 5 金属离子浓度与pH的相关关系Fig. 5 Relationship between metal concentration and pH
2.4 31 P核磁共振图谱

分别选取0.50 mol ·L-1 NaOH+100 mmol ·L-1 EDTA、 0.25 mol ·L-1 NaOH+50 mmol ·L-1 EDTA、 0.25 mol ·L-1 NaOH和1.00 mol ·L-1 NaOH+50 mmol ·L-1 EDTA这4种提取液进行核磁共振图谱分析，结果如图 6. 核磁共振分析可以得到6种磷形态，分别为phon-P(化学位移12-23)、 ortho-P(化学位移6-7)、 mono-P(化学位移4-6)、 lipids-P(化学位移1-3)、 DNA-P(化学位移0)和pyro-P(化学位移-3.5~-4.5)[6, 28]. 4种处理有机磷Po的提取量分别为144.45、 235.79、 139.05、 203.27 mg ·kg-1. 从图谱质量来看，0.25 mol ·L-1 NaOH提取液峰形最差，膦酸盐、 磷脂、 DNA和焦磷酸的峰形不明显，磷酸单酯和正磷酸盐出现重叠，影响了不同磷组分的积分和含量计算; 其余3个处理各组分峰形较好，0.50 mol ·L-1 NaOH+100 mmol ·L-1 EDTA和0.50 mol ·L-1 NaOH+100 mmol ·L-1 EDTA提取液图谱磷酸单酯和正磷酸盐重叠不明显，而0.25 mol ·L-1 NaOH+50 mmol ·L-1 EDTA提取液图谱磷酸单酯和正磷酸盐有部分重叠，但本处理的焦磷酸盐和DNA峰形较好，同时也检测到了膦酸盐. 0.25 mol ·L-1 NaOH和1.00 mol ·L-1 NaOH+50 mmol ·L-1 EDTA两处理图谱分辨率不高，均没有检测出磷脂; 与此不同的是前两种提取液图谱均可以检测到磷脂，且0.25 mol ·L-1 NaOH+50 mmol ·L-1 EDTA提取液检测到的磷脂含量为20.83 mg ·kg-1，显著高于0.50 mol ·L-1 NaOH+100 mmol ·L-1 EDTA提取液，检测到的磷脂含量为4.87 mg ·kg-1. 4种提取液均检测到了DNA和焦磷酸，但就检测到的含量而言，0.25 mol ·L-1 NaOH+50 mmol ·L-1 EDTA提取液提取的DNA和焦磷酸最高，分别为48.94 mg ·kg-1和30.29 mg ·kg-1. 其余3个处理提取的DNA和焦磷酸含量分别为41.45、 37.06、 27.72 mg ·kg-1和18.83、 29.44、 17.85 mg ·kg-1.

图 6 不同提取剂 31 P核磁共振图谱Fig. 6 31 P-NMR spectra of different extracts of the river sediments in Fuyangxin River
3 讨论

沉积物有机磷液相 31 P-NMR分析的关键是获得较高的有机磷提取量并减少提取液中顺磁性离子[Fe(Ⅲ)、 Mn(Ⅱ)、 Co(Ⅱ)、 Ni(Ⅱ)]的含量[7]. 大量顺磁性离子的存在会提高核磁共振分析时的弛豫时间，增加谱图的线宽，导致峰形重叠[31]. 本研究基于这一原则探讨了NaOH和EDTA不同梯度混合对沉积物TP、 Po和核磁共振图谱质量的影响.

提取液NaOH-EDTA配比及提取液pH对沉积物TP和Po的提取效率产生影响. 滏阳新河沉积物Fe、 Al含量较高，而Ca离子较低，为典型的Fe、 Al型沉积物. 利用H-J分级体系对滏阳新河沉积物进行分析[32]，结果显示沉积物Fe、 Al-P占主导(未发表数据). EDTA是理想的络合剂，拥有6个配位原子，在沉积物提取液中加入EDTA，可以与沉积物中Fe和Al等金属离子形成稳定的络合物，促进了铁铝结合态磷的释放，与仅用NaOH提取对比，NaOH和EDTA混合提取液提高了TP的提取效率; Po稳定性较高，其中磷酸单酯的主要成分肌醇六磷酸可以吸附在黏土上与金属离子形成稳定的难容植酸类物质[33]，钙型植酸不溶于碱液，铁铝型植酸难溶于酸性溶液[34]，EDTA的加入同样由于与金属离子的螯合作用促进了Po化合物的释放，从而提高了Po的提取效率. 提取液中TP和Po提取量均与提取液pH呈显著的正相关关系(P<0.01)，即表明TP和Po提取量在随着pH值增大而升高. 在没有加入EDTA时，提取液pH随NaOH浓度增大而升高，但NaOH提取液随着EDTA浓度的增大而pH呈现降低的趋势(图 1). 因此，在综合考虑NaOH和EDTA对pH的影响的基础上，可以看到TP和Po的提取量虽然在表面上看与pH呈正相关，实际上导致TP和Po提取效率升高的原因为NaOH和EDTA的合理配比，这一配比通过与金属离子形成络合物促进了Pi和Po不同组分的释放，进而促进了磷提取效率的升高. 实践证明，NaOH与EDTA混合提取液尤其适用于高有机质沉积物[21, 34]. 值得一提的是，在利用NaOH和EDTA混合溶液为提取剂提取沉积物Po时，提取液必须稀释一定倍数才能用于磷的分析，原因为提取液中的EDTA 会对钼酸盐比色法产生干扰，从而影响了磷的显色反应[29].

提取液与金属离子产生螯合作用，既促进了磷的释放又保证了提取液中较低浓度的金属离子. 提取液中金属离子的浓度与NaOH-EDTA提取液的pH表现出不同的相关关系，表明EDTA的螯合作用和溶液pH对不同金属离子的作用不同. 其中，Fe、 Mn、 Ca离子与提取液pH呈现显著的负相关关系，表明EDTA对以上3种金属离子的螯合作用低于金属离子与OH-生成沉淀的能力，随着溶液pH值的升高，更多的金属离子与OH-生成难溶化合物降低了提取液中的含量; 提取液中Al离子浓度与pH呈现显著指数关系. 金属Al离子的氧化物和氢氧化物均是典型的两性化合物，在碱性溶液中与OH-反应生成可溶性的偏铝酸盐(AlO-2)，溶液pH值升高会加速反应，生成更多的可溶性偏硅酸盐，在EDTA和NaOH的混合溶液中，随着pH值的升高，Al离子一方面与OH-生成可溶性的AlO-2，另一方面大量的Al离子被EDTA螯合生成可溶性络合物，因此在提取液pH超过13时溶液中Al离子浓度呈现指数增长的趋势.

EDTA和NaOH混合提取液中检测到膦酸盐、 正磷酸盐、 磷酸单酯、 磷脂、 DNA和焦磷酸盐这6种组分. 与仅用NaOH提取相比，由于NaOH提取液中大量顺磁性离子的干扰，导致图谱发生重叠，噪声较高，部分低含量磷组分未能检测到[35]. 从Po提取总量和Po组分来看，NaOH提取液浓度均低于NaOH与EDTA混合溶液的提取浓度. 为了保证核磁共振获得较好的图谱，其提取液应为强碱性，但过高的pH必然导致部分磷组分(焦磷酸盐、 多聚磷酸盐等)发生水解，导致沉积物总Po含量降低[12, 36]. 本研究中，0.25 mol ·L-1 NaOH提取液pH值高于其余3个混合提取液，因此造成了NaOH提取液Po总量与不同组分量均较低. 磷酸二酯，包括磷脂和DNA属于稳定性较低的Po，易受外界环境与微生物的影响而发生分解，在本研究中，0.25 mol ·L-1 NaOH和1.00 mol ·L-1 NaOH+50 mmol ·L-1 EDTA两处理pH较高，导致磷脂和DNA在提取过程中发生水解反应，影响提取效率，虽然0.50 mol ·L-1 NaOH+100 mmol ·L-1 EDTA提取液中检测到了磷脂和DNA，但其含量显著低于0.25 mol ·L-1 NaOH+50 mmol ·L-1 EDTA提取液，主要原因也是由于较高的pH值引起易水解Po的转化. 就图谱峰形来看，NaOH与EDTA不同配比提取液峰形均优于仅用NaOH提取的峰形. 在本研究中，核磁共振图谱中磷酸单酯和正磷酸盐存在部分重叠，这些重叠会引起对磷化合物积分的误差，从而影响不同磷化合物含量计算的准确性[37]. 通过向提取液中添加BD或8-hydroxyquinoline (8-HOQ)的措施可以减少这一影响[21, 31, 38]. 因此，基于核磁共振图谱、 Po提取量等考虑，在进行我国北方河流以Fe、 Al为主的沉积物Po分析时，可以选择以0.25 mol ·L-1 NaOH+50 mmol ·L-1 EDTA的混合体为提取剂.

4 结论

(1)NaOH和EDTA 的不同配比对沉积物TP和Po的提取效率差异较大. 总体而言，高浓度NaOH促进了TP和Po的提取效率. 在4个NaOH梯度中，TP的提取效率随浓度增加而增大. 对同一浓度NaOH溶液，TP的提取效率随EDTA浓度的增加呈现出先增加后降低的趋势; 对同一NaOH提取溶液而言，Po提取效率呈现随EDTA浓度增加先增加后降低的趋势，在EDTA浓度为50 mmol ·L-1时Po的提取量最高. TP和Po的提取量与提取液pH呈显著正相关关系.

(2)相同浓度NaOH提取液中金属离子Fe、 Mn、 Ca、 Mg、 Al提取量随提取液中EDTA浓度增大呈升高趋势. 提取液中金属离子浓度与提取液pH相关关系不同. Fe、 Mn、 Ca与提取液pH呈显著负相关关系，Mg离子与溶液pH无相关关系，Al离子浓度随提取液pH升高呈指数增长趋势.

(3)提取液中加入EDTA不仅可以提高Po的提取效率，而且会提高核磁共振图谱质量. 与0.50 mol ·L-1 NaOH+100 mmol ·L-1 EDTA和1.00 mol ·L-1 NaOH+50 mmol ·L-1 EDTA相比，0.25 mol ·L-1 NaOH+50 mmol ·L-1 EDTA提取液图谱较为理想. 综合考虑以上各因素，对我国北方富含Fe、 Al离子的河流沉积物而言，在综合考虑沉积物有机磷提取方法体系的基础上，0.25 mol ·L-1 NaOH+50 mmol ·L-1 EDTA可以作为理想的沉积物Po提取剂.

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