水体沉积物磷控制技术

水体中的磷主要来源于外源磷输入和内源磷释放,外源磷的输入已受到人们的广泛关注逐步得到控制,内源磷释放成为水体富营养化中磷的主要来源,因此研究内源磷释放控制技术具有重要意义。文章介绍了沉积物磷释放的影响因素,溶解氧,温度,pH值,微生物,盐度,扰动等因素都对沉积物磷释放有很大的影响。简要阐述了磷释放控制技术的研究进展及应用概况,包括沉积物中注入硝酸钙控制技术,HCl改性沸石和方解石复合覆盖层控制底泥磷释放,赤泥控制沉积物磷释放,水生植物控制沉积物磷释放。还介绍了沉积物磷释放控制技术的发展前景,认为在考虑处理效果的同时也应充分考虑经济效益,如利用赤泥,沸石等廉价材料。研究异位/原位联合生物修复技术控制沉积物磷也可能成为湖泊底泥污染的一个发展方向。     

九江甘棠湖底泥磷释放研究

<正> 对于湖泊水体来说,磷的输入有二种来源。一种是湖泊汇水面积的地表径流水、湖面降水、地下水渗入、农业灌溉水、以及生活和工业污水带入的磷,这一部份为外部来源(简称外源)。另一种是湖泊底层沉积物向水体释放磷,叫做内部来源(简称内源)。当湖泊外源磷被控制后,内源将继续向水体输送磷,供给藻类生长,使湖泊富营养化继续。因此研究湖泊沉积物磷的释放,对研究湖泊富营养化来说是至关重要的。 1984年6月,我们取甘棠湖中心点20cm深处底泥,模拟甘棠湖的自然条件,在实验室进行了底泥磷释放试验。     

草海沉积物营养元素分布特征与控制因素

选取贵州草海这一典型高原湖泊湿地作为研究对象,在代表性湖区共布设17个采样点,采集了表层沉积物和沉积物柱芯,对沉积物总有机碳(TOC)、总氮(TN)和总磷(TP)分布特征及控制因素开展了对比研究。研究结果表明,草海表层沉积物营养盐分布主要受外源输入和湖泊初级生产控制:表层沉积物TOC、TN含量平均值分别为232.98mg/g和25.21mg/g,远高于国内其他湖泊,且呈现湖心高、近岸区低的分布特征,由于氮较高的迁移性和生物可利用性,草海沉积物TN明显受湖泊水生植物生长控制,主要以有机质形式赋存于沉积物中;表层沉积物TP含量平均值为1.03mg/g,其空间分布特征显著不同于TOC、TN,在湖心、东南湖区和出水口其含量较低,主要受外源输入控制,且主要以沉淀、吸附等无机形态赋存于沉积物中。草海沉积物柱芯中TOC、TN、TP含量总体上呈现随深度增加先迅速降低而后趋于稳定的变化趋势,但不同湖区其含量差异较大,反映了人为干扰强度和沉积环境的差异。草海流域外源污染物输入和沉积物较高的营养盐内负荷是其水体富营养化面临的主要威胁,一方面应采取有效手段消减外源污染物输入,另一方面应通过合理的生态修复措施控制内源营养盐释放。草海繁茂的沉水植物增强了水体自净功能,优化草海水生植物种群结构、恢复草型健康湖泊生态系统对保护草海生态环境具有重要意义。     

红枫湖沉积物内源磷释放通量估算方法的对比研究

湖泊沉积物内源磷是湖泊水体磷的重要来源,但目前对内源磷释放通量的科学估算缺乏定量研究。本文以贵州红枫湖为研究对象,对比研究了野外调查分析法、模拟实验法和扩散模型法等3种估算方法下的红枫湖沉积物内源磷释放通量。结果表明,野外调查分析法可宏观获取水体污染物来源的概况,但对采样点布设、采样频次和周期等要求较高,估算结果往往存在较大偏差和不确定性;模拟实验法可粗略获得沉积物磷释放通量,但由于取样和实验培养过程破坏了沉积物的物理化学结构,估算结果难以精确;扩散模型法可定量估算沉积物磷释放通量,但须与沉积物-水界面高分辨率观测数据相结合才能使结果可靠。红枫湖沉积物内源磷输入对水体磷污染的贡献较高(25.7%~46%),因此在富营养化治理过程中,一方面应继续强化外源污染治理,另一方面亟待加强对沉积物内源磷释放的有效控制。     

外源输入对底泥疏浚新生表层磷恢复及迁移的影响

外源输入对底泥疏浚新生表层磷恢复及迁移转化的影响尚不清楚,阐明该问题对于底泥疏浚实施后流域尺度上的外源控制及管理具有重要的意义.本研究以太湖梅梁湾沉积物为研究对象,采用野外原位模拟疏浚的方法研究在有无外源颗粒物输入条件下,疏浚前后新生泥水界面磷的迁移转化过程,并探讨疏浚对内源磷释放的控制效果.结果表明,疏浚后阻止外源颗粒物输入对沉积物总磷(TP)和总氮(TN)的控制产生着积极的影响;疏浚显著降低了表层沉积物潜在可移动磷的含量,有外源颗粒物输入组潜在可移动态磷(Mobile-P)含量显著高于无外源组,变化的Mobile-P以铁结合态磷(Fe-P)为主,有机磷(Org-P)次之,弱结合态磷(Lb-P)含量较低不足总磷的1‰;实验210d后,有外源颗粒物输入疏浚组间隙水PO_4~(3-)-P浓度低于未疏浚组,无外源疏浚组显著低于未疏浚组(P 0. 05);无外源疏浚组间隙水PO_4~(3-)-P浓度保持着较低的水平,其余组间隙水中PO_4~(3-)-P浓度呈现先增加后减小的趋势,间隙水PO_4~(3-)-P浓度与其对应分层沉积物中Fe-P含量显著正相关;冬春季间沉积物的源-汇功能发生了转变,沉积物对上覆水由汇转变成为源;疏浚措施降低了底泥内源磷释放速率,可有效控制其内源磷释放,阻止外源颗粒物输入对疏浚控制内源磷负荷起到了较好的促进作用.     

2010年洱海全湖磷负荷时空分布特征

为探讨不同来源磷负荷对洱海水体富营养化的贡献,研究了洱海入湖河流、干湿沉降和沉积物内源释放等来源磷负荷的时空变化特征. 结果表明:2010年洱海磷负荷的主要来源是入湖河流,其所带来的磷负荷占总入湖负荷的33%. 入湖河流磷负荷与洱海水体富营养化指数呈显著正相关,并且季节性变化明显,10月是高峰期入湖河流磷负荷区域差异较大,北部3条河流是主要来源,其中以弥苴河入湖磷负荷最大,占入湖河流磷负荷总量的52%. 沉积物磷扩散通量由北向南呈下降趋势,最高值在湖心区,11月最大. 干湿沉降入湖磷负荷季节性变化明显,干沉降占干湿沉降入湖磷负荷总量的47%. 外源入湖磷负荷控制,应以雨季之初为关键时期,以弥苴河及其流域为重点区域,以坝区农业污染控制为重点,同时应加强湖泊水体生态修复控制沉积物内源磷释放.      

华阳河湖群沉积物内源磷释放风险及控制策略

为研究沉积物内源磷释放对浅水湖泊水体总磷的影响,以华阳河湖群为对象,根据不同季节全湖水质监测数据,分析总磷的空间和季节性分布特征;结合沉积物间隙水磷浓度数据,采用浓度梯度扩散模型估算湖泊沉积物内源磷静态释放量;基于2019年在线水质监测站连续数据,分析典型沉积物再悬浮过程内源磷释放对水体总磷贡献及估算其年累积释放量.结果表明:①华阳河湖群现场监测总磷浓度变化范围为0.014~0.297 mg/L,龙感湖与黄大湖总磷浓度空间变幅大于泊湖;②典型再悬浮过程中内源磷动态释放对水体总磷的贡献可达75%,华阳河湖群内源磷的年释放量在1.129×104~1.684×104 t之间;③静态的内源磷年释放量为12.92 t,仅占动态释放量0.1%.研究显示:华阳河湖群总磷浓度时空差异较大,内源磷释放对总磷短期波动具有重要作用,静态释放量对全年内源磷释放量的贡献几乎可以忽略;严格控制入湖营养盐通量的同时,恢复草型湖泊生态系统以控制内源释放已成为解决华阳河湖群水环境问题的重要管理决策方向.      

生物质炭覆盖对太湖沉积物-水界面氮磷迁移与转化的影响

沉积物内源释放极易造成浅水富营养化湖泊的二次污染问题.选取3种生物质炭（果壳生物炭、藻泥生物炭、污泥生物炭）对太湖沉积物进行覆盖模拟实验,利用营养通量模型计算沉积物-水界面的氮磷释放通量,探讨不同生物质炭对沉积物内源释放与菌群演替的影响.结果表明,果壳炭对沉积物TN和NH₄⁺-N平均释放通量削减百分比最高,分别为56.8%±0.1%和71.7%±0.1%;藻泥炭对沉积物NO₃^--N平均释放通量的削减百分比最高,为83.6%±0.6%;污泥炭则对沉积物的TN、NH₄⁺-N和NO₃^--N平均释放通量均有显著削减,且TP平均释放通量比果壳炭和藻泥炭分别减少50.4%±0.1%和8.0%±0.3%.同时,覆盖污泥炭的沉积物中微生物α多样性最高,且参与硝化反硝化和有机物降解的微生物Bacteroidetes和Chloroflexi丰度比对照组分别增加23.2%和20.5%.综上所述,污泥炭具有良好的富营养化湖泊沉积物修复潜力.     

闽江上游溪流沉积物有机磷空间分布及其环境意义分析

为探究闽江上游土地利用方式对溪流沉积物磷的分布及潜在释放能力的影响,利用IVANOFF法,重点研究闽江上游不同流域沉积物有机磷形态及其空间分布特征,探讨沉积物的理化性质对有机磷(OP)形态含量分布的影响.结果表明:①建溪和沙溪流域的沉积物总氮(TN)和总磷(TP)含量要高于富屯溪流域,这应与建溪和沙溪流域附近农田和居民区较多、富屯溪流域周围多以林地为主有关;②3个流域沉积物中TN含量及建溪和富屯溪流域沉积物中的TP含量均有上游中游下游的规律,显然是溪流上游多山地、林地,而中下游人类活动多造成的;③3个流域沉积物有机磷形态都以非活性有机磷(NLOP)为主,表明闽江上游总体受外源污染影响较小,其形态相对比例在不同流域的沉积物中的变化较大,而在同一河流的不同地段中变化则较小;④沉积物的理化性质对有机磷形态与分布有明显影响,其中有机质(OM)、TP和TN的影响最为明显,但对不同流域沉积物的影响程度存在差异.因此,为保障闽江上游水质,应加强对流域附近的生活污染源及农业污染源的控制.     

派河清水廊道表层沉积物中磷的赋存形态特征及其环境指示意义

沉积物磷的赋存形态是河流内源释放的关键控制因素之一。以“引江济淮—江淮沟通”段清水廊道——派河为研究对象,分别测定了派河表层沉积物中总磷、无机磷和有机磷含量,并采用分级提取法分析了有机磷赋存形态,包括活性有机磷(labile organic phosphorus, LOP)、中活性有机磷(moderately labile organic phosphorus, MLOP)和非活性有机磷(nonlabile organic phosphorus, NOP),进一步探讨了不同磷形态的空间分布特征。结果表明:派河表层沉积物中总磷含量为471.17~1509.58 mg/kg,无机磷含量为421.83~1325.17 mg/kg,有机磷含量为103.29~221.79 mg/kg;派河沉积物各形态有机磷含量大小顺序总体上为NOP>LOP>MLOP,其中MLOP和NOP含量均表现为下游河段含量显著高于中上游河段(P<0.05)。同时,有机磷的赋存形态与沉积物的理化性质相关,NOP与阳离子交换量呈显著正相关(P<0.05);MLOP和NOP均与LOI(loss on ignition)呈显著正相关(P<0.05),表明沉积物中有机质含量和CEC可能会影响沉积物中有机磷的赋存形态。研究结果表明,“江淮沟通”工程的实施可能引起沉积物中磷的内源释放,建议工程实施后应在削减外源输入和内源控制的基础上加强流域生态监测,实施流域智慧管理等措施。     

城市富营养湖泊沉积物中磷负荷及其释放对水质的影响

以南京玄武湖为研究对象,探讨了城市富营养湖泊沉积物中磷的分布、化学形态和负荷量:通过模拟实验深入研究了溶解氧、pH值、温度、扰动等环境因子对沉积物中磷的释放影响．进而得出磷释放速率．并对pH值影响作出校正,计算出沉积物中磷对湖水释放量,为玄武湖富营养化防治提供科学依据。      

Assessment of nutrient distributions in Lake Champlain using satellite remote sensing

The introduction of nutrients to lakes causing eutrophic conditions is a major problem around the world. Proper monitoring and modeling are important to effectively manage eutrophication in lake waters. The goal is to develop remote sensing models for nutrients, total phosphorus and total nitrogen, in Lake Champlain. The remote sensing models were created using multivariate linear regression with the unique band combinations of Landsat Enhanced Thematic Mapper Plus （ETM＋） imagery based on the empirical relationship with the field observations. The resulting models successfully showed nutrient distributions in the most eutrophic part of Lake Champlain, Missisquoi Bay, with reasonable adjusted coefficient of determination values （R2 = 0.81 and 0.75 for total phosphorus and total nitrogen, respectively）. The results show the feasibility and the utility of satellite imagery to detect spatial distributions of lake water quality constituents, which can be used to better understand nutrient distributions in Lake Champlain. This approach can be applicable to other lakes experiencing eutrophication assisting decision making when implementing Best Management Practices and other mitigation techniques to lakes.     

典型城市浅水湖泊沉积物磷形态的分布及与富营养化的关系

应用乙二胺四乙酸法对典型城市浅水湖泊:玄武湖、莫愁湖和大明湖的表层沉积物中磷的形态进行连续提取和测定.研究表明,表层沉积物中铁磷和钙磷是磷的主要存在形态,占总磷的80%左右,玄武湖和莫愁湖的铁磷明显高于大明湖,可达30%～40%.3个湖泊表层沉积物中有机磷形态以碱可提取有机磷为主,酸可提取有机磷含量较低,但其与总磷的比值可以较好地反映湖泊富营养化程度.     

Responses of alkaline phosphatase activity to wind-driven waves in a large, shallow lake: Implications for phosphorus availability and algal blooms

Phosphorus is a vital nutrient for algal growth, thus, a better understanding of phosphorus availability is essential to mitigate harmful algal blooms in lakes. Wind waves are a ubiquitous characteristic of lake ecosystems. However, its effects on the cycling of organic phosphorus and its usage by phytoplankton remain poorly elucidated in shallow eutrophic lakes. A mesocosm experiment was carried out to investigate the responses of alkaline phosphatase activity fractions to wind waves in large, shallow, eutrophic Lake Taihu. Results showed that wind-driven waves induced the release of alkaline phosphatase and phosphorus from the sediment, and dramatically enhanced phytoplanktonic alkaline phosphatase activity. However, compared to the calm conditions, bacterial and dissolved alkaline phosphatase activity decreased in wind-wave conditions. Consistently, the gene copies of Microcystis phoX increased but bacterial phoX decreased under wind-wave conditions. The ecological effects of these waves on phosphorus and phytoplankton likely accelerated the biogeochemical cycling of phosphorus and promoted phytoplankton production in Lake Taihu. This study provides an improved current understanding of phosphorus availability and the phosphorus strategies of plankton in shallow, eutrophic lakes.     

鄱阳湖流域人为氮磷输入演变及湖泊水环境响应

人类活动导致的氮磷营养盐富集是我国湖泊富营养化问题形成的重要驱动力.鄱阳湖是我国最大的淡水湖泊,随着流域经济社会的迅速发展,湖体营养盐水平上升,降低了鄱阳湖及长江中下游地区的水环境质量.然而,人类对鄱阳湖流域氮磷输入的影响程度尚不明确,湖体氮磷浓度与流域人为氮磷输入的关系也缺乏定量研究.因此,本研究基于人为净氮输入模型(NANI)、人为净磷输入模型(NAPI)和多元统计回归模型,评估了鄱阳湖流域1949—2013年人类活动导致的氮磷输入量,构建了人为氮磷输入与湖泊氮磷浓度的响应模型.结果表明,研究期内鄱阳湖流域的人为净氮输入和人为净磷输入分别增长6倍和15倍,化肥施用是20世纪80年代以来的主要增长因子;鄱阳湖氮磷浓度与流域人为氮磷输入显著相关,根据多元回归模型的可决系数,NANI可解释88%的湖体TN浓度变化,NAPI和湖泊平均水位可解释64%的TP浓度变化.提高氮磷的循环利用率同时维持湖泊生态水位对于降低鄱阳湖富营养化水平具有重要意义.     

云贵高原典型湖泊富营养化演变过程及特征研究

选取滇池、洱海和抚仙湖3个云贵高原不同营养水平的湖泊,通过对其不同发展阶段的植物群落结构、水质类别、营养水平及流域人口和经济活动等进行研究,总结了云贵高原湖泊发展演化过程中的特征及差异性.结果表明：滇池、洱海和抚仙湖的植物群落结构、水质类别和营养状态均耦合良好,流域人口和经济活动是湖泊富营养化的重要影响因素.流域人口和...     

沉积物中磷形态与湖泊富营养化的关系

应用乙二胺四乙酸法对长江中下游太湖、巢湖和龙感湖等3个湖泊表层沉积物中磷的形态进行连续提取和测定.结果发现,在表层沉积物中,3个湖泊钙磷的百分含量比较接近,占总磷的30%左右,太湖和巢湖铁磷的百分含量显著高于龙感湖,而龙感湖有机磷的相对含量较高,可达40%~50%.这3个湖泊沉积物中有机磷形态差别十分明显,其中太湖沉积物中的有机磷主要以酸可提取有机磷形式存在,巢湖沉积物中酸可提取有机磷约占总有机磷的一半,而龙感湖的有机磷大部分与腐殖酸结合.沉积物中酸可提取有机磷的释放可能又是一个导致湖泊富营养化的重要过程.     

东部平原不同类型湖泊沉积物中有机磷的特征

以选自东部平原3种不同类型8个浅水湖泊的18个表层沉积物样品为研究对象,运用分级提取法,研究了沉积物中有机磷（OP）质量分数、形态及其分布状况,并探讨了OP组分与湖泊富营养化的关系. 结果表明:东部平原湖泊沉积物中w（OP）为65.2～539.2 mg/kg,占w（TP）的19.9%～40.6%,污染程度高的沉积物w（OP）高于污染程度较轻的沉积物. 沉积物中各形态有机磷主要以中活性有机磷（MLOP）与非活性有机磷（NLOP）为主,不同类型湖泊沉积物中各形态w（OP）顺序均为城市湖泊>大型养殖型湖泊>大型自然湖泊. 城市湖泊与养殖型湖泊以NLOP为主,其相对含量达到50%以上;而大型自然湖泊以生物有效性有机磷（LOP+MLOP）为主,其相对含量为54.6%～61.6%,表明沉积物中有机磷分布状况与湖泊污染程度和人类活动紧密相关. 酸提取有机磷质量分数〔w（HCl-P_o）〕为10.5～200.9 mg/kg,在不同污染程度湖泊沉积物中差异明显,其和总有机磷（P_o）的比值〔w（HCl-P_o）/w（P_o）〕与湖泊水质指标呈显著正相关（P<0.01）,与沉积物w（TP）,w（OP）,w（LOP）及w（MLOP）也均呈显著正相关（P<0.01）,即沉积物中的HCl-P_o可能是湖泊水体磷的重要来源,沉积物中w（HCl-P_o）/w（P_o）可以反映湖泊的富营养化程度.      

Fe和Al对湖泊沉积物中磷赋存形态的影响

利用连续提取法研究了东部平原4个富营养化湖泊沉积物中磷的赋存特征,探讨了Fe、Al对沉积物中磷形态的影响.结果表明,富营养化程度越重的湖泊,其w(TP)(527.35～1 432.80 mg/kg)较高,w(TFe)和w(TAl)(分别为8 496.63～23 071.35和6 219.20～14 164.46 mg/kg)也较高.w(Fe)与w(Al)对各形态磷含量及分布的影响有所不同,其中对w(Fe-P)和w(Al-P)及其分布影响较大.w(Fe-P)、w(Al-P)和w(BD-Fe)之间存在相关关系,这主要与Fe、Al吸附部分沉积物释放的磷有关;w(Fe)与w(Al)对NH4Cl-P的含量及分布影响较小,而对NaOH85-P的含量及分布影响较大,w(NaOH85-P)与w(NaOH85-Fe)和w(NaOH85-Al)显著相关(P<0.01),这可能与NaOH85-P的形成机理有关.沉积物中w(TFe)/w(TP)、w(TAl)/w(TP)、Fe/P和Al/P等比值可能与湖泊富营养化程度有关,比值越小,湖泊富营养化程度越重.      

综合营养状态指数法在陶然亭湖富营养化评价中的应用

根据2006年-2010年陶然亭湖富营养化监测数据,采用综合营养状态指数法,分别从年均值及月份变化两方面对陶然亭湖的营养状态进行详细的分析和评价。结果表明,2006年-2010年陶然亭湖的营养状态指数呈现逐年下降的趋势,营养级别从重度富营养下降至中度富营养。湖泊富营养化程度随季节变化十分明显,富营养化程度在夏季和秋季形成高峰,冬季和春季一般较低。由于污水处理厂的再生水水质较差,补给到景观湖泊,加剧了富营养化程度。可以从污水处理厂加强对再生水质中氮、磷的处理和控制、利用生物-生态修复技术等方面采取措施来降低陶然亭湖的富营养化程度。