底泥污染物释放动力学研究

采用模拟试验方式和新型微生物数量测定方法 ,研究了沼泽化湖泊底泥和受污染河流底泥在不同扰动状态下 ,底泥耗氧速率、氮和磷污染物释放动力学过程。结果表明 :( 1)底泥耗氧速率是同样条件下上覆水耗氧速率的 48倍 ,而在扰动状态下 ,底泥耗氧速率达到上覆水耗氧速率的 5 96— 93 6倍 ,扰动底泥显著增大其耗氧速率 ,底泥污染越严重 ,其耗氧速率越大 ,对水体产生的影响也越大。 ( 2 )扰动底泥可以显著增大底泥的氮磷释放速率 ,氮的释放受有机氮的氨化、氨氮的硝化、硝酸盐氮的反硝化以及氨氮被微生物吸收转化为有机氮等的影响 ;磷的释放过程受厌氧过程和底泥颗粒吸附的影响 ,耗氧速率高的底泥具有更大的氮磷释放潜力。 ( 3 )微生物数量在底泥污染物释放动力学中起着关键性作用 ,新型方法可以快速检测微生物总量。试验结果对于水环境的管理、受污染水体的修复 ,以及底泥的处理处置等都具有重要的指导意义     

曝气对黑臭河道污染物释放的影响

利用黑臭河道模拟装置,对比研究了在静置和人工曝气2种方式下底泥污染释放特征及对上覆水水质的影响。结果表明,与静置释放相比,人工曝气促使实验前期底泥污染物快速释放,使得上覆水体中的各项污染物指标上升;随着水体中DO浓度的增加,硝化细菌、嗜磷菌等好氧细菌的活性增强,水体中的COD、氨氮、TN和TP得到降解或转化,浓度快速下降。实验期内,人工曝气底泥中TN、TP的平均释放速率分别为:-0.11 g/(m2·d)和-0.02 g/(m2·d),并且TP由最初的0.96 mg/L降到最终的0.48 mg/L,去除率达到50.00%。人工曝气在前期对水体中各污染指标有升高的影响,但增加了水体中的DO浓度,可以有效地抑制底泥中氮和磷的释放,对水体有机污染物、TN及TP有一定的削减作用,因此,该技术适合黑臭河道的水体修复。     

四平市二龙湖底泥磷释放研究

采用室内实验模拟法对四平市二龙湖富营养化限制因子磷的底泥释放速率及释放量进行了研究,并研究在各种环境因子（温度、pH、DO和扰动因素）影响下底泥磷的释放规律.结果表明,（1）二龙湖年平均底泥释磷量为208.78kg,最大释磷率为0.889 μg/g（T=20℃,pH=8,DO为4.68 mg/L）;（2）自然和人为的扰动因素会促进底泥的磷释放;（3）pH在弱酸至中性范围内底泥释磷量最小,酸性和碱性条件都有利于磷的释放;（4）随着温度的升高底泥释磷量增大;（5）厌氧条件比好氧条件更有利于磷的释放.     

底泥修复对城市污染河道水体污染修复的影响研究

为开发城市黑臭河道的有效治理方法，利用人工模拟河道就河道底泥对上覆水体的二次污染、底泥污染生物修复对其氮磷营养盐释放及河道水体污染生物修复的影响进行了研究，并对实验结果进行了工程现场应证。研究结果表明：河道污染底泥生物修复状况对上覆水体水质产生大的影响，在底泥不加修复时，底泥污染物释放使水体COD、TP、NH₃-N浓度分别达到30～35 mg/L、0.4～0.5 mg/L和3.0 mg/L，底泥修复后分别为15～20 mg/L、0.1 mg/L和2.5 mg/L；底泥G值（y）与底泥氮、磷污染物释放量（x）呈负相关关系，关系式分别为：y=0.5124x-0.1394（R₂=0.9222），y=0.17772x-0.4781（R₂=0.8701）；结合底泥的生物修复，采用曝气增氧投加生物制剂措施对水体进行生物修复时COD、NH₃-N和PO^3-₄的去除率分别提高13.6%、25.0%和15.7%；对古廖涌的现场治理工程表明，在未对河道底泥进行生物修复的情况下，经过氧化塘预处理河道水体增氧-水体原位强化生物修复等措施的治理，河道中、下游水体又逐渐恢复黑臭，在对河道底泥进行修复后，河道污染水体水质得到显著的改善和提高。     

水葫芦对滇池底泥氮磷营养盐释放的影响

为了探讨水葫芦对富营养湖泊底泥氮磷营养盐释放的影响，通过原位采集滇池柱状底泥，以蒸馏水为上覆水，进行了25d的室内静态模拟实验。实验比较了水葫芦处理组和空白对照组底泥氨氮（NH4-N）、硝态氮（NO3^-N）、溶解性总氮（DTN）、正磷酸盐（PO4^3--P）等的释放特征。结果表明，与对照组相比，水葫芦处理组上覆水溶解氧、pH显著性降低，而PO4^3-P浓度显著性升高；在实验前2d，水葫芦处理组上覆水NH4^＋N和DTN浓度显著性高于对照组，而在5～25d时，其显著性低于对照组。根据上覆水营养盐浓度、水葫芦植株吸收营养盐总量，推算底泥氮磷营养盐释放的平均速率，表明水葫芦加速了滇池底泥氮、磷营养盐的释放速率，处理组氮、磷释放速率分别为对照组的5．3～170．2和1．5～21．6倍。     

城市富营养化水体底泥净化磷效果

以城市富营养化水体底泥和上覆水为材料,研究了扰动状态下底泥对外源磷的净化效果。结果表明,扰动状态下,200 g湿底泥从上覆水中共吸收外源磷19.92 mg,而静止状态下,200 g湿底泥仅吸收了13.61 mg。然而,厌氧状态下,前者内源磷释放量仅占吸收磷量的43%,而后者则高达63.4%。说明底泥扰动不仅强化了底泥对外源磷的吸收,而且也强化了内源磷的固定能力。这与扰动状态下外源磷在不同形态磷间的数量分布有关。底泥扰动和静止状态下,难释放态磷(HCl-P、闭蓄态Fe/Al-P)的增加量分别占底泥吸收外源磷量的36%和21%。     

环境因素对长寿湖底泥释磷影响的模拟实验研究

肥水养殖显著增加了长寿湖底泥中的磷含量。为了解肥水养殖积累在湖泊底泥中磷的释放情况,以长寿湖大坝口枯水期底泥为实验材料,模拟研究了不同环境条件(上覆水pH、温度、DO含量和扰动)下湖泊底泥的释磷特征。结果表明,在弱碱性条件下,底泥释磷量随上覆水pH的升高而升高;温度升高有利于底泥磷的释放,温度每升高5℃,第21天时底泥释磷量增大0.0045～0.0074 mg/L;DO含量降低有利于底泥中铁/铝结合态磷的释放;扰动对底泥磷的释放没有明显影响。研究表明,网箱养殖增加了底泥中的有机磷含量,促进有机磷向无机磷转化,增大了底泥中磷的释放风险。     

底泥扰动状态下内源磷释放过程模拟研究

为了揭示底泥扰动对内源磷释放的影响,通过室内实验模拟了底泥多次扰动状态的整个过程。结果表明,底泥扰动刚结束(0 h),溶解态磷(DIP、DTP)显著降低;底泥扰动结束后(1、6和24 h),溶解态磷发生"滞后释放"。第1 d,在1、6和24 h采样时段,DIP、DTP的"滞后释放量"最大,分别达到20.0 1mg/kg,22.12 mg/kg,16.85 mg/kg和17.21 mg/kg,22.12 mg/kg,9.69 mg/kg。第2 d,该释放量分别降低了44.80%~57.87%和42.52%~61.24%。随着底泥扰动次数的增加,溶解态磷的"滞后释放"逐渐转变为"负释放",同时,DIP/TP和DTP/TP逐渐降低。这说明,底泥扰动应该是促进了上覆水中溶解态磷向底泥的迁移和强化了底泥对磷的固定作用,同时降低了水体中磷的可生物利用性。因此推测,底泥扰动延缓了水体富营养化的发展进程。     

溶解氧对河流底泥中三氮释放的影响

作为内源污染的底泥沉积物中营养物的释放引起了越来越多的关注。通过大型静态土柱模拟实验,研究氮在上覆水和孔隙水中的分布特性和释放特性。在控制氧气条件、底泥有机质含量和粒径大小的条件下,连续观测氨态氮、亚硝态氮和硝态氮的浓度及其垂向分布特性。结果发现：时间分布上,通氧条件明显影响水体底泥中三氮释放与反硝化作用达到平衡的时间;垂向分布上,三期实验的上覆水的无机氮以氨态氮为主,不同的通氧条件下,各柱的孔隙水的三氮浓度比上覆水高,且三氮在沉积物中随深度增加而增加;氨态氮和硝态氮浓度则以孔隙水的为高,随深度增加而增加;低溶解氧水平加快底泥释放氨氮速度和增大释放量。     

四平市二龙湖底泥磷释放研究

采用室内实验模拟法对四平市二龙湖富营养化限制因子磷的底泥释放速率及释放量进行了研究,并研究在种环境因子(温度、pH、DO和扰动因素)影响下底泥磷的释放规律。结果表明,(1)二龙湖年平均底泥释磷量为208·78g,最大释磷率为0·889μg/g(T=20℃,pH=8,DO为4·68mg/L);(2)自然和人为的扰动因素会促进底泥的磷释放;(3)H在弱酸至中性范围内底泥释磷量最小,酸性和碱性条件都有利于磷的释放;(4)随着温度的升高底泥释磷量增大;(5)厌条件比好氧条件更有利于磷的释放。     

阳宗海沉积物中磷的稳定性

絮凝剂(Fe Cl3)治理阳宗海砷污染的过程中,水体中的磷被大量沉积进入底泥,弄清其是否会在环境条件变化后发生反溶形成二次污染对湖泊富营养化防治具有重要意义。通过模拟实验模拟泥-水界面p H变化、物理扰动和微生物活动的变化,旨在分析这些环境因子变化对沉积物中磷溶出的影响。结果表明,阳宗海水体在目前这种磷浓度下,底泥的磷会随时间的增加而溶出再次造成水体磷污染,当暴露在清洁水条件下时磷的释放率会增加;这种由于絮凝剂吸附沉淀到湖底的磷,在上覆水p H增加0.5时底泥磷解吸附释放速率增加;每年秋季湖泊上下层水的交换活动会造成水体磷浓度的季节性升高,形成不可忽视的磷内源。而夏季水温分层导致湖泊底部厌氧,使厌氧微生物活性增强,这将进一步促进底泥中磷的释放。     

溶解氧对底泥扰动状态下水体中磷去除和固定的影响

以太湖梅梁湾底泥和上覆水为研究对象，通过实验室实验研究了底泥扰动状态下溶解氧水平（2～4mg／L、5～6mg／L、7～8mg／L）对上覆水中磷去除和固定的影响。结果表明，底泥扰动和溶解氧水平对上覆水中磷迁移有明显影响。扰动时间延长，溶解性磷酸盐（DIP）和溶解性总磷（DTP）均呈降低的趋势；但溶解氧水平提高，上覆水中DIP和DTP浓度有所增加。底泥扰动和溶解氧水平改变了悬浮物上不同形态磷的数量分布。随着溶解氧水平提高，NH4Cl-P（1～5d平均值）和Fe／Al—P（1～5d平均值）含量及其占总磷（Tot—P）的百分比均呈逐渐降低的趋势。另外，闭蓄态铁铝结合态磷（Fe／Al—P）占Fe／Al—P的比值从51．2％（2～4mg／L）增加至54．1％（7～8mg／L）。     

底泥营养释放对城市景观水质影响的模拟研究

通过对天津市卫津河夏末底泥开展室内模拟,探讨重度富营养化河道底泥的氮、磷释放以及与上覆水浮游藻类种群变动的相互关联。结果表明:(1)以富营养湖水为上覆水较之蒸馏水能更快促进底泥氮、磷的释放。以湖水、蒸馏水为上覆水的处理组氨氮极大值分别为4.36、3.61mg/L;溶解性正磷酸盐极大值分别为110.3、81.9μg/L。(2)湖水样品室内培养后,优势蓝、绿藻门的细胞密度与生物量都成倍增长。添加底泥开展培养,蓝藻门和硅藻门快速增殖,绿藻门的生长因溶解性正磷酸盐的竞争与消耗而受到抑制。底泥营养释放导致上覆水层富营养化程度加剧,硅藻门的梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)被大量检出且增殖迅速。(3)上覆水为蒸馏水时,氮、磷营养自底泥的持续释放,促使绿藻门的土生绿球藻(Chlorococcum humicola)成为绝对优势种,藻类总生物量最高。     

曝气扰动对泥水界面硝化-反硝化性能的影响

采用自制河道模拟装置,探讨了曝气扰动深度为10、15、25和35 cm时泥水界面硝化-反硝化的耦合性能,目的为曝气治理黑臭河道装置的优化实施和解决"氮超标"难题提供参考。结果表明,随扰动深度增加,泥水界面紊动程度呈现先下降后增加的趋势,其中泥水界面处扰动深度为10 cm时流态最激烈(Re为3 044),扰动深度为25 cm时流态最平缓(Re为1 713);与静止对照工况对比,曝气扰动促进了NH+4-N的硝化转化,4种曝气条件稳定时上覆水氨氮浓度都在0.50mg/L以下,表明曝气有利于对底泥释放氨氮的控制;复氧速率与硝化速率随扰动深度的增加而减小;从总氮的控制角度来看,曝气扰动深度为25 cm时最有利于硝化-反硝化作用的耦合,上覆水总氮削减率达到51.5%,泥水界面硝化率与反硝化率分别达到(41.6±3.1)%和(32.1±0.7)%。     

藻类打捞对水体营养循环的影响及其生态效果研究

富营养化水体中的藻华是氮磷的富集器,太湖打捞藻样中的总氮、总磷、游离磷及有机物含量分别为98.87g/kg、3.25 g/kg、0.21 g/kg和95.65%。在底泥中沉降藻类的矿质化周期随着温度的升高而缩短;且其向上覆水中释放氮、磷的强度具有随水温升高而增强的趋势。但在水层厚/底泥比不同的区域,这种营养物释放强度又存在显著的差异。实验证明,藻类的打捞是一种人工延长食物链去除氮磷等污染物的有效方法。     

风浪扰动对太湖梅梁湾水体总磷变化的驱动模式研究

风浪扰动下的底泥再悬浮是浅水湖泊水体底泥内源性磷向水体释放的关键驱动因子。水体总磷(TP)受底泥内源磷释放过程影响频繁波动。基于风浪扰动强度与底泥悬浮物(SS)浓度定量关系模型,采用太湖原位未扰动柱状底泥开展水体底泥再悬浮过程模拟研究,分别模拟在小风(搅拌强度100～125 r/min)、大风(搅拌强度200～220 r/min)模式下底泥内源释放过程,探究风浪扰动对太湖梅梁湾水域TP浓度波动的贡献。结果表明,风浪扰动显著增加(P<0.01)了水体SS,小风与大风下水体SS均值分别增加了80.9%与360.8%,但随着扰动周期的延长,风浪扰动的效果会削弱。不同风浪扰动强度下水体TP均呈先上升后下降趋势。小风下水体TP为0.08～0.20 mg/L;大风下水体TP为0.09～0.34 mg/L。与对照组相比,小风组水体TP浓度呈现显著下降的趋势(P<0.05),而大风组水体TP浓度则表现为显著上升的趋势(P<0.01)。此外,大风持续扰动增加了水体TP浓度,但效果不显著(P>0.05)。风浪扰动致使0～3 cm底泥内的TP含量有所提高,底泥表面氧化还原条件的改变是...     

黑臭底泥土著微生物促生对磷的影响

土著微生物促生是一项低成本高效率的河湖黑臭底泥原位修复技术,然而向底泥中投加药剂可能会影响上覆水水质。为探讨该技术对水环境的不利影响,实验研究了城市湖泊黑臭底泥修复过程中上覆水中磷浓度和底泥中磷含量及形态的变化。结果表明,在投药深度为泥面以下15 cm,微生物营养剂（BE）和生物解毒剂（MT）的投加量分别低于60mL/m3和70 mL/m3的条件下,上覆水总磷（TP）浓度低于地表水环境质量Ⅲ类（湖库类）标准值。投加微生物促生剂（BE和MT）导致上覆水磷含量升高,并促进了上覆水中藻类的增长。复配投加硝酸钙能减少上覆水中磷含量及藻类生物量,从而抑制微生物促生剂对上覆水磷浓度的影响。另外,投加微生物促生剂及硝酸钙到底泥中后,底泥磷含量以及磷形态组成的变化均不明显。     

红壤原位覆盖对河流底泥氮污染物释放的抑制研究

使用红壤(RS)原位覆盖黑臭河底泥来抑制底泥中氮污染物的释放。结果表明,RS覆盖可有效控制氮污染物释放,经RS覆盖60d后,上覆水中TN、氨氮的释放抑制率分别为77%、63%;同时,RS覆盖可有效减少底泥中TN浓度,60d后RS覆盖组底泥TN从1 409mg/kg下降至786mg/kg,下降了44%,明显高于无RS覆盖的对照组(22%)。随着水流速度增加,水体复氧量增大,使红壤与底泥中部分金属元素(如铁和锰)被氧化,使水中溶解性氮更容易被吸附到底泥中,从而有助于降低TN的释放。     

富营养化水体清淤后的微生物脱氮技术应用

景观水体清淤带来的主要负面影响是水体富营养化。为了探索清淤及微生物修复的组合应用,通过在实验室建立模型,分别研究了清淤、微生物修复及二者结合处理对富营养化水体水质的影响。结果表明,清淤能降低氨氮的释放。底泥微生物的活动会促进氨氮的释放,增加水体的富营养化风险。单纯清淤会使底泥的硝化作用增强,但同时使反硝化作用减弱,降低水体总氮的去除能力。因此,通过投加氮循环微生物可促进清淤后的反硝化作用,消减湖泊底泥及上覆水中的氮素含量,达到修复富营养化湖泊的目的。研究结果表明,清淤和微生物修复技术结合使用,可减少水体氮素积累,避免蓝藻爆发,是富营养化水体清淤防控的一种有效措施。     

原位洗脱技术对凉水河底泥中氮、磷释放特征的影响

为探讨新兴底泥原位修复技术—原位洗脱技术对城市河流凉水河底泥中氮、磷释放的抑制作用,于现场采集洗脱前后样品并设计室内静态模拟实验,分析了实验期间洗脱组和对照组上覆水中NH_4~+-N、NO_3~--N、TN、PO_4~(3-)-P、TP浓度和释放速率变化特征。结果表明:洗脱组释放第30天时,NH_4~+-N由底泥向上覆水中平均NH_4~+-N平均浓度为0.52 mg·L~(-1),较对照组下降了89.4%;PO_4~(3-)-P和TP平均释放速率较对照组降低了78.1%和83.0%,上覆水中TP平均浓度为0.22 mg·L~(-1),较对照组下降了68.1%。原位洗脱技术对底泥中NH_4~+-N、PO_4~(3-)-P释放的抑制作用主要通过对有机氮、磷物质的削减和水-沉积物界面还原环境的改善来实现。