西苕溪流域沉积物及土壤对磷吸附/解吸特性研究

以赋石水库和其上游河道沉积物以及流域内代表性水稻土为对象,通过分析其理化性质,改变上覆水磷浓度和pH的方法探讨沉积物和土壤对磷吸附/解吸的影响。结果表明:(1)沉积物内较高的磷含量,导致吸附/解吸平衡浓度较高,因此在水库和水体中起着磷"源"的作用;(2)土壤最大磷吸附量为566.45mg/kg,远大于沉积物的吸附量,同时吸附/解吸平衡浓度较低,因此在治理湖泊富营养化时,要加大水土保持的力度,尽量减少作为最主要污染源的农田土壤磷素流入水体;(3)无论上覆水中磷浓度升高还是降低,在未达到吸附/解吸平衡浓度前,土壤和沉积物会持续释放磷,故应把水体治理的重点放在降低土壤和沉积物的磷含量上;(4)上覆水的pH对样品的磷吸附和释放都有显著的影响。在酸性(pH3)或碱性(pH9)环境下,样品的磷吸附量均急剧下降,而水体酸化更易导致平衡后上覆水磷浓度的降低。     

赤泥在控制沉积物磷释放中的应用研究

利用烧结法赤泥中富含Ca、Fe等金属元素的氧化物而具有吸附性的特点，通过室内模拟研究赤泥投加对沉积物中各种磷形态含量及分布比例的影响，进而探讨利用赤泥控制沉积物中磷释放的可行性。对经过处理后的沉积物磷形态分析后表明，投加赤泥能促使沉积物中铁铝磷向钙磷转化（Pearson相关分析，r=-0.892，P<0.01，n=9），且赤泥的强碱性使沉积物pH值逐渐升高。确定了赤泥最佳投加比例为5%，此时沉积物的pH为9.03，铁铝磷含量由初始的148 mg/kg降至107 mg/kg，占总磷比例也由18.1%降至13.4%，钙磷含量由486 mg/kg升至546 mg/kg，其占总磷比例则由60%增至68.7%，铁铝磷和钙磷之间的转化已基本完成，继续增加赤泥投加量对沉积物中磷形态间的相互转化影响甚微。由于铁铝磷较钙磷活性高而易释放，可见投加赤泥能降低沉积物中磷的释放风险。赤泥可以作为吸附材料被应用于沉积物磷污染控制技术中，为有效控制水体内源磷负荷提供一种新思路和廉价材料。     

水源水库沉积物磷的赋存形态及其与间隙水磷的关系

为了探明水源水库沉积物磷的赋存形态及其对水体磷的影响,采用连续提取方法,研究了周村水库沉积物中磷的赋存形态分布特征,并探讨了沉积物各形态磷与总磷、烧失量及间隙水中磷的相关性。结果表明,周村水库内源磷负荷较高,沉积物中TP表现出表层富集的现象,表层沉积物中TP空间分布存在较大差异,上游浅水区为554~563 mg·kg~(-1),库心附近为424~1 161 mg·kg~(-1),而坝前深水区高达812~2 969 mg·kg~(-1)。无机磷(IP)是总磷(TP)的主要成分,占TP的79.26%~89.12%,IP主要由铝/铁磷(Al/Fe-P)构成。沉积物中的Al/Fe-P含量很高,具有很大的磷释放潜能。沉积物中各形态磷的浓度垂向分布随深度增加而逐渐降低,其中B、C两点变化最为明显。相关性分析结果表明,间隙水PO3-4-P与Fe-P存在较好的相关性,说明Fe-P对周村水库沉积物间隙水中PO3-4-P浓度分布有着重要的影响,周村水库水体季节性分层导致恒温层厌氧情况的发生,Fe-P在厌氧还原条件下释放进入间隙水并向上覆水扩散,进而可能对水体水质产生影响。     

多孔陶瓷滤球对杭州西湖沉积物5种形态磷的吸附性能

以新型赤泥基多孔陶瓷滤球(porous ceramic filter material,PCFM)颗粒为吸附剂,采用动态和静态吸附实验相结合的实验方法研究了PCFM颗粒对沉积物磷的吸附性能。动态吸附实验结果表明,影响PCFM颗粒除磷效果的主要因素有投加量、反应时间、上覆水体pH值和环境温度,最佳吸附反应条件为PCFM投加量8 g,反应时间12 h,上覆水体pH=12,环境温度为50℃。静态吸附实验结果表明,随着反应时间的延长,PCFM对沉积物五种形态磷吸附在12 d左右接近或达到了吸附平衡,此时TP、OP、IP、Fe/Al-P和Ca-P的去除量分别为245.89、69.86、155.25、195.22和-49.01 mg·kg-1。可见PCFM对沉积物磷的吸附性能较好,可进一步应用于富营养化湖泊沉积物磷控制。     

合肥市南淝河不同排口表层沉积物磷形态分布特征

对合肥市南淝河不同排口处表层沉积物进行了采样,并采用修正后的标准测试程序SMT和钼锑抗紫外分光光度法测定了其中的总磷(TP)、无机磷(IP)、有机磷(OP)、铁/铝磷(Fe/Al-P)和钙磷(Ca-P),同时分析了各形态磷之间以及与沉积物有机质之间的相关性。结果表明,由于各排口附近不同的水动力条件,污染状况以及沉积环境,各排口表层沉积物总磷(TP)的质量分数存在显著差异,其值在771.23~3 065.36 mg/kg之间,除二里河排口(S15)沉积物磷以钙磷(CaP)为主外,其他采样点表层沉积物磷均以铁/铝磷(Fe/Al-P)为主,各形态P的最低值均在位于南淝河上游的S4点,TP、IP、Fe/Al-P的最大值均出现在位于望塘污水厂排口下游60 m处的S6点,潜在释放磷比例最大值在南淝河上游受农业面源污染影响较大的S3点。沉积物各形态磷之间存在着不同程度的相关性,各形态磷与有机质存在着显著的正相关。以上结果表明,南淝河沉积物磷形态分布特征受排口类型影响显著,其中城市污水处理厂尾水可能是受纳水体沉积物重要的磷源。     

沉积物高强度扰动下生物有效磷的变化规律

采用室内试验研究了沉积物扰动下悬浮物上赋存形态磷的变化规律以及生物有效磷(BAP)的变化规律.结果表明:扰动过程中,悬浮物上不同形态磷发生了明显变化.和扰动初期比,弱吸附态磷(NH4 C1-P)与铁铝结合态磷(Fe/A1-P)下降,钙结合态磷(Ca-P)先上升后下降,残余磷(Res-P)增加,说明扰动促进悬浮物中易释放态磷向难释放态磷转化.上覆水藻类可利用磷(AAP)明显增加,分别从0.026 mg/L升至0.044 mg/L(梅梁湖)、0.032 mg/L升至0.051 mg/L(月亮湾),而梅梁湖、月亮湾悬浮物可被生物利用颗粒态磷(BAPP)先上升后下降,最高值分别达到207、171 mg/kg.说明扰动导致悬浮物上的形态磷有着相互迁移转化的趋势.     

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。     

河道沉积物中磷的分布、吸附及释放规律研究

为科学评价磷在河道沉积物中的环境行为,在模拟条件下研究了上海市进木港和苏州河沉积物中磷的分布形态、吸附特征及释放规律.结果表明:(1)2种沉积物中碎屑钙磷(De-P)浓度最高,闭蓄态磷(Oc-P)次之,其他形态磷浓度相对较低,而活性磷中以铁磷(Fe-P)为主；(2)2种沉积物对磷的吸附均符合线性方程,在4.0h时基本达...     

桂林会仙湿地沉积物中磷形态及分布特征

沉积物中磷的含量及其形态是影响水体营养化进程的重要因素,对研究湿地水体富营养化具有重要意义。应用蒋柏藩等石灰性土壤无机磷提取方法,调查了桂林会仙岩溶湿地5个典型区域柱状沉积物中的磷形态分布、垂向上的变化特征,分析了各形态磷之前的相关性。结果表明,桂林会仙湿地柱状沉积物中w(TP)为161.14~555.48 mg/kg,活性较高的Ca2-P(5.27~51.45 mg/kg)、Ca8-P(7.76~37.57 mg/kg)均较低。沉积物中的磷以Ca-P(42.92%)为主,Ca-P中的Ca10-P所占比例较高(>70.3%),导致内源磷不易释放,有利于减缓桂林会仙湿地水体富营养化进程。在空间分布上,Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P与TP分布趋势相似,从沉积物表层至底层逐渐降低并趋于稳定。Pearson相关系数表明,TP与总氮(TN)、有机质(OM)、Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P极显著相关,与Ca10-P显著相关。     

锁磷剂对流动水环境中沉积物磷形态的作用

如何控制水体沉积物中的磷含量,对于防治水体富营养化以及控制蓝藻水华具有重要的意义。通过在室内构建模拟河道,利用模拟水流不断冲刷沉积物,研究水流对不同形态磷的冲刷作用和添加锁磷剂对沉积物中各形态磷含量的影响、固定的效果。结果表明:(1)锁磷剂能减少沉积物中NH4Cl-P(NH4Cl可提取磷)含量,并且添加锁磷剂后水流冲刷对该形态磷削减效果较小。(2)添加锁磷剂使沉积物中BD-P(BD试剂可提取磷)含量先迅速升高后降低,沉积物中BD-P含量的最终降低使得该形态磷的释放风险减小,对沉积物起一定的整治作用。同时,水流冲刷对BD-P影响较大。(3)锁磷剂会与铝竞争吸附磷,使NaOH-rP(NaOH可提取无机磷)含量降低,导致NaOH-TotP(NaOH可提取无机磷和有机磷的总和)含量的降低。(4)锁磷剂使HCl-P(HCl可提取磷)含量升高,能有效降低沉积物磷释放风险。水流冲刷造成了沉积物中HCl-P含量下降。(5)在水流的冲刷作用下,添加锁磷剂使得沉积物中总磷下降速率低于未添加锁磷剂的沉积物,锁磷剂有助于沉积物中磷的稳定。这些表明,锁磷剂在控制河流沉积物内源磷的释放方面可发挥积极的作用。     

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）。     

Phosphorus fractions and the effect of pH on the phosphorus release of the sediments from different trophic areas in Taihu Lake, China

The sediment characteristics, different phosphorus (P) fraction concentrations and the effect of pH on P release were investigated in a shallow eutrophic lake in China. The total phosphorus (TP) concentrations in the sediments ranged greatly from 420 to 3408 mg kg(-1) and inorganic P (IP) was the main P fraction. For the heavily eutrophic sediment, IP mainly consisted of NaOH-P; while for the mesotrophic sediments, IP mainly consisted of HCl-P. The rate of P release decreased as pH increased from 2 to 6. But it increased as pH increased from 8 to 12. It is suggested that high pH promoted the release of NaOH-P, and low pH promoted the release of HCl-P, and there was no P release occurring in the neutral condition.     

不同水温时底泥扰动对不同形态磷分布的影响

研究了江南地区典型水温条件下,底泥扰动对上覆水中不同形态磷迁移的影响.结果表明,不同水温条件下,底泥扰动均有利于上覆水中溶解态磷(即溶解性总磷酸盐(DTP),包括溶解性正磷酸盐(DIP)和溶解性有机磷(DOP))向底泥迁移.与对照试验相比,不同水温时的扰动均导致DIP/TP和DTP/TP明显降低.与初始状态(第0天时)相比,扰动导致DIP/TP分别降低了39.61百分点(冬季水温)和17.38百分点(夏季水温),而DTP/TP则分别降低了39.16百分点(冬季水温)和19.06百分点(夏季水温).相反,对照试验中,DTP/TP分别上升了24.90百分点(冬季水温)和23.37百分点(夏季水温).这说明底泥扰动促进了溶解态磷向颗粒态磷(PP)的转化.     

Assessment of adsorption behavior of dibutyltin (DBT) to clay-rich sediments in comparison to the highly toxic tributyltin (TBT)

The sorption behavior of dibutyltin (DBT) to four types of natural clay-rich sediments as a function of pH and salinity was studied. The strongest affinity of DBT was found to the montmorillonite-rich sediment, which is characterized by the highest specific surface area and cation exchange capacity of the four used sediments. Kd values range between 12 and 40 (l/kg) on simulated marine conditions (pH 8, salinity 32%). A maximum of DBT adsorption was found at a salinity of 0% and pH 6. Desorption occurred over the entire studied pH range (4-8) when contaminated sediments interact with butyltin-free water. The maximum of desorption coincided with the minimum of adsorption, and vice versa. The results of DBT adsorption are compared with tributyltin (TBT), and the mechanism of the adsorption process is discussed.     

Effect of overlying water pH, dissolved oxygen, salinity and sediment disturbances on metal release and sequestration from metal contaminated marine sediments

Experiments were undertaken to examine the key variables affecting metal release and sequestration processes in marine sediments with metal concentrations in sediments reaching up to 86, 240, 700, and 3000 mg kg(-1) (dry weight) for Cd, Cu, Pb and Zn, respectively. The metal release and sequestration rates were affected to a much greater extent by changes in overlying water pH (5.5-8.0) and sediment disturbance (by physical mixing) than by changes in dissolved oxygen concentration (3-8 mg l(-1)) or salinity (15-45 practical salinity units). The physical disturbance of sediments was also found to release metals more rapidly than biological disturbance (bioturbation). The rate of oxidative precipitation of released iron and manganese increased as pH decreased and appeared to greatly influence the sequestration rate of released lead and zinc. Released metals were sequestered less rapidly in waters with lower dissolved oxygen concentrations. Sediments bioturbated by the benthic bivalve Tellina deltoidalis caused metal release from the pore waters and higher concentrations of iron and manganese in overlying waters than non-bioturbated sediments. During 21-day sediment exposures, T. deltoidalis accumulated significantly higher tissue concentrations of cadmium, lead and zinc from the metal contaminated sediments compared to controls. This study suggests that despite the fact that lead and zinc were most likely bound as sulfide phases in deeper sediments, the metals maintain their bioavailability because of the continued cycling between pore waters and surface sediments due to physical mixing and bioturbation.     

碳酸根对磷酸钙沉淀反应回收磷的影响

以模拟的厌氧消化液为处理对象，通过小试实验，考察不同初始磷浓度Cp、Ca／P物质的量比、pH和温度下，碳酸根（CO3 2-）对磷酸钙沉淀反应回收磷的影响；利用扫描电镜（SEM）、x射线衍射仪（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FT．IR）对沉淀产物进行表征。结果表明，高浓度的CO3 2-对以磷酸钙沉淀反应去除和回收磷的效率影响较大；Cp相同时，CO3 2-浓度（CCO3^2-）越大，P的去除率越低，低C，（20mg／L）时尤为显著；当CCO3^2-相同时，随着Cp的增大，反应速率加快，P的去除率逐渐升高，但升高幅度越来越小；增大Ca／P比和pH能提高P的去除率，降低CO3 2-对磷酸钙沉淀反应的抑制作用，综合考虑实际效果，应选择Ca／P比为3．33，pH为9．0作为适宜的反应条件；升高温度对降低CO3 2-对磷酸钙沉淀反应的抑制作用贡献不大。在Cp为60ITIg／L，Ca／P比为1．67，pH为9．0，温度为20℃的条件下，当CCO3^2-为0时，得到的沉淀产物主要为羟基磷灰石HAP；当CCO3^2-为30mmol／L时，得到的沉淀产物为磷酸钙和碳酸合磷灰石的混合物。     

三垟湿地沉积物-间隙水-上覆水界面磷形态研究

沉积物与上覆水间营养物质交换,成为导致水体发生富营养化的首要化学变迁过程.分别在三垟湿地的柑橘林(S1)、景观用地(S2)和生活用地(S3)取样,研究了沉积物-间隙水-上覆水界面磷形态以及相互关系.结果表明:(1)沉积物TP增加时,间隙水PO3-4和可溶性总磷(TDP)也增加.要削减磷在上覆水中的含量,控制间隙水PO3-4或TDP是一良策.(2)随着沉积物铁磷、铝磷的增加,间隙水PO3-4也增加.在三垟湿地沉积物中,铁磷和铝磷含量都可作为间隙水PO34-含量的指示.(3)S1、S2和S3的沉积物活性磷、间隙水TDP和上覆水TDP存在明显的浓度梯度,沉积物活性磷＞间隙水TDP＞上覆水TDP.说明在三垟湿地中,沉积物活性磷是磷释放的关键因子,而沉积物-间隙水界面则是磷释放的关键界面.