巢湖内源磷释放特点、稳定性及化学控制研究

以巢湖内源磷负荷为研究对象,通过实验室模拟,探讨了巢湖内源磷释放过程上覆水中ρ(总磷)和ρ(铁)之间的关系,重点研究了pH和溶解氧对内源磷释放的影响,并对实验前后沉积物中各形态内源磷的含量进行比较.结果表明:上覆水中ρ(总磷)与ρ(铁)呈正线性相关;pH相同时,厌氧条件下内源磷的释放量约是好氧条件的9.16倍;无论是好氧还是厌氧条件,内源磷的释放量均是碱性条件最大,酸性次之,中性最小;铝磷、铁磷的释放量随pH增大而增大;在酸性条件下,钙磷是内源磷释放的主要来源.最后讨论了氯化铝和氯化铁控制磷负荷的作用.      

富营养化水体底泥释磷的影响因素及其机理

磷是湖泊富营养化的主要限制因子，在此综述了沉积物中磷的赋存形态，释放机理及其影响因素。内源磷的赋存形态主要分为铝磷、铁磷、钙磷及有机磷，磷释放受pH值、溶解氧、生物、温度、扰动等5种因素影响，对富营养水体内源磷释放的影响因素及其机理进行研究，可为富营养化水体的治理提供理论依据。     

太湖沉积物磷释放对羊角月芽藻的生物可利用性研究

研究了太湖沉积物中磷在不同条件下释放对羊角月芽藻类的生物可利用性.结果表明:沉积物在好氧与厌氧条件下的磷释放都对藻类生长具有促进作用;在沉积物-藻类-水体系中,沉积物磷释放可使藻类的比生长速率达3.7×10-2h-1(静态)和1.2×10-2h-1(动态);在磷形态与藻类生长关系的研究中,发现有机磷和铝磷是藻类存在时优先释放的形态,具有很好的生物可利用性,此外,铁磷与其它形态磷(主要是铝磷之间)存在着相互迁移转化的关系;模拟自然条件实验也证实了沉积物释磷对藻类的生物可利用性.     

不同模拟条件下太湖沉积物-水界面磷行为的研究

随着大量的磷输入水体,太湖富营养化已经成为一个严重的环境问题。沉积物内源磷的释放是湖泊上覆水体磷浓度升高的重要因素之一。文章针对太湖特征,模拟影响沉积物内源磷释放过程因素中的扰动、溶解氧和pH条件研究表层沉积物的内源磷行为。结果表明,在厌氧环境下有利于磷的释放,且没有扰动条件要比有扰动的释放量大,达到0.297 mg/L;好氧条件不利于磷的释放,经过好氧培养的沉积物中有机磷平均减少了约50%,好氧-厌氧交替使得铁结合态磷提高了0.001 8 mg/g。pH 8.2~8.6有助于沉积物磷的释放,且不同pH值下沉积物磷的最大释放时间不同,pH 9.0沉积物磷在1 d时最大释放量达到0.162 mg/L;沉积物中磷在不同pH下的形态会发生不同程度的转变,其中铁结合态磷(Fe-P)的转变最大。可见扰动、溶解氧、pH对沉积物内源磷的释放有着显著影响。     

纳米与微米级零价铁降解2,4,6-三氯酚动力学比较

研究了在反应表面积相近条件下,纳米与微米级零价铁(Fe0)降解水相中2,4,6-三氯酚(TCP)的动力学差异.结果表明,纳米与微米级Fe0降解TCP过程均符合准一级反应动力学,表观反应速率常数Kobs分别为0.0165h-1和0.0046h-1,其比值(3.6)接近纳米与微米级Fe0对TCP的初始吸附量比值(2.9).造成2种Fe0降解与吸附效率差异的主要原因在于颗粒表面点位单元活性不同.Fe0对TCP的作用可分为2个阶段:前一阶段非反应点位主导的吸附作用高于反应点位主导的降解作用,后一阶段刚好相反.反应过程中,纳米与微米级Fe0反应组体系pH值从初始的5.7分别升至10.5和8.2,体系pH值处于酸性范围时可提高TCP降解速率.纳米Fe0在反应过程中表面氧化不断增加,其中大部分铁氧化物沉积在颗粒表面,少量以离子态存在于水相中.     

氧化还原循环过程中沉积物磷的形态及迁移转化规律

为研究沉积物在氧化还原循环过程中磷循环迁移转化机制,通过控制实验模拟分析氧化还原条件下,上覆水理化性质变化特征、沉积物各形态磷变化及机制研究,并量化沉积物中磷的重新分配和沉积物磷酸盐的释放通量影响。结果表明,(1)氧化还原电位Eh和pH体系、硫体系、碳体系以及与磷相关性密切的铁体系变化规律具有周期性,并对解释沉积物-水两相界面磷的迁移转化机制有重要作用;(2)在氧化还原循环过程中,各形态磷含量随着氧化还原条件和时间变化,根据水-沉积物磷素变化量化分析可得,可还原态磷(BD-P)和铁铝结合态磷(NaOH-rP)是可逆地重新分配到弱吸附态磷(NH4Cl-P)、聚磷/有机磷(NaOH-nrP)、残渣态磷(Rest-P)和间隙水溶解性活性磷(SRP)中,且沉积物中变化量93.7%的磷在还原反应时不会释放到水体中;(3)上覆水总磷(TP)浓度变化的92%为上覆水的SRP,表明水-沉积物在该循环过程中以水溶性磷交换为主;(4)根据Fick第一定律得,还原阶段磷扩散通量最大值为0.58mg·(m2·d)-1,而氧化阶段第7d扩散通量约为0.16~0.22mg·(m2·d)-1;氧化反应阶段,扩散通量随时间逐渐降低,还原阶段的变化趋势相反,表明还原状态会加速沉积物磷的扩散程度,而曝氧降低了沉积物磷扩散通量。     

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) .     

滇池表层沉积物对磷的吸附特征

在室内模拟条件下,从滇池表层沉积物对磷的吸附动力学与热力学两个角度出发,研究了滇池沉积物对磷的吸附特征,同时探讨了不同磷形态对磷吸附特性的影响,结果表明:1滇池不同形态磷含量顺序为:有机磷钙(O-P)钙结合态磷(Ca-P)金属氧化物结合态磷(Al-P)残渣态磷(Res-P)可还原态磷(Fe-P)弱吸附态磷(NH4Cl-P);2沉积物对磷的吸附动力学过程分为2个阶段,即快吸附和慢吸附阶段.快吸附阶段主要发生在0~0.5 h内,而慢吸附阶段主要发生在0.5~4 h.滇池沉积物对磷的吸附过程主要在4 h内完成.3外海北部上覆水磷酸盐(SRP)浓度低于沉积物中磷的吸附/解吸平衡浓度(EPC0),可初步判断该区域沉积物有向上覆水体释放磷的风险.4不同区域沉积物磷的最大吸附量(Qmax)和总最大吸附量(TQmax)均以外海南部最大.5沉积物本底吸附态磷含量(NAP)与钙结合态磷(Ca-P)呈显著正相关关系(R2=0.5139,p0.05),而其他吸附特征参数与磷形态之间相关性均不显著.6与洱海、太湖等湖泊相比,滇池沉积物磷的本底吸附态磷(NAP)和最大吸附量(Qmax)均处于较高水平,磷污染较为严重.     

周庄水体内源磷负荷释放规律及其稳定性研究

以周庄河道内源磷负荷为对象，通过实验室模拟，研究了上覆水pH值，溶解氧及环境温度对内源磷释放的影响。结果表明，pH值5．0-9．5，上覆水中的磷浓度随pH值的升高而增加；在不同溶解氧释放条件下，缺氧促进内源磷的释放，好氧抑制磷释放，其抑制能力和pH值相关。pH值7．0～9．5，好氧的抑制效果明显：在好氧的条件下。高的溶解氧会增加磷的释放；温度和上覆水中总磷平衡浓度的对数呈正线性关系。采用Golterman分类提取方法，对不同释放条件下各形态内源磷的稳定性进行了考察。     

氧化还原循环过程中沉积物磷的形态及迁移转化规律

为研究沉积物在氧化还原循环过程中磷循环迁移转化机制,通过控制实验模拟分析氧化还原条件下,上覆水理化性质变化特征、沉积物各形态磷变化及机制研究,并量化沉积物中磷的重新分配和沉积物磷酸盐的释放通量影响.结果表明:(1)氧化还原电位Eh和p H体系、硫体系、碳体系以及与磷相关性密切的铁体系变化规律具有周期性,并对解释沉积物-水两相界面磷的迁移转化机制有重要作用;(2)在氧化还原循环过程中,各形态磷含量随着氧化还原条件和时间变化,根据水-沉积物磷素变化量化分析可得,可还原态磷(BD-P)和铁铝结合态磷(Na OH-rP)是可逆地重新分配到弱吸附态磷(NH4Cl-P)、聚磷/有机磷(Na OH-nrP)、残渣态磷(Rest-P)和间隙水溶解性活性磷(SRP)中,且沉积物中变化量93. 7%的磷在还原反应时不会释放到水体中;(3)上覆水总磷(TP)浓度变化的92%为上覆水的SRP,表明水-沉积物在该循环过程中以水溶性磷交换为主;(4)根据Fick第一定律得,还原阶段磷扩散通量最大值为0. 58 mg·(m~2·d)-1,而氧化阶段第7 d扩散通量约为0. 16～0. 22 mg·(m~2·d)-1;氧化反应阶段,扩散通量随时间逐渐降低,还原阶段的变化趋势相反,表明还原状态会加速沉积物磷的扩散程度,而曝氧降低了沉积物磷扩散通量.     

滇池草海沉积物磷形态、空间分布特征及影响因素

研究滇池草海沉积物中磷的分布特征、影响因素对研究草海水体富营养化具有重要的意义.研究表明:草海中各形态磷含量和空间分布特征呈现明显差异, O-P、Ca-P、Al-P、Fe-P平均含量分别为804.08、768.35、167.29、63.01mg/kg.沉积物磷形态平均含量O-P>Ca-P>Al-P>Fe-P.沉积物总磷及各形态磷在空间上存在差异, 滇池草海西南部、北部和东部区域中全P、O-P、Ca-P、Al-P、Fe-P各形态磷都属于高含量区域.沉积物理化性质与上覆水性质是影响沉积物中磷形态的重要因素.其中沉积物全磷与O-P(R2=0.741*)、Ca-P(R2=0.678*)呈现显著性正相关关系;pH值与Al-P(R2=0.714*)、Fe-P(R2=0.664*)呈现显著负相关关系;沉积物有机质与O-P呈显著正相关性(R2=0.758*).沉积物上覆水DO与Fe-P呈显著负相关(R2=0.750*),上覆水中叶绿素a和Al-P存在显著正相关关系(R2=0.601*).表明沉积物磷形态释放与沉积物中有机质、pH值有关;同时上覆水中溶解氧制约沉积物Fe-P释放,叶绿素a含量促进沉积物Al-P的释放.     

洱海沉积物中磷的赋存形态

利用磷连续提取方法浸提洱海沉积物弱吸附态磷、Fe P、Al P、Ca P和残渣磷,采用石灰性土壤无机磷形态分级法对Ca P进行了分级〔Ca2 P、Ca8 P和惰性钙磷(主要为Ca10 P)〕. 结果表明,洱海沉积物中w(TP)(710.30~1 961.23 mg/kg)较高,以无机磷(占64.44%~82.04%)为主,其中较易释放到上覆水中的弱吸附态磷含量〔占w(TP) 1%以下〕、w(Ca2 P)(14.63~29.66 mg/kg)和w(Ca8 P)(14.62~31.24 mg/kg)均较低,并且洱海目前环境条件不利于其沉积物中Al P和Fe P的释放. 沉积物中w(Ca P)及w(残渣磷)均较高,Ca P中惰性钙磷所占比例(＞85%)也较高,导致洱海沉积物磷不易被释放到上覆水中. 沉积物无机磷赋存形态是洱海目前水质较好的原因之一. 如果污染进一步加剧引起洱海水体pH增加和ρ(DO)降低等变化,其沉积物中Al P、Fe P的释放风险将可能增加. 近30年来,洱海沉积物w(Ca2 P)和w(Ca8 P)变化较小,但w(惰性钙磷)变化较大,Ca P各组分之间存在相互转化机制,这与洱海沉水植物的生长以及其对Ca P的吸收、转化有关.      

洪泽湖不同湖区表层沉积物中磷的形态和分布特征

采用七步连续提取法对洪泽湖9个不同湖区的表层沉积物中总磷(TP)、有机磷(OP)及各种无机磷(IP)形态进行了分析,结果表明,所测洪泽湖表层沉积物中TP含量范围为630.6～1403.4mg.kg-1,以IP为主,占TP含量的67.7%～83.6%;OP含量占TP含量的16.4%～32.3%。受淮河、濉河河水注入的影响,所研究沉积物中TP、IP和OP含量的最大值均出现在靠近入湖口的临淮乡区。IP分为6种形态磷,即交换态磷(Ex-P)、铝结合磷(Al-P)、铁结合磷(Fe-P)、闭蓄态磷(Oc-P)、自生钙磷(ACa-P)和碎屑钙磷(De-P),其中以De-P为主,其次是Fe-P,分别占TP的25.1%～37.3%和18%～35.5%,Ex-P、ACa-P和Al-P含量相对较低,Oc-P含量最低。Ex-P、Al-P和Fe-P作为洪泽湖表层沉积物中潜在的生物可利用磷,其总量占TP的22.5%～41.7%。相关分析表明,TP与IP之间存在着极显著的相关性,与OP的相关性较差,表明沉积物中TP的含量主要是由IP控制。     

水位对密云水库消落区土壤磷通量影响的模拟研究

南水北调来水引起的水库水位变化导致消落区幅带变化,这直接会影响土壤中磷的转化及通量.本研究采集了陆相和水相分别离水界面1 m和2 m处的4种土柱样品,分别用来模拟消落区淹水和落干情景.在实验室内逐步模拟水位上升或下降,模拟期为9个月,并在每隔3个月的期间收集样品进行分析测试,以研究土壤中无机磷的转化规律.结果表明,密云水库受人为干扰相对较小,与三峡库区相比消落带土壤中总磷含量偏低.模拟过程中,土壤中的无机磷含量始终占总磷含量的50%以上,即无机磷为主要形态.淹水模拟过程中,不同土柱及不同深度的土壤中铁磷的变化复杂,反映了铁磷的含量易受pH、氧化还原电位、有机质等多因素影响.落干模拟过程中,土壤中铁磷和钙磷的变化最为明显,9个月的模拟期后,铁磷的含量较初始值下降了53%~71%,钙磷在土柱表层样品中的含量逐渐减小,而在中层和下层中的含量有所上升.无论是淹水还是落干过程,离水界面1 m内的陆相和水相消落区土壤中磷的转化最为活跃.在模拟的9个月期间,水库淹水期陆相1 m内消落带土壤总磷通量为82.3 kg,铁磷通量为-30.7 kg,铝磷通量为-44.8 kg,钙磷通量为222.6 kg,总无机磷通量为126.5 kg,即消落带土壤中铁磷和铝磷有所释放或转化,而钙磷、总无机磷和总磷皆有所增加.     

南漪湖沉积物磷的赋存形态及对上覆水的影响

以宣城市南漪湖为例,采用改进的无机磷分级提取方法对全湖共39个点位沉积物中磷(P)赋存形态进行系统研究,并分析其与上覆水体、间隙水等相互关系。结果表明,南漪湖水体磷污染水平已经处于高位,沉积物间隙水磷与上覆水体磷空间分布特征具有密切关系。南漪湖沉积物中总磷(TP)含量变化范围为463.3~1016.6mg/kg,其中各形态磷空间分布具有明显的差异性,与外源磷输入等密切相关。赋存形态含量大小、相对比例顺序依次为:钙结合态磷(Ca-P)>铁结合态磷(Fe-P)>铝结合态磷(Al-P)>还原剂可溶性磷(RS-P)>残渣态磷(Res-P)>弱吸附态磷(L-P)。沉积物中TP含量与Fe-P、RS-P、Res-P极显著正相关,与L-P含量显著正相关。外源磷输入和水产养殖对南漪湖沉积物内源磷中Fe-P和RS-P贡献可能较大。南漪湖沉积物内源磷对上覆水体的潜在风险较高,其中生物有效性较高的L-P、Al-P、Fe-P和Rs-P的总和相对比例可达60%左右。沉积物中磷形态与间隙水磷浓度关系较密切,其中Al-P、Ca-P对间隙水中磷迁移转化具有重要影响。南漪湖主要出入湖河口沉积物磷的吸附解吸平衡浓度(EPC₀)变化范围为0.009~0.014mg/L,均表现为EPC₀<总溶解性活性磷浓度(SRP),主要河口沉积物目前仍为外源磷输入的汇。     

光照与通气方式对蓝、绿藻竞争生长和磷的水-沉积物界面过程的影响

室内模拟研究了太湖普遍存在的浮游藻类蓝藻(铜绿微囊藻)和绿藻(四尾栅藻)在不同光照和通气条件下的生长过程,以及该过程对水体理化性质以及水-沉积物界面磷交换过程的影响.研究结果表明,实验条件下(光照:2500lx;温度:27℃),蓝藻(铜绿微囊藻)具有绝对的竞争优势,成为水体中优势藻类.铜绿微囊藻在通空气和通氮气条件下均可以生长繁殖,在通氮气条件下需要较长时间的适应期,但达到的最大生物量远高于通空气条件.实验过程中,上覆水可溶性无机磷(DIP)浓度的变化为:无光环境＞有光环境,通氮气环境＞通空气环境,这种变化与有无藻类生长过程密切有关.有光条件下,藻类生长对磷的需求刺激了沉积物中生物可利用磷(AAP)的释放,同时也刺激了沉积物各种不同形态磷之间的相互转化.通氮气条件下,沉积物中磷的释放以Fe-P为主,Ca-P含量有所提高;通空气条件,Fe-P含量变化不大,Ca-P在有光组略有下降,但无光组变化不大;各试验组中有机磷和残渣磷的变化量基本相同;各试验组TP含量的变化不大.     

互花米草入侵对胶州湾湿地土壤磷赋存形态的影响

为探讨互花米草入侵对滨海湿地土壤磷循环的影响,基于时空互易原则,选择胶州湾湿地互花米草区（SA区）和光滩区（MF区）为研究靶区,分析了互花米草入侵后湿地土壤中总磷（TP）、无机磷（IP）及其组分含量的差异性以及影响因素.结果表明,互花米草入侵后湿地土壤中TP （472.70 mg ·kg^-1）和IP （239.00 mg ·kg^-1）平均含量明显高于入侵前光滩区TP （386.19 mg ·kg^-1）和IP （212.68 mg ·kg^-1）含量,增幅分别为22.40%和12.38%.研究区无机磷组分以钙磷（Ca-P）和铁磷（Fe-P）为主,分别占IP的45%~61%和31%~49%.互花米草入侵后,10~30 cm层土壤Ca-P含量显著降低（P<0.05）,7月尤为明显;Fe-P含量显著增加（P<0.05）,0~40 cm土壤层含量高于40~60 cm层（P<0.05）,并且7月在10~40 cm土壤表现出明显富集现象.通过结构方程模型发现互花米草入侵后有机质（OM）对TP和Fe-P有显著正向影响（P<0.01）,标准化路径系数分别为0.775和0.724.入侵后Fe-P对Ca-P有显著负效应（P<0.01）,标准化路径系数为-0.435.结果发现互花米草入侵总体增加了湿地土壤磷含量,同时促进了Ca-P向Fe-P转化,提高了湿地磷的生物利用性.     

淹水土壤土-水界面磷素迁移转化研究

通过室内PVC土槽实验,模拟了淹水条件下土壤上覆淹水和孔隙水中磷的释放及其影响因素Eh值、pH值、Fe2 、Fe3 和溶解有机质(DOC),以及土壤中无机磷组分的转化,并通过偏最小二乘主成分分析法分析影响磷迁移转化的因素,得到主要影响因子.实验结果表明,54d淹水期间,上覆淹水可溶性磷浓度大于孔隙水的磷浓度,前者累积释磷量是后者的16倍;土壤磷的释放主要以Fe-P、O-P和Al-P为主, Ca-P基本不变,其中以Fe-P的贡献最大,淹水期间比初始值减少了30.4%～72%;主成分分析表明, Eh值、Fe2 Fe3 和DOC是影响上覆淹水磷释放的主要因子, DOC络合Fe2 和Fe3 成水溶性三元复合体,释磷机制以络合增溶为主;DOC是影响土壤孔隙水磷释放主要因子,释磷机制以竞争吸附为主,高浓度铁离子的存在阻止了孔隙水中磷释放.     

大辽河水系沉积物剖面磷的形态和分布特征

用柱状采样器在大辽河水系采集4个沉积物柱,利用选择性连续提取法研究了沉积物中磷的形态,探讨了磷与铁、铝、钙和有机质含量之间的关系及磷的生物有效性.结果表明,大辽河水系沉积物总磷(TP)含量在323～2 619 mg·kg~(-1)之间.除浑河剖面25～47 cm深度外,钙结合态磷(Ca-P)含量最高,约占TP的40%以上.其次为铁结合态磷(Fe-P)和残渣态磷(RES-P),各占TP的15%～25%.第三为闭蓄态磷(RS-P)和铝结合态(Al-P),各占TP的5%～10%. 溶解与弱结合态磷(S/L-P)的含量仅占TP的0.5%以下.浑河剖面25～47 cm深度,P的大量积累导致Fe-P、Al-P含量升高,分别占TP的19.6%～34.1%和6.2%～23.4%;而Ca-P占TP的含量下降,为TP的14.6%～35.6%.河流下游(大辽河)沉积物较上游(浑河和太子河)沉积物含有较高的S/L-P、Al-P和Fe-P,因此有较高的释放风险和生物可用性.相关分析表明,除浑河剖面25～47 cm深度外,沉积物Fe结合P(Fe-P+RS-P)、Ca-P 和RES-P分别与沉积物Fe、Ca和有机质含量正相关,但Al-P与Al的含量不相关;而且,TP含量与Fe、有机质含量正相关,与Al、Ca含量不相关.大部分沉积物中Fe与TP的摩尔比为20.9～33.9,表明有进一步固定磷的能力. 磷的生物有效性分析结果表明,大辽河水系沉积物中潜在生物有效磷含量在67.99～1 450.86 mg·kg~(-1),对水体富营养化构成潜在威胁.