扰动强度对钝化剂抑制滇池沉积物磷释放的影响

选取滇池福保湾表层沉积物,以聚合氯化铝为钝化剂,研究了扰动强度对钝化剂抑制沉积物中磷释放的影响.结果表明,当扰动强度低于一定范围时,聚合氯化铝对沉积物中的磷有抑制作用,当转速为0,60,120r/min时,对应的水中磷浓度分别为初始值的62.5%,71.7%和83.4%;当转速达到240r/min时,沉积物会向水中释放大量磷,钝化作用完全被破坏,水中磷浓度为初始值的3.3倍.此外,在转速低于120r/min时,磷形态主要是以无机磷(DIP)为主的溶解性磷(DTP),而转速达到240r/min时,水中DTP/TP30%,DIP/DTP40%,即磷形态主要为不溶性磷,溶解性磷中以有机磷(DOP)为主.     

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.     

沉积物扰动频率对悬浮物中形态磷数量分布的影响

实验模拟了沉积物在不同扰动频率条件下的悬浮过程,研究了悬浮物中不同形态磷的数量分布规律,并且探讨了形态磷数量分布对生物有效磷(BAP)的影响。结果表明,扰动作用下上覆水中溶解性磷酸盐(DIP)含量低于对照试验,与较小频率(0.015 mg/L)相比,较大扰动频率下DIP平衡浓度(0.011 mg/L)略低。弱吸附态磷(NH4Cl-P)含量降低,铁铝结合态磷(Fe/Al-P)和钙结合态磷(HCl-P)则有所增加,但是容易释放的非闭蓄态Fe/Al-P(藻类可利用磷)则有所降低。随着扰动时间延长,藻类可利用态磷(AAP)占Fe/Al-P的百分比逐渐降低。试验结束,该值分别降至39.52%(扰动频率较小)和27.68%(扰动频率较大)。说明闭蓄态Fe/Al-P含量有所增加。基于Fe/Al-P的迁移活性,采用NH4Cl-P与AAP估算BAP是合理的。扰动作用下,BAP占Tot-P的百分比逐渐降低,试验结束,BAP占Tot-P的百分比分别降至36.71%(扰动频率较小)和29.67%(扰动频率较大)。     

温度对钝化剂抑制滇池底泥磷释放的影响

采用硫酸铝和聚铝2种钝化药剂研究温度对滇池重污染底泥磷释放的影响.结果表明,温度每升高10℃,底泥TP释放增量为1.22%～38.69%,DTp释放增量为4.79%～76.82%,在25～35℃,底泥内源磷释放量增量最大.随着温度的升高底泥内源磷释放量增加的原因在于:一方面随着环境温度的升高,间隙水耗氧量增多,加速了Fe3 →Fe2 转化,促使沉积物中铁结合态磷释放;另一方面微生物活动可使沉积物中有机态磷转化成无机态磷酸盐而得以释放.投加钝化剂对沉积物的内源磷释放的抑制和上覆水中含磷颗粒的捕捉有显著效果.在25℃以下时,聚铝的抑制效果优于硫酸铝,在5、15和25℃对沉积物内源磷的抑制率聚铝比硫酸铝分别高出0.49%、1.32%和1.03%;随着温度升高到35℃,聚铝控磷的稳定性降低,抑制效果减弱,硫酸铝的控制效果反而较聚铝高2.25%.聚铝组底泥的温度平均比硫酸铝组底泥的温度低2～3℃.     

扰动对湖泊沉积物磷释放的模拟试验研究

为研究风浪扰动对城市河道型湖泊沉积物磷释放的影响,该文以西安市雁鸣湖沉积物为研究对象,进行了室内振荡器模拟风浪的试验。试验结果表明,水体中各形态磷（TP、DTP、DOP、PP、SRP）含量总体趋势均随扰动频率的增大而增加,随扰动持续时间而减少,变化趋势最明显的是TP和PP含量。上覆水中PP含量最多,占磷总量的57.1%～93.9%,SRP含量最少,仅占1.5%～4.9%,PP占TP的百分比随着振荡频率的增大而增加,相反,DTP和DOP占比均随振荡频率的增大而减少,SRP占TP的百分比随着振荡频率的增大没有明显的变化趋势。此外,扰动频率越大,TP和PP的吸附/解吸达到平衡所用的时间越长,而对其他3种溶解态磷的吸附/解吸平衡时间影响较小。     

低温下不同钝化剂抑制底泥磷释放的性能研究

对比研究了5℃水温条件下,3种钝化剂(锁磷剂、硫酸铝和聚铝)抑制滇池重污染底泥磷释放效果的影响。滇池冬季水温在5℃上下浮动,因此5℃部分代表滇池冬季水温条件。结果表明,随着时间的推移,上覆水磷浓度增加,底泥磷释放速度减缓。3种钝化剂中,锁磷剂在抑制沉积物磷释放,及捕捉上覆水中含磷颗粒方面,较硫酸铝、聚铝表现出更优的效果:锁磷剂对TP/DTP释放抑制率比硫酸铝高16.74%,16.93%,比聚铝高9.17%,6.43%。主要原因是:锁磷剂中含有镧化物,可与磷酸根生成溶解度极低的磷酸镧沉淀;且其十分稳定,可使磷长期被钝化于沉淀底泥中,不产生二次释放。差异性分析表明,硫酸铝、聚铝和锁磷剂对TP及DTP释放抑制效果没有差异(P0.05)。经济比较分析:在同等工程量的前提下,达到相同的沉积物磷释放抑制效果锁磷剂经济效益最佳,锁磷剂所需费用为硫酸铝的71.74%,为聚铝的44.44%。     

太湖沉积物磷形态及pH值对磷释放的影响

对太湖不同营养水平和不同特征的 4 种沉积物的总磷、磷形态、粒径组成、化学组成进行了分析,模拟研究了不同 pH 值对上覆水体中总溶解性磷和溶解性活性磷含量的影响.结果表明,太湖沉积物样品总磷含量在 336.1～3408.01mg/kg,属于中富营养化到极富营养化水平.pH 值是影响磷释放的重要因素,碱性条件下,促进NaOH-P 的释放;酸性条件下,促进 HCl-P的释放.严重富营养化湖区沉积物的磷主要由无机磷组成,其中主要是 NaOH-P,该区中 pH值增加会导致磷释放量的大幅度增加,而 pH值下降对磷释放量的影响较小.中富营养化湖区沉积物的无机磷组成中,部分湖区 NaOH-P 含量高,部分湖区 HCl-P 含量高,所以该区中 pH 值变化对沉积物磷释放的影响,由于 NaOH-P 和HCl-P 含量不同而存在差异,NaOH-P含量较高,pH值增加会导致磷释放量的大幅度增加;HCl-P 含量较高,pH值下降会导致磷释放量的大幅度增加.     

沉积物扰动持续时间对悬浮物中磷形态数量分布的影响

为了探讨沉积物扰动时间(分别扰动10 min和9 h)对悬浮物中形态磷转化的影响,以太湖月亮湾沉积物和上覆水为对象,开展室内模拟试验,分析悬浮物中不同形态磷间的转化过程.结果表明,扰动时间越长,上覆水溶解性总磷(DTP)含量越高.对照试验中,上覆水中DTP含量远高于扰动试验.磷形态分析表明,随着试验时间的延长,扰动作用下(10 min,9 h),铁铝结合态磷(Fe/Al-P)占总磷(Tot-P)的质量分数逐渐降低,第10 d分别降至42.5%(10 min)和38.1%(9 h).试验结束,则有所升高.相反,钙结合态磷(HCl-P)占Tot-P的质量分数则在第10 d分别达到最大(48.9%,10 min)和(53.7%,9 h).这说明沉积物扰动促进了悬浮物中易释放态磷向难释放态磷的转化.     

沉积物中磷负荷及其释放对水质的影响

以华东师范大学校河为研究对象，通过野调研与室内模拟实验相结合，研究了校河沉积物中磷负荷量，释放量与释放速度以及温度和水体扰动对其影响，并探讨了沉积物中磷释放对校河水质的影响，为校河的富营养化防治提供科学依据。     

光照对湖泊沉积物磷释放及磷形态变化的影响研究

将采自太湖的沉积物移至实验室内进行磷释放模拟实验.通过对水-沉积物界面在不同照度下的磷释放趋势研究发现,照度与水-沉积物界面的磷释放量有明显的负相关性.而藻类计数的结果表明,照度与底栖藻类生物量存在正相关性.由此可以推断,光照对沉积物磷释放的影响主要表现为受照度控制生长的底栖藻类吸收沉积物中释放的磷,阻挡其进入上覆水中.不同照度下pH变化的研究结果表明,pH的升高趋势随照度的增强而升高,稳定后的水体偏碱性.通过对在不同照度下沉积物中总磷及磷形态变化规律研究发现沉积物中总磷减少量表现为无光＞中照度＞高照度;沉积物中磷出现无机态减少,有机态增加的现象;照度越高,沉积物中NaOH-P(Fe(Al)-P)减少量与HCl-P(Ca-P)减少量的比例越大.     

Effects of bacteria on nitrogen and phosphorus release from river sediment

To better understand the mechanisms of eutrophication,we addressed the microbial processes that influence many key aspects of water-sediment systems.In this study,a large column experiment was conducted for 30 d.Along the column,solution samples were collected at different locations at different time.The samples were analyzed for physical,chemical,and biological properties of the sediment and oveflying water.The results showed that the amount of nitrogen transforming bacteria was higher than than that of phosphorous bacteria.The amount of nitrogen transforming bacteria was in the orderammonitier＞denitrifying bacteria＞nitrobacteria and nitrosomonas.Principal component analysis indicared that the three main factors accounted for more than 90%overall contributions for bacterium growth,which represented nutrition,organics and oxygen,and pH and redox potential(Eh)of the environment.Corresponding to the bacteria,the concentrations of nitrogen in the system was in the orderammonia(NH4 -N)＞nitrate(NO3--N)＞nitrite(NO2--N),The fluxes of N and P clearly showed a temporal release and adsorption processes in the water-sediment system.The large magnitude of N fluxes suggested that N might act as an important contamination source for the water quality.However,P exchange between the sediment and overlying water was less intensive during the experiment.     

底泥扰动对上覆水中磷形态分布的影响

通过室内试验模拟底泥受持续和间歇扰动的过程.探讨了扰动作用对上覆水中不同形态磷分布的影响.结果表明,持续扰动和间歇扰动显著促进了上覆水中的溶解态磷向底泥迁移.持续扰动与间歇扰动作用下,上覆水中溶解性无机磷(DIP)分别在第6h和第24h达到平衡状态,为0.014mg.L-1和0.015mg.L-1.显著低于对照试验(0.04mg.L-1);而溶解性总磷(DTP)则在第6h和第48h达到平衡状态,为0.047mg·L-1和0.045mg.L-1,显著低于对照试验(0.065mg.L-1).持续扰动促进了颗粒态磷(PC)的释放,扰动6h后,PP达到最大值(9.18mg·L-1).随后下降.第24h后,PP稳定在2.18mg·L-1左右;而间歇扰动作用下,第2h,PP达到最大值(2mg·L-1),随后下降,第96h后,PP稳定在0.093mg·L-1左右.扰动作用下,TP的变化规律与PP一致.与初始状态相比,持续扰动和间歇扰动作用下,DIP/DTP、DIP/TP、DTP/TP显著下降,而上述该值在对照试验中则基本保持不变,说明扰动导致的底泥再悬浮有利于降低上覆水中溶解态磷的含量.     

紊流作用下泥沙释放磷的试验及数值模拟

为研究水体紊动对泥沙释放污染物的影响,引入近似均匀紊流模拟装置,开展不同强度紊动作用下泥沙运动释放磷动态过程及基本规律的试验,研究表明:紊动扩散作用对泥沙解吸释放磷有着十分重要的影响,紊动较弱时,泥沙尚未起动,床面泥沙颗粒吸附的磷元素解吸至孔隙水中,在垂向紊动扩散作用下输送至上覆水中,将使得上覆水中溶解态磷浓度增大;紊动作用较强时,泥沙逐渐悬扬至水体中,悬浮泥沙颗粒吸附的磷元素直接解吸至上覆水中,泥沙浓度越高,溶解态磷含量增长速率越大,达到平衡的时间越短.通过耦合紊流模型、水流泥沙数学模型、污染物对流扩散模型和Langmuir吸附动力学方程建立了紊动作用下泥沙释放磷的垂向一维数学模型,针对试验条件进行数值模拟,模拟结果与试验数据吻合较好,平均相对误差低于10%,可为模拟天然水体中泥沙悬浮释放磷的时空演化提供参考.     

改性凹凸棒土覆盖抑制底泥磷释放的影响和效果

采用等温吸附实验和动力学实验,考察了改性凹土对磷酸盐的吸附特性.研究了无覆盖层、沙土覆盖和改性凹土覆盖对底泥总磷释放的抑制效果,并分析了不同覆盖层厚度、温度和粒径等因素对改性凹土抑制底泥总磷释放的影响.研究结果表明：Freundlich方程式能较好地描述改性凹土对磷酸盐的等温吸附行为,可决系数R2在0.98以上;改性凹...     

凹凸棒黏土覆盖对沉积物磷赋存形态的影响

通过实验室模拟实验,研究了800℃热处理凹凸棒黏土覆盖对沉积物中磷的赋存形态影响,采用连续化学提取法和31P核磁共振(31P NMR)分析了覆盖过程中磷的形态变化,并借助扫描电镜能谱仪(SEM-EDS)对磷的形态转化机理进行初步探讨.结果表明,热处理凹凸棒黏土覆盖使沉积物表层中的活性磷平均含量从308.6mg/kg降低到241.1mg/kg,钙磷的平均含量从204.9mg/kg 增加到257.3mg/kg. 31P NMR分析发现,黏土覆盖使有机磷中的DNA-P、焦磷酸盐和单脂磷的含量分别减少47.0%、36.8%和31.3%.扫描电镜能谱分析发现,沉积物表层附着的白色絮状物质主要为钙结合态磷.以上分析初步表明,磷形态转化机制是由于材料中具有较高的活性钙含量,竞争吸附沉积物中的活性磷,材料覆盖沉积物表层后改变了沉积物界面环境,促进了表层沉积物的活性磷向钙结合态磷(Ca-P)转化.     

杭州西湖底泥释磷的初步研究

为了探讨杭州西湖底泥的释磷状况,通过对钱塘江引水前后西湖水体中总磷浓度的测定,根据物质平衡原则,求得西湖底泥平均释磷速率为3.49mg/m²·d,全湖年释磷量达7.22t。此外用实验室模拟法对底泥释磷的影响因素进行研究,结果表明,温度、pH值和扰动均能不同程度地对底泥释磷产生作用,其中尤以pH值的改变和扰动影响较大;结果还显示,微生物在底泥释磷过程中具有重要的作用。     

巢湖底泥磷的释放模拟实验研究

在实验室条件下，模拟了DO控制、pH值调节、温度调节、水动力条件等，进行了底泥释磷实验。实验表明：（1）厌氧条件下，底泥中的磷向水体释放，且释放强度随pH值的升高而升高。好氧条件下，底泥非但没有向水体释放磷，反而从水体中吸附磷，呈“负释放”状态；且pH值越低，“负释放强度”越大。（2）温度升高有利于底泥中磷的释放，最大释放强度随温度的升高而提前。（3）搅动条件下的底泥磷释放量大于静置条件下的底泥磷释放量。（4）微生物对磷释放有明显的影响。从本次模拟实验结果看，体系温度升高、减少溶解氧、提高pH以及施以水动力作用，均可使底泥中的磷释放量增加，在常温（25℃）、厌氧、pH=7.5条件下，底泥中磷向水体的释放量将增加17％左右。     

基于沉积物磷释放的WASP水质模型改进研究

沉积物释放是水体磷污染的重要来源之一.鉴于一般水质模型对沉积物释放项的模拟过于简单,无法充分体现实际河道污染物迁移转化等情况.本研究通过静态和动态相结合的室内沉积物释放模拟实验探讨不同水动力条件下磷释放规律,以此修正现有的水质模型,使沉积物在不同水动力条件下的释放项对河道水质的影响在模型中得到体现,并将其应用于太湖苕溪入湖口的水质模拟中.研究结果表明,在不同水动力条件下,沉积物释放速率与流速呈现指数增长关系.而采用动态底泥释放修正后的水质模拟效果要比采用模型默认值的水质模拟效果好,从而验证了改进模型的合理性,也表明水动力对沉积物释放的影响是水质模拟中不可忽略的因素.