长春南湖底泥磷、氮和重金属元素环境地球化学行为研究

利用３个剖面对长春南湖底泥中营养元素及其重金属研究表明,底泥中的氮、磷、铜、铅、锌、锰、铁在平面上和剖面上都有规律变化。在平面上浓度变化与水生植物、水深及与排污口距离有关。在有水生植物的水区磷、氮和重金属元素浓度低于其他区。从剖面上看上层底泥浓度高于下层底泥浓度,表明湖水体近几年污染程度加重。不同图解表明,湖体内污染元素主要与排污口污水有关。为了防止“水变”的出现,挖底泥和放湖水是需要的      

星湖底泥磷含量剖面特征及其生物可利用性研究

通过对星湖底泥柱状样的采集与分析,研究了星湖底泥中磷的赋存形态、垂向变化规律及生物可利用磷的特征。结果表明,TP随深度增加而降低,含量0.25 mg·g^-1～1 mg·g^-1,生物可利用性磷的含量为0.1mg·g^-1～0.45 mg·g^-1,占TP比例较高;间隙水中磷酸盐含量明显高于湖水,相对于湖水呈可释放状态。若外界氧化还原条件发生变化,底泥磷的释放可成为影响星湖富营养化的主要因素之一。     

磷输入对湖滨底泥砷形态转化及生态风险的影响

为探究底泥As（砷）形态转化与磷（P）的内在关联,揭示湖滨底泥中As形态和磷形态转化带来的生态风险,选取云南阳宗海湖滨湿地底泥为研究对象,通过设置上覆水不同水平磷（K₂HPO₄,以P计）输入〔ρ（P）分别为0、1、5、10、20、60 mg/L〕的短期（1~72 h）和长期（7~30 d）扰动室内模拟试验,基于底泥对磷的等温吸附模型拟合结果,探究底泥中As释放及As与磷形态转化的规律.结果表明:①短期试验中,磷输入量为0~5 mg/L时,底泥As释放量为0.004~0.009 mg/L;磷输入量≥10 mg/L时,底泥As释放量为0.052~0.120 mg/L.②长期试验中,第7、15、30天底泥中w（TAs）平均值分别为（13.31±1.87）（10.39±0.74）（17.88±0.65）mg/kg,呈先降后升的趋势.③随着磷输入量的升高,底泥中As和磷的形态均表现为由非活性态向活性态（弱酸提取态As和磷酸二钙）转化,As和磷的生物可利用性增加.研究显示,磷输入能促进底泥中As和磷由非活性态向活性态转化,增加其生物可利用性,生态风险相应增加.      

电动脱除孔隙水削减底泥内源磷的效果研究

选择污染严重的底泥为研究对象,采用基于孔隙水脱除的电动修复装置,进行了底泥脱水排磷实验,探究了电动脱除孔隙水的底泥减磷效果,分析了底泥各形态磷在电动脱除孔隙水中的迁移转化过程.结果表明：电动脱水过程中阴极总脱水量为5740mL,远大于阳极（2121mL）,但脱水中总磷浓度为阳极大于阴极,80%以上的磷从阳极排出,电迁移在电动脱水排磷中起主要作用,通电使排磷总量增加了70%以上,其中在0.25V/cm的电压梯度下修复18d的条件下,排磷量最大;电动脱水排磷效率在通电48h内达到最高[0.73mg/（kW·h）],随后急剧减小;经过电动脱水排磷后,底泥含水率下降了14.07%,底泥总磷降幅最高可达231.92mg/kg,底泥中交换态磷（Ex-P）、铁结合态磷（Fe-P）、闭蓄态磷（Oc-P）、钙结合态磷（Ca-P）平均脱除率分别为80.01%、14.75%、40.65%和19.22%,其中阳极酸化导致氧化铁的溶解和Ca-P的释放,故阳极附近Oc-P、Ca-P降幅较大,而阴极碱化使Fe-P释放,故阴极附近Fe-P降幅较大.经计算可知,通过电动脱除孔隙水,底泥中生物可利用性磷（Ex-P+Fe/Al-P）平均下降了14.12%,底泥内源磷释放的风险得以降低.     

镧改性膨润土对底泥内源磷控制效果

以商业化的锁磷材料—镧改性膨润土(Phoslock®)为对象,研究了Phoslock®对磷的吸附动力学和等温线,同时研究了材料对上覆水体以及底泥内源磷释放的控制效果.结果表明,Phoslock®对磷的吸附可以用Langmuir模型拟合,相关性达到0.96,模型计算磷的最大吸附量为10.4mgP/g,且磷吸附符合拟一级和拟二级动力学模型.室内模拟培养结果表明,当锁磷剂投加剂量为1553g/m2时,70d(好氧17d和厌氧53d)内,对上覆水中的磷酸盐去除率达到90%以上,沉积物内源磷释放削减83.1%,但会引起上覆水体中总氮、氨氮以及硝氮的增加,磷形态分析结果表明,表层(0~2cm)底泥中有超过50%的Mobile-P和Al-P转化为稳定态的Ca-P和Res-P,且控磷效果随着投加量的增加而增加.研究表明,Phoslock®对底泥内源磷具有较好的控制效果,但长期效果需加强研究.     

武汉东湖底泥释磷特点

为了探讨东湖底泥的释磷状况 ,采用实验室模拟法研究了环境条件变化对东湖底泥沉积物磷释放的影响以及底泥磷的形态分布与底泥释磷量的关系 .结果表明 :升高水温和扰动上覆水均能加速磷释放 .上覆水中性时(pH =7.4) ,底泥释磷量最低 ;在较高或较低 pH值时 ,底泥释磷量倍增 .厌氧条件下底泥释磷量是好氧条件下的30倍 .研究还显示 ,底泥中不同形态的磷与底泥磷释放量有不同程度的相关性 ,其中可溶性磷和铁磷与底泥磷释放量高度相关 (r>0 90 ,P<0.01) .     

杭州西湖底泥释磷及其对富营养化的影响

杭州西湖是一个小型浅水湖泊,其底泥由上部藻骸腐泥和下部泥炭层构成。西湖底泥的显著特点是有机碳含量特别高,氮和磷含量也相当高。通过实验室和现场模拟研究,考察了pH、温度、溶解氧、氧化还原电位及上复水种类等环境因素对底泥释磷量和释磷速率的影响。上复水pH值在6.5—7.0范围内底泥释磷量最低;在较高或较低pH值时,底泥释磷量倍增。升高水温或降低上复水溶解氧浓度均能加速磷释放。实验室模拟西湖底泥最大释磷量为0.368μg/g。夏季现场模拟平均释磷速率为1.02mg/m~2·d;估算西湖底泥释磷量达1.346t/y,相当于年平均外部入湖磷负荷的36.4％。底泥释磷对西湖富营养化有着不容忽视的影响。     

南四湖表层底泥磷的化学形态及其释放规律

对南四湖8组表层底泥样品中的总磷及6组样品磷的化学形态进行了测试,同时,进行了不同的温度、pH及扰动条件下底泥磷释放实验。结果表明:表层底泥中总磷含量较高,0.801～1.483mg/g,其中,南阳湖和独山湖河流入湖口附近总磷含量高;磷主要以铁结合态磷Fe-P存在,含量0.745～1.332mg/g,占总磷TP的89.81%～95.48%,铝结合态磷Al-P含量为0.3781～1.0046μg/g,占TP的0.042%～0.088%,碎屑态磷Ca-P含量为6.6439～72.1862μg/g,占TP的0.582%～4.868%,闭蓄态磷Oc-P含量为0.6914～3.2624μg/g,占TP的0.042%～0.332%,交换态磷Ex-P,含量为4.7541～19.3843μg/g,占TP的0.321%～1.049%。有机磷Or-P含量在0.5869～9.2546μg/g,只占TP含量的0.057%～0.811%。南四湖表层底泥中无机磷占绝对优势,说明南四湖底泥主要以无机相沉积,因此底泥中的磷极易释放进入水相。磷释放与多种因素有关,释放实验表明,温度的升高和扰动作用有利于底泥磷的释放,酸性条件下底泥磷的释放量要大于碱性条件。     

硝酸钙抑制底泥磷释放的模拟研究

在实验室模拟了硝酸钙对底泥磷释放的影响、环境效应及作用机制。结果表明,硝酸钙可有效降低孔隙水和上覆水中溶解活性磷(SRP)的浓度,且对于红枫湖底泥来说,抑制磷释放的硝酸钙Ca(NO3)2·4H2O最佳用量为187.5g/m2。实验表明硝酸钙的使用是安全的,既可保证上覆水中氨氮浓度满足III类水的要求,也不会造成水体重金属的污染。硝酸钙抑制底泥磷释放作用机制如下:1)硝酸钙在底泥脱氮微生物的作用下发生反硝化作用,在硝态氮被消耗的同时,溶解有机碳亦被氧化降解;2)硝酸钙将底泥中的Fe2+氧化为Fe3+,促使铁氧化物及氢氧化物的形成,最终使孔隙水及上覆水中SRP的浓度大幅降低。因此,硝酸钙可有效抑制底泥内源磷的释放,是一种高效的底泥内源磷释放原位钝化剂,可为湖泊底泥磷污染提供有效的治理手段。     

质量衡算模型计算太湖底泥磷的交换量

太湖水体中底泥和湖水之间磷的交换主要取决于温度和溶解氧。它对底泥磷释放速率的影响与其氧化还原电位有关,当温度升高时,溶解氧的氧化还原电位降低,底泥磷的释放速度加大,当超过其沉积速率时,呈现出底泥磷的释放过程,反之为沉积过程。     

湖泊底泥中磷形态及分布特征研究

对湖泊底泥磷进行研究分析,结果表明:沉积物PO3-4含量约为350 mg/kg;有机磷Or-P含量约为226.19 mg/kg,无机磷Fe-P、Ca-P分别为112.23~166.14 mg/kg,115.42~130.11 mg/kg,底泥中各形态磷的平均浓度由高到低顺序为:Or-P>Fe-P>Ca-P>De-P>Ex-P>Oc-P>AI-P;对不同形态磷进行相关性分析,结果表明:TP与IP、Fe-P和Ex-P相关性显著;底泥生物有效磷含量为312.65~410.16 mg/kg;上覆水TP与沉积物TP浓度也存在一定相关性。     

多级生态塘/湿地系统底泥中磷的归趋模式

研究了多级生态塘/湿地处理系统不同单元底泥中磷的形态分布及释放规律,考察了季节和泥龄对磷形态分布及其释放的影响.结果表明,从系统前端到后端,钙磷在底泥中所占的比重逐渐增加,铝磷和碱可提取有机磷的比重逐渐减少;3～6月是底泥磷的集中释放期,主要释放单元为复合兼性塘,释放形态为铝磷和碱可提取有机磷;绝大多数铝磷和碱可提取有机磷在泥龄为 1.3 年时都释放到水体中.钙磷和铁磷是底泥中磷的主要贮存方式.     

贵州红枫湖底泥磷释放的模拟实验研究

在实验室条件下,模拟了温度、溶解氧(Dissolved Oxygen,DO)、pH、扰动、微生物等环境因子对红枫湖底泥磷释放的影响。实验结果表明:(1)底泥磷的释放量随温度的升高而增大,5℃时底泥磷的释放通量为0.59mg·m-2·d-1;25℃和35℃时底泥磷的释放通量分别为1.25和3.68mg·m-2·d-1。(2)厌氧(DO2.0mg/L)条件下,底泥磷释放显著,释放通量在1.15~4.57mg·m-2·d-1之间;好氧(DO6.0mg/L)条件下,底泥磷的释放通量仅为0.82mg·m-2·d-1。(3)底泥磷的释放与上覆水pH值密切相关,且释放量随上覆水pH值的升高而增大,当pH=5.5和pH=7.5时,底泥磷的释放通量分别为1.15和1.25mg·m-2·d-1;当pH=9.5时,底泥磷的释放通量为4.57mg·m-2·d-1。(4)扰动条件下的底泥磷释放通量(2.62mg·m-2·d-1)明显大于静置条件下的底泥磷释放通量(1.25mg·m-2·d-1)。(5)微生物对底泥磷释放有明显影响,灭菌条件下的底泥磷释放量明显大于有微生物条件下的底泥磷释放量。综上所述,高温、厌氧、高pH值、强烈扰动均可促进红枫湖底泥磷的释放,微生物对底泥磷释放有明显抑制作用。基于红枫湖底泥磷释放模拟实验结果,计算了不同环境条件下红枫湖底泥磷的释放通量,在此基础上估算出红枫湖夏季热分层期间(6~9月)底泥磷释放量约为8.58t,占红枫湖水体总磷负荷(约28t)的30.6%,表明红枫湖底泥内源磷释放对水体磷负荷和富营养化有重要贡献,亟待开展底泥内源污染治理。     

汤逊湖流域农业面源氮、磷入湖通量计算

该文基于汤逊湖流域的空间和属性数据,应用SWAT模型对其流域农业面源氮、磷入湖通量进行计算分析。结果表明2014年汤逊湖流域农业面源氮、磷年入湖通量分别为490 t/a和31.15 t/a,其氮、磷入湖通量最大的月份均出现在降雨量较大的5月,分别为59 t/月和5.58 t/月;东湖高新区和江夏区的农业面源污染对汤逊湖的贡献最大,应作为重点控制区域。     

三角帆蚌对白洋淀底泥氮磷释放及微生物的影响探究

为了解三角帆蚌对白洋淀底泥的影响,以白洋淀淀区水和底泥为试验材料,通过室内模拟试验并结合16S rRNA高通量测序技术,考察了三角帆蚌的活动对底泥氮、磷释放以及微生物丰度和多样性的影响.结果表明:①三角帆蚌的生物扰动作用显著提高了底泥氮、磷的释放,上覆水中TN、NH₃-N和TP浓度分别提高了0.18、1.1和1.2倍,颗粒态NH₃-N和可溶性磷浓度的增加是上覆水中NH₃-N、TP浓度增加的主要来源.②三角帆蚌的生物扰动作用轻微提高了上覆水中COD_Cr的浓度（P < 0.05）,并降低了底泥中全氮、全磷的含量,将底泥中全氮、全磷的削减率分别提高了26.0%和10.9%,底泥氮、磷释放规律的不同是导致全氮削减率高于全磷的主要原因.③三角帆蚌的活动可显著降低水中蓝细菌的数量,为其他微生物提供了更多生态位,从而提高了脱氮除磷功能菌丰度和微生物多样性,但是三角帆蚌对底泥中微生物丰度和多样性影响较小.研究显示,三角帆蚌能极大地促进白洋淀底泥氮、磷释放,同时降低内源污染风险,并提高上覆水脱氮除磷功能菌丰度和微生物多样性,可依据实际情况用于白洋淀湿地修复中.      

光照、温度和藻类对底泥释放磷的影响

在悬浮底泥与藻类体系中,不同温度和光照条件对底泥释放磷的影响方面的研究,尚未见到过报道。现对此进行了研究,并得出下述结论:有藻存在时底泥的释放量大于无藻存在时底泥的释放量。光照度大时(一定限度下),底泥的释放量稍有增加;温度升高时,底泥的释放量加大;水柱中含泥量大时,则磷的释放量也大。此工作对在不同条件下浅湖的内负荷量计算提供了基础。     

光照、温度和藻类对底泥释放磷的影响

在悬浮底泥与藻类体系中,不同温度和光照条件对底泥释放磷的影响方面的研究,尚未见到过报道。现对此进行了研究,并得出下述结论:有藻存在时底泥的释放量大于无藻存在时底泥的释放量。光照度大时(一定限度下),底泥的释放量稍有增加;温度升高时,底泥的释放量加大;水柱中含泥量大时,则磷的释放量也大。此工作对在不同条件下浅湖的内负荷量计算提供了基础。     

巢湖底泥磷的释放模拟实验研究

在实验室条件下，模拟了DO控制、pH值调节、温度调节、水动力条件等，进行了底泥释磷实验。实验表明：（1）厌氧条件下，底泥中的磷向水体释放，且释放强度随pH值的升高而升高。好氧条件下，底泥非但没有向水体释放磷，反而从水体中吸附磷，呈“负释放”状态；且pH值越低，“负释放强度”越大。（2）温度升高有利于底泥中磷的释放，最大释放强度随温度的升高而提前。（3）搅动条件下的底泥磷释放量大于静置条件下的底泥磷释放量。（4）微生物对磷释放有明显的影响。从本次模拟实验结果看，体系温度升高、减少溶解氧、提高pH以及施以水动力作用，均可使底泥中的磷释放量增加，在常温（25℃）、厌氧、pH=7.5条件下，底泥中磷向水体的释放量将增加17％左右。     

动态模拟功能土原位覆盖抑制底泥磷释放

该文采用为期60 d动态循环水槽试验,研究不同水流条件下功能土原位覆盖抑制底泥中磷释放的效果。结果表明:在动态水流条件下覆盖组对底泥中TP和SRP释放的平均抑制率约为60%和65%;功能土覆盖抑制底泥中其他形态磷转化为NH_4Cl-P,从而减少磷对水体的富营养化的影响;水体流速的增加加强水体的曝气,促进金属氧化物与磷发生吸附并沉淀,从而抑制底泥中磷的释放。因此功能土原位覆盖可以有效控制底泥中磷释放,但在未来的研究上需要更进一步了解它的修复机理。     

热改性凹土钝化底泥对水体磷的吸附特征研究

基于前期选择的廉价热处理富钙凹土为依据,通过向底泥中添加不同比例的热处理富钙凹土,研究材料添加后底泥对磷的吸附及对底泥磷的转化特征.结果表明,添加材料后会显著增强底泥对磷的固持能力和吸附速率,其中5%~20%的材料添加会增加底泥的磷最大吸附量1.5~2.0倍,吸附速率增加1.7~3.7倍.材料添加后的底泥具有较强的抗干扰能力,其中pH值、NO₃^-以及HCO₃^-对磷吸附的干扰作用明显减弱,而SO₄^2-和SiO₃^2-依然会对添加材料底泥产生较大的影响.磷形态分析表明,材料添加可以将可移动磷转化为Al-P和Ca-P,增加了底泥中惰性磷的比例,由此会显著降低底泥磷向上覆水体的释放.以上研究结果表明,热处理富钙凹土是湖泊富营养化控制的一种有效材料,可以用于底泥磷释放的控制.