底泥不同预处理对潜在活性磷形成及释放的抑制作用

以校园河流底泥为材料,研究了不同预处理(底泥曝气、水曝气)对底泥中潜在活性磷的形成及释放的抑制作用.结果表明,底泥曝气对上覆水中的磷向底泥迁移的促进作用明显优于水曝气.底泥经不同预处理后,磷的释放量明显降低.与未处理底泥相比,经底泥曝气和水曝气预处理底泥,溶解性磷酸盐释放量分别下降了193.6 mg·kg^-1和44.7 mg·kg^-1,总磷释放量分别下降了334.0 mg·kg^-1和163.8 mg·kg^-1;而对于潜在活性磷而言,前者降低了58.6 mg·kg^-1,后者则增加了167.4 mg·kg^-1.其原因可能是,上覆水中的磷向底泥迁移时,首先形成潜在活性磷,而通过不同的预处理,潜在活性磷向难释放态磷的转化得到了强化.底泥曝气的这种强化作用比水曝气更为明显.     

浙北下渚湖湿地上覆水-底泥界面磷素特征与水质响应研究

健康湿地是面源污染生态修复的有效途径.以浙北下渚湖湿地为研究对象,同步开展上覆水及底泥磷素野外调查;模拟湿地枯水季节设计微型静态湿地水柱试验,揭示上覆水-底泥界面磷素交换规律、磷库特征及其潜在水质响应机制.结果表明,下渚湖湿地底泥总磷(TP)含量范围为0.187～0.591 mg·g^-1,属于中度富磷;全年水体TP浓度为0.022～0.718 mg·L^-1;水体磷素,即TP、溶解性磷(DP)及颗粒磷(PP)浓度大小的季节性特征为冬季>夏季>春季>秋季.在上覆水磷素浓度梯度(0.0～10.5 mg·L^-1)胁迫下,微型静态湿地水柱模拟表明,湿地底泥吸附上覆水磷素依次呈现缓冲吸附过程、快速吸附过程、及慢速吸附过程等3个特征性过程.在上覆水DP为1.0 mg·L^-1的胁迫下,枯水季节湿地底泥磷库增量分配代表性比例分别为:弱结合态磷0.0%、铁/锰结合态磷(Fe-P)19.9%、碱可提取磷66.3%［其中铝结合态磷(Al-P)58.0%;碱可提取有机磷(OPAlk)8.3%］、钙结合态磷(Ca-P)1.9%及闭蓄态磷(Res-P)11.3%.在枯水期可以通过补充铝盐的技术手段增加下渚湖湿地底泥对水体磷素的净化容量.     

磁铁锆改性牡蛎壳对水体磷的控释行为研究

通过磁化和添加溶解性锆盐,制成一种磁铁锆改性牡蛎壳粉材料,对其性质及除磷效果进行研究.结果表明,经磁铁锆改性,牡蛎壳具备磁性且比表面积和孔隙度均得到了显著提升,磷吸附量由4.5 mg·g^-1提高到了46.5 mg·g^-1,同时通过外加磁场可成功实现改性牡蛎壳粉的回收,而吸附动力学研究则证明整个磷吸附过程包括快速吸附和平衡吸附两个阶段.另外,改性牡蛎壳粉末对于水体中磷的吸附主要以溶解性磷酸盐（SRP）为主,相较于底泥间隙水,改性牡蛎壳粉对底泥上覆水的释磷行为具有更好的抑制效果,同时该材料还会促进底泥磷形态中易释放的铁结合态磷（Fe-P）向难释放的闭蓄态磷（Oc-P）转化,并降低易释放交换态磷（Ex-P）的含量.上述结果说明磁铁锆改性牡蛎壳适合作为一种高效除磷吸附剂用于控制富营养化水体中磷过量现象.     

膜吸收法脱除电厂模拟烟气中的CO2

以氨基乙酸钾、一乙醇胺和甲基二乙醇胺水溶液为吸收液,研究了聚丙烯膜接触器分离模拟烟气中CO₂的技术.分析了气液流速、吸收剂浓度、烟气CO₂浓度和吸收液CO₂负荷等对传质速率和脱除率的影响.结果表明:1mol·L^-1MEA在流速0.1m·s^-1,烟气流速0.211m·s^-1时,CO₂传质速率高达7.1mol·(m²·s)^-1;1mol·L^-1氨基乙酸钾在流速0.05m·s^-1,烟气流速0.211m·s^-1时,脱除率为93.2%;4mol·L^-1氨基乙酸钾在同样条件下脱除率达98%;而且在试验的较广烟气CO₂浓度范围内,氨基乙酸钾CO₂脱除率保持在90%以上.试验证明膜吸收法既适合目前最为普遍的PF和NGCC烟道气脱除CO₂,也是一种应用广泛、有良好发展前景的CO₂分离法.     

白洋淀夏季入淀区沉积物间隙水-上覆水水质特征及交换通量分析

为揭示白洋淀夏季入淀区上覆水-间隙水氮磷营养盐相互作用,本研究于2019年7月对白洋淀主要6条入淀河流取样,通过分析上覆水、间隙水水质特征以及营养盐在沉积物-水界面的扩散通量,评估了营养盐扩散对沉积物与上覆水的影响.结果表明白洋淀水质呈弱碱性;溶解氧（DO）含量较低,为沉积物内源污染物的释放提供了厌氧环境;氨氮（NH₄⁺-N）浓度在0.35~1.76mg·L^-1,作为主要给水来源的潴龙河淀区最高;硝氮（NO₃^--N）浓度在0.75~1.97mg·L^-1;溶解性总氮（TDN）浓度在0.99~2.70mg·L^-1,位于自然区的S2瀑河含量最高;溶解性总磷（TDP）浓度在0.03~0.15mg·L^-1,靠近居民区的白沟引河含量最高.间隙水氨氮浓度在5.24~10.64mg·L^-1,是上覆水体的10倍,内源污染严重;硝氮浓度在0.36~0.79mg·L^-1;溶解性总氮浓度在5.36~12.02mg·L^-1,是上覆水体的5倍;溶解性总磷浓度在0.03~0.3mg·L^-1.应用综合污染指数法对水质进行评价发现间隙水污染程度远高于上覆水,各采样点呈现出严重污染状态.对NH₄⁺-N、TDN和TDP进行交换通量分析显示,NH₄⁺-N的扩散通量在1.71~7.43mg·（m²·d）^-1,作为保定市纳污河流的府河采样点内源氨氮向上覆水扩散速率最快;TDN的扩散通量除白沟引河较低,其余5个采样点均值达到9.11mg·（m²·d）^-1,夏季水体中溶解氧含量较低且沉积物-水界面TDN浓度差较大,导致沉积物中含氮营养盐在厌氧条件下大量释放到上覆水中,对水质造成严重污染;萍河采样点TDP的扩散通量是负值表示上覆水体的磷污染物向沉积物聚集的状态,剩余5个采样点的扩散通量范围在0.03~0.16mg·（m²·d）^-1,表现出磷营养盐向上覆水释放的状态.扩散通量显示内源污染物是上覆水污染物的重要来源,为有效治理入淀区水质,沉积物氮磷营养盐的清淤处理迫在眉睫.     

CaO2不同投加方式对底泥磷释放的抑制效果分析

利用CaO₂进行底泥修复,在实验室模拟条件下,研究了2种不同的CaO₂投加方式(混匀和覆盖)上覆水活性磷酸盐(SRP)的变化趋势,并通过底泥磷形态之间的转变来分析其不同效果的原因.结果表明,混匀条件和覆盖条件下上覆水的SRP浓度呈现2种不同的变化趋势,前者先降低后增加而后者则持续降低,平均释放速率分别为6.077 mg/(m²·d)和-0.879mg/(m²·d).底泥磷的分级提取实验结果表明,铁磷的不同变化趋势是CaO₂投加方式引起底泥磷释放不同效果的内在原因.     

岱海水体氮、磷时空分布特征及其差异性分析

通过2018~2019年调查数据及历史相关监测资料,分析了岱海上覆水中氮、磷时空分布特征及主要影响因素,并探讨了氮形态、磷形态的时空分布差异性.结果表明,岱海上覆水总氮和总磷常年处于较高水平,尤其是总氮浓度明显高于全国其他湖泊.岱海上覆水总氮浓度在3.29~4.99 mg·L^-1之间,平均值为（3.93±0.33） mg·L^-1;总磷浓度在0.063~0.163 mg·L^-1之间,平均值为（0.111±0.023） mg·L^-1.上覆水中总氮和总磷浓度在春季、夏季呈现湖心深水区明显高于周边,秋季呈自东向西递减的趋势,而在冬季则呈现南部浅水区高于北部区域的趋势.上覆水中氮和磷营养盐均以溶解态为主,溶解态总氮和溶解态总磷占总氮和总磷的比例高达86.62%和77.84%,且溶解态氮以硝态氮为主导、溶解态磷则以有机磷为主要形态.研究中发现,湖水浓缩和内源营养盐释放是造成水体高总氮和总磷的主要原因,建议结合工程措施进行内源治理和生态修复,以防止水质进一步恶化.     

宜兴市横山水库底泥内源污染及释放特征

为弄清宜兴市横山水库底泥内源污染及释放特征,对水库典型断面进行采样分析.结果表明,横山水库表层沉积物中的总氮、总磷和有机质的平均含量分别为2778 mg·kg^-1、899 mg·kg^-1和3.1%,内源污染严重,且水库下游沉积物的污染程度高于水库上游.磷形态分析结果表明,铁结合态磷（Fe-P）和铝结合磷（Al-P）是沉积物中的主要结合态磷,分别占总磷的质量分数为28%和39%.底泥活性磷（弱吸附态磷、有机磷以及铁磷之和）平均含量为255 mg·kg^-1,占总磷的质量分数为38%.底泥氮磷平均释放速率分别为18.0 mg·（m²·d）^-1和0.60 mg·（m²·d）^-1.相关性分析结果表明,沉积物有机质含量与磷酸根、氨氮、二价铁的扩散释放通量相关性显著（P<0.05）,说明沉积物中有机质的矿化可能是底泥氮磷释放的主要影响因素.     

动态水流条件下河流底泥污染物(COD_(Cr))释放研究

为了研究不同水深、流速等水动力条件对底泥中污染物释放强度的影响,以苏州河底泥为例,通过水槽试验,分析了动态水流条件下河流底泥中污染物释放及其对上覆水体水质的影响.结果表明,CODCr释放率随时间的增大而增大,但CODCr释放强度随时间的增大而减小.底泥中污染物释放率与水深和流速有关,在相同水深的条件下,底泥的释放率随着流速的增加而增大;在相同流速的条件下,底泥的释放率随着水深的增大而减小.在水深10cm、流速0.10m.s-1的动态水流条件下,底泥向上覆水体释放CODCr的释放强度与时间的关系为:C=1.06C0e-0.06t.     

覆盖条件下底泥微环境对内源磷释放的影响

底泥微环境对内源磷释放有重要的影响.本研究对比了2种不同的原位覆盖材料对底泥微环境的影响以及内源磷释放的控制效果,沉积物微环境以间隙水中NH₄⁺-N、Fe²⁺浓度和微生物活性来表示.结果表明,CaO₂改性材料（ACPM）覆盖条件下较锁磷剂（Phoslock^®）组NH₄⁺-N和Fe²⁺浓度均处于较低状态,微生物活性值FDA增加了42.57%,说明其微生物活性较高,也显示了ACPM覆盖下其氧化还原电位高于Phoslock^®,且底泥微环境处于好氧状态.与Phoslock^®组相比,ACPM组上覆水和间隙水中DIP浓度均较高,表明Phoslock^®对磷酸盐的吸附能力优于ACPM,也暗示了底泥微环境并不是磷吸附的唯一衡量标准.在内源磷固定过程中,2种覆盖材料均有利于内源磷的固定,Ca-P均显著增加.然而,具有氧化性的ACPM导致NH₄Cl-P增加,Fe/Al-P大量减少,促进了活性磷的释放,使得底泥中的磷向覆盖层迁移,有利于清洁底泥.     

沉水植物生长期对沉积物和上覆水之间磷迁移的影响

分别在春季培养黑藻(Hydrilla verticillata)和苦草(Vallisneria natans),在冬季培养菹草(Potamogeton crispus),跟踪监测在沉水植物影响下环境因子的变化,及上覆水和沉积物各形态磷的浓度变化,以探讨沉水植物对磷在沉积物和上覆水中迁移转化的规律.结果表明,不同季节实验条件下沉水植物均能不同程度降低上覆水中各形态磷的浓度.在植物生长期上覆水磷浓度保持在相对较低的水平,黑藻、苦草和菹草组上覆水中总磷(TP)的浓度分别保持在0.03～0.05、0.04～0.12和0.02～0.11 mg.L-1.沉水植物组沉积物中各形态磷的浓度均呈现不同程度的降低,黑藻、苦草和菹草组沉积物TP的含量最大降低幅度分别为35.34、60.67和25.92 mg.kg-1.植物组上覆水溶解氧(DO)、氧化还原电位(Eh)和pH均显著提高(DO 10.0～14.0mg.L-1;Eh 185～240 mV;pH 8.0～11.0),沉积物中Eh(-140～-23 mV)也明显提高,并使得沉积中pH保持在中性范围内(7.2～8.0).沉水植物通过提高上覆水中的DO、Eh和pH及沉积物Eh的方式影响上覆水和沉积物之间磷的迁移转化.     

海河沉积物中磷释放的模拟研究

在实验室条件下,分别对海河沉积物中磷的释放量与沉积物磷形态分布的关系及好氧/厌氧条件,pH,温度,外源磷含量,微生物活动等环境因素对其的影响进行了模拟研究. 结果表明,微生物作用是影响海河沉积物中磷释放量的主要因素;厌氧条件下,磷从沉积物向水体的释放量远高于好氧条件下沉积物磷的释放量;温度升高有利于沉积物中磷的释放;酸性和碱性条件下沉积物磷的释放量略高于中性条件下沉积物磷的释放量;当上覆水磷含量较高时,沉积物中的磷呈“负释放"状态. 研究还显示,沉积物中不同形态的磷含量与沉积物磷释放量有不同程度的相关性,其中可交换态磷(NH₄Cl-P)和可还原态磷(BD-P)含量与沉积物磷的释放量高度相关(R2分别为0.99和0.84).      

香溪河沉积物、间隙水的磷分布特征及释放通量估算

采集香溪河沿程5个样点不同季节、不同深度的沉积物,用Hedley分级方法分析磷形态及垂向变化特征,同时研究上覆水和间隙水理化性质对沉积物中磷释放的影响.香溪河上覆水及间隙水pH值范围为4.72~8.55,夏季呈弱酸性,秋季、冬季及次年春季pH值呈弱碱性;沉积物处于较强还原性环境;上覆水及间隙水总磷质量浓度(TP)年变化范围为0.02~0.48mg·L~(-1),沉积物TP含量为0.48~1.45 g·kg~(-1);沉积物中磷形态的含量为HCl-P(HCl提取态)Res-P(残余磷)NaOH-P(NaOH提取态磷)NaHCO_3-P(NaHCO_3提取态磷)H_2O-P(水提取态磷).沉积物-上覆水体交界面还原性环境有利于沉积物中磷向上覆水中释放;春季水体的弱碱性、夏季的弱酸性有利于沉积物向上覆水释磷,从而增加了上覆水体富营养化的风险;间隙水TP与沉积物TP含量密切相关;5个样点中有4个样点的PO_4~(3-)-P由间隙水向上覆水扩散,释放通量为0.01~0.04mg·(m~2·d)~(-1).沉积物是底层水体营养盐的重要来源.     

扰动强度对太湖沉积物中磷释放及其形态转化的影响

通过室内试验模拟了太湖沉积物在不同扰动强度下的悬浮过程,研究了沉积物扰动强度对磷释放及其形态转化的影响.结果表明,较高扰动强度下(相当于太湖风速12 m.s-1),水体中不同形态磷(总磷、颗粒态磷、溶解性总磷)含量均高于较低扰动强度(相当于太湖风速8 m.s-1).其中,两者分别扰动1h后,总磷和颗粒态磷分别达到0.950 mg.L-1、0.384 mg.L-1和0.882 mg.L-1、0.328 mg.L-1,该水平保持到试验结束.然而,溶解性总磷则呈逐渐降低的趋势.这主要归因于悬浮物的吸附和微生物的快速利用.较高和较低扰动强度下,悬浮物上总磷(Tot-P)分别增加了10 mg.kg-1(平均值)和60 mg.kg-1(平均值).较高扰动强度下铁铝结合态磷的变化恰好说明了形态磷间存在转化趋势.因为铁铝结合态磷增加了85.7 mg.kg-1(平均值),明显高于Tot-P的实测值(10 mg.kg-1,平均值)和理论值(27 mg.kg-1,平均值),说明有其它形态磷转化成铁铝结合态磷.弱吸附态磷和钙结合态磷含量的降低正说明这一点.这显示在扰动状态下,不同形态磷之间至少发生了以水为媒介的间接性转化.     

巢湖表层沉积物磷的空间分布差异性研究

通过对巢湖表层沉积物磷形态、有机质及粒径分布特征分析,与沉积物总磷历史数据进行对比,结合不同形态磷的剖面变化,探讨了内源磷释放风险.结果表明,巢湖表层沉积物TP自西向东呈递减趋势,平均含量为790 mg.kg-1,比20世纪80年代平均增加了55%,其中东半湖增加211 mg.kg-1、西半湖增加386 mg.kg-1.表层沉积物磷形态含量和分布有较大差别:铁铝结合磷(NaOH-Pi)和活性有机磷(NaOH-Po)含量占TP含量的42%,分别介于55～648 mg.kg-1和27～468 mg.kg-1范围,西半湖平均含量分别为331 mg.kg-1和225 mg.kg-1显著高于东半湖(147 mg.kg-1和91 mg.kg-1,P<0.01);相对而言,钙镁结合磷(Ca-P)和惰性磷(Res-P)含量在东西部湖区没有显著差别,分别占TP含量的18%和40%.沉积物TP含量随深度减少而增加,西半湖增加量高于东半湖,各种磷形态中NaOH-Pi和NaOH-Po的垂直变化规律与TP相似,是沉积物磷增加的主要形态.西半湖高活性磷、高有机质和多砂质粉砂的特征共同作用极大增加了沉积物中磷向上覆水中释放的风险.     

太湖水质时空分布特征及内源释放规律研究

将太湖 2 0 0 1～ 2 0 0 2年的水质监测数据与空间数据相结合 ,采用基于因子分析的主成分分析方法将太湖的水质参数概括为 5个主成分 ,提取并反证了湖泊水质各个主成分的科学内涵 ,分别为 :水体营养指数 (F1)、富营养化指数 (F2 )、水体溶解氧指数 (F3 )、水体色度指数 (F4)和水体酸碱指数 (F5 ) ;研究了各主成分的空间分布特征和随时间的变化规律 .在室内环形水槽内模拟了水动力条件下太湖底泥的起动规律 ,得到了太湖底泥在 3种不同起动标准 (个别动、少量动、普遍动 )下的起动流速 ,并利用泥沙起动的理论模型给予了验证 ,最后得出太湖底泥在 3种不同起动标准下的起动流速分别为 :3 7.9cm·s- 1 ,46 7cm·s- 1 ,5 9 8cm·s- 1 .通过考察上覆水中TN、TP浓度的变化 ,建立了底泥中TN、TP释放率与水体流速的定量化关系 .并将太湖水量水质的同步监测资料应用在数学模型中 ,解决了以往模型中底泥释放率取为常数的不足 ,取得了较好的效果     

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.     

长江河口水库沉积物磷形态、吸附和释放特性

为了对长江河口青草沙水库沉积物磷形态分布、磷吸附特性和磷释放特性进行分析,2011年4月~2012年1月对沉积物进行实地调查分析.磷形态分析结果表明沉积物总磷含量范围为535.07~910.9 mg·kg-1,以无机磷为主,有机磷含量相对较低.无机磷主要以钙结合态的磷存在,钙结合态磷占总磷的75.57%.磷吸附特性结果表明沉积物磷的等温吸附特征符合修正的Langmuir模型,沉积物磷的最大吸附量为9.78~39.84 mg·kg-1,沉积物-水界面平衡浓度EPC0(equilibrium phosphorus concentration)范围为0.024~0.12 mg·L-1,均高于上覆水体中相应的磷含量,因此,沉积物有向上覆水体释放磷的趋势.磷的释放特性结果表明沉积物最大释放量为11.03 mg·kg-1,在6 h左右达到最大值.沉积物磷释放量来自沉积物的铁/锰结合态的磷、钙结合态磷和有机磷,其中,铁/锰结合态磷和沉积物释放量呈相关性(P0.01).总体上,青草沙水库沉积物呈现释放状态,影响水库水体磷含量.     

沉积物参与下氮磷脉冲式输入对太湖水体营养盐浓度和藻类生长的影响

湖泊沉积物既是氮磷等营养物质的储存库,也是水体营养盐的二次污染源,可以缓冲水体氮磷浓度变化,进而影响水体营养盐的生物可利用性和藻类生长.本文以太湖梅梁湾为研究对象,通过模拟实验研究沉积物参与下外源氮磷脉冲式输入对水体营养盐浓度和藻类生长的影响,并阐明氮磷在沉积物、水和藻类间的迁移转化及再分配过程.结果表明,当以0.30 mg·(L·d)~(-1)的速率脉冲式输入氮时,实验组(有沉积物)水体氮浓度远低于相应的对照组(无沉积物),沉积物参与下水体氮约以0.144～0.156 mg·(L·d)~(-1)的速率脱除,根据单位面积估算水体脱氮速率约为40.793～44.193 mg·(m~2·d)~(-1),脱氮量约占外源氮的48%～52%;而相应对照组水体约以0.021～0.039 mg·(L·d)~(-1)的速率脱氮,脱氮量仅占外源氮的7%～13%,可见沉积物-水界面作为浅水湖泊反硝化等脱氮过程的主要场所,对减轻湖泊氮负荷具有重要贡献.当以0.015 mg·(L·d)~(-1)的速率脉冲式输入磷时,沉积物表现出明显的"汇"效应,约52%～58%外源磷以2.210～2.422 mg·(m~2·d)~(-1)的速率汇入沉积物,其余约23%～26%外源磷被藻类吸收,约20%～22%则以溶解态存在水体,可见沉积物的参与能有效地缓冲水体磷浓度对外源磷的响应.无外源输入时,沉积物充当磷源,以约0.310～0.468 mg·(m~2·d)~(-1)的速率释放磷供给藻类生长.薄膜梯度扩散技术(ZrO-Chelex DGT)原位高分辨分析显示,沉积物间隙水中有效态磷浓度远高于上覆水,并与二价铁显著相关,表明受铁结合态磷的影响,沉积物-水界面氧化还原状况发生改变会造成内源磷的大量释放.总的说来,在外源得到有效控制时,沉积物中的磷可以缓慢释放进入上覆水中并供给藻类生长,延滞水体对外源控制的响应.因此,在湖泊蓝藻水华治理时,氮磷协调治理可以起到更快的治理效果.