小兴凯湖表层底泥磷吸附容量及潜在释放风险

利用沉积物磷吸附指数(PSI)和磷吸附饱和度(DPS)研究了小兴凯湖表层沉积物的磷吸附容量,分析了沉积物中磷的吸附饱和度(DPS)与其他指标的相关关系,并讨论了不同采样点湖泊沉积物中磷的潜在释放风险.结果表明:13个采样点的表层沉积物的PSI为9.78~197.53(mg?L)/(100g?μmol),平均值为59.77(mg?L)/(100g?μmol);DPS为9.95%~24.47%,平均值为15.41%.PSI与草酸铵提取的磷(Pox)极显著正相关,与草酸铵提取的铁、铝(Feox,Alox)显著正相关,草酸铵提取的铁是影响PSI的主导因素;DPS主要受沉积物中原有吸附态磷的影响.此外,磷释放风险指数(ERI)8.99%~129.94%的计算结果表明:小兴凯湖表层沉积物中磷释放诱发富营养化的风险处于高度风险范围,其中,受农业面源污染影响较大的北岸区域相比其他区域发生富营养化的风险更高.     

海州湾表层沉积物磷的吸附容量及潜在释放风险

利用磷吸附指数（PSI）、磷吸附饱和度（DPS）和磷释放风险指数（ERI）研究了2016年10月和2017年5月海州湾表层沉积物的磷吸附容量及潜在释放风险.结果显示,2016年秋季PSI变化范围为99.58~199.39[mgP/（100g）]/[μmol/L],DPS变化范围为23.118%~34.289%;2017年夏季PSI变化范围是130.29~198.57[mgP/（100g）]/[μmol/L],DPS变化范围为25.545%~42.135%,两次调查中PSI和DPS均表现出相反的平面分布趋势.PSI和Al_ox、Fe_ox呈显著正相关,说明Fe_ox和Al_ox是影响海州湾表层沉积物吸附磷的主要因素,且Fe_ox占主导作用;DPS与Al_ox和Fe_ox分别表现出了显著负相关性和极显著负相关性,说明Al_ox和Fe_ox含量的增大会降低表层沉积物的磷吸附饱和度.2016年10月磷释放风险指数（ERI）的变化范围为11.59%~34.18%,2017年5月磷释放风险指数（ERI）的变化范围为12.86%~32.34%,从2次调查结果整体来看,海州湾表层沉积物的磷释放风险为中度风险.     

不同水源补给情形的溪流沟渠沉积物磷形态及释放风险分析

2015年5~12月,在合肥地区3条分别以城市污水厂尾水、食品加工废水和农业排水-地下水渗流为主要补给水源的溪流沟渠上,按季节采集表层沉积物样,分析沉积物磷赋存形态;通过磷吸附指数(PSI)、磷吸附饱和度(DPS)和磷释放风险指数(ERI)计算,评估溪流沟渠沉积物的磷潜在释放风险,并以非参数检验方法,对3条溪流沟渠开展差异性分析.结果表明:1关镇河支渠和陶冲小溪流水体磷素污染严重,3条溪流沟渠磷污染程度排序为:关镇河支渠陶冲小溪流磨店小溪流,其中关镇河支渠沉积物TP平均含量为1 376.95 mg·kg-1,分别是磨店小溪流和陶冲小溪流的2.94和1.91倍;2 3条溪流沟渠沉积物中各形态磷含量差异显著,且在含量高低排序方面存在一定差异性;3 3条溪流沉积物的PSI值季节性变化特征明显,而且每条溪流沟渠所有采样点变化规律基本一致,即总体上都表现出秋季最高,冬季次之,春、夏季基本相当且相对最低的变化特征;4由PSI、DPS及ERI评估得到的磷释放风险特征基本一致,相应的磷释放风险高低排序为:关镇河支渠陶冲小溪流磨店小溪流;5差异性分析表明,3条溪流沟渠几乎在所有指标上存在显著的差异性.     

沉积物磷形态空间分布特征及释放风险评估——以沱江流域为例

为阐明沉积物磷赋存形态的空间分布特征及潜在释放风险,提供更准确合适的风险评估指标, 分析了沱江干流及其支流12个样点表层沉积物的磷赋存形态,测定了水溶性磷(WSP)及磷平衡浓度(EPC0),计算沉积物磷吸附指数(PSI)、磷吸附饱和度(DPS)及其衍生的磷释放风险指数(ERI).结果表明,沉积物5种形态磷含量顺序为:铁/铝结合磷(CDB-P,60.63%)>钙磷(Ca-P,30.84%)>有机磷(OP,3.92%)>亚铁磷(Fe(Ⅱ)-P,3.48%)>松散态磷(Loosely-P,1.13%).CDB-P是沉积物磷的主要存在形态(0.468~2.287mg/g),由上游至下游逐渐降低,这主要与上游工业污染有关.DPS、EPC0和PSI在空间分布上均呈现由上游至下游逐渐增大的趋势,变化范围分别为44.28%~80.39%、0.012~0.084mg/L和0.153~1.526L/g;上游大部分采样点ERI均超过了25%;各指标综合表明:上游存在较高的磷释放风险.回归分析与相关性表明,EPC0与上覆水磷、CDB-P、OP、有机质(OM)以及粒径均呈极显著相关性,且相关性远高于其他指标(ERI,DPS,PSI,WSP).因此,EPC0是评估沱江流域沉积物磷释放风险潜力更准确高效的指标,Fe/Al含量、粒径的增加以及有机质的减少会增加磷释放风险,因此应控制工业污染以及农业面源污染的输入.     

青菱湖沉积物磷形态垂直分布及释放风险评估

为揭示富营养化湖泊不同深度沉积物各形态磷释放潜能及磷释放风险,该文以武汉市青菱湖为研究对象,系统分析了沉积物有机质、微生物胞外酶、磷形态、磷吸附行为以及磷吸附指数的垂直分布特征。结果表明,铁结合态磷(Fe(OOH)～P)和钙结合态磷(CaCO₃～P)是青菱湖沉积物主要的磷形态。青菱湖沉积物Fe(OOH)～P、CaCO₃～P和热碱可提取有机磷均具有磷释放潜能,且微生物及其胞外酶在其释放过程中起着重要作用。表层沉积物磷释放风险较大,而深层沉积物(10～15 cm及更深层)对磷缓冲能力更强,磷释放风险更小。青菱湖南部湖区采样点表层沉积物磷释放风险指数(ERI)分别为20.66%和26.57%,而北部湖区采样点表层沉积物ERI分别为35.61%、111.22%、325.96%。     

贵州草海沉积物磷形态分布及释放风险分析

以草海湖区表层沉积物为研究对象,采用Hupfer改进后的化学连续提取法分析20个采样点沉积物中磷形态特征,通过不同磷吸附释放风险指数评估草海的潜在生态风险,并探讨影响磷形态和吸附释放的因素.结果表明,草海湖区表层沉积物总磷（TP）含量为780.95~1229.42 mg·kg^-1,存在轻度污染;磷形态含量分布表现为NaOH-NRP＞Res-P＞HCl-P＞BD-P＞NaOH-SRP＞NH₄Cl-P,TP与HCl-P、BD-P和NaOH-NRP均呈显著正相关（p＜0.001）.草海沉积物生物有效磷（BAP）含量为486.71~812.86 mg·kg^-1,占TP的59.18%~69.38%,内源磷负荷相对较大.沉积物磷吸附释放相关指数的变化范围分别为：磷吸附平衡浓度（EPC₀）：0.001~0.839 mg·L^-1（明显高于上覆水SRP）;磷吸附指数（PSI）：35.47~159.40 （mg·L）·（100 g·μmol）^-1;磷吸附饱和度（DPS）：3.64%~16.51%;磷释放风险指数（ERI）：3.03%~39.57%.草海沉积物磷释放风险存在显著的空间异质性,以较低释放风险为主,县城-西海码头区域为高释放风险区域.主成分分析（PCA）和冗余分析（RDA）显示：草海湖区表层沉积物各形态磷受理化性质、酶活性影响,其中Zn、Cd、Pb、中性磷酸酶（NP）、碱性磷酸酶（AKP）、总氮（TN）影响比重较大;Fe_ox、Al_ox,NH₄Cl-P、BD-P和过氧化氢酶（CAT）与草海沉积物磷的吸附释放指数均显著相关.总体来看,草海自身的生态环境和周边的人类活动是显著影响沉积物中磷形态及磷吸附释放的主要因素.     

环渤海芦苇湿地磷的吸附容量及释放风险评估

滨海湿地地处陆海交汇的关键带,是磷的"汇"、"源"和"转化器",在全球磷循环过程中扮演着十分重要的角色,其对水体磷素的截留能力日益受到关注.本文以环渤海地区芦苇湿地沉积物为研究对象,利用批处理实验研究了湿地磷的吸附容量和释放风险.结果表明,湿地沉积物磷的最大吸附容量（Q_max）为693.7~2117.2 mg·kg^-1,平均值为1468.6 mg·kg^-1,Q_max的大小顺序为七里海湿地 > 北大港湿地 > 南大港湿地 > 辽河三角洲湿地 > 寿光滨海湿地 > 黄河三角洲湿地.环渤海湿地沉积物磷吸附主要受Ca、Mg和TOC含量的影响.环渤海湿地磷吸附饱和度（DPS）和释放风险指数（ERI）分别为0.28%~4.50%和0.53%~10.10%,结果表明除寿光滨海湿地磷释放风险为中度风险外,其它湿地磷释放风险较低.总之,环渤海地区芦苇湿地沉积物具有较强磷吸附能力,沉积物为水体磷的"汇",沉积物释磷风险较低.建议在环渤海污染治理过程中充分发挥滨海湿地对磷的净化拦截作用,以降低陆源污染对近海水环境的影响.     

洱海表层沉积物吸附磷特征

试验研究了洱海表层沉积物吸附磷动力学与等温吸附过程,探讨了总有机质与总钙对沉积物吸附磷参数的影响. 结果表明:①洱海表层沉积物对磷的吸附动力学过程均可分为2个阶段,即快速吸附阶段和慢速吸附阶段. 快速吸附阶段主要发生在0～0.5 h内,而慢速吸附阶段主要发生在0.5～5 h,所有沉积物均在5 h内基本达到吸附平衡. ②不同采样点沉积物对磷的Q_max(最大吸附容量,为904.60～1 420.34 mg/kg)及MBC(最大缓冲容量,为477.33～2 300.95 L/kg)均以西岸沉积物明显高于东岸,但其EPC₀(吸附-解吸平衡浓度,为0.015～0.068 mg/L)则相反. ③沉积物总有机质和总钙含量与其Q_max和V_max(最大吸附速率)呈显著正相关,但与EPC₀呈显著负相关. ④洱海表层沉积物吸附磷参数V_max和Q_max明显高于长江中下游浅水湖泊沉积物,而参数EPC₀较低. 因此,洱海沉积物释放风险较大但现今释放量较小,与洱海沉积物总有机质和总钙含量较高有关.      

三峡水库主要支流沉积物的磷吸附/释放特性

以三峡水库主要支流寸滩、小江、大宁和香溪表层沉积物为对象,通过连续提取法分析4种沉积物磷的赋存形态,模拟研究了pH和温度对不同沉积物磷吸附/释放的影响.结果表明,寸滩、小江、大宁和香溪表层沉积物磷赋存形态均以无机磷为主(占总磷含量的59.29%～78.82%),其中钙结合态磷(Ca-P)含量大于铁/铝结合态磷(Fe/Al-P).上覆水pH值对沉积物磷释放有明显的影响,中性条件下磷释放量最低,酸性条件下由于占优势的Ca-P大量溶解导致磷释放量大于碱性条件,因此,水体酸化易增加三峡主要支流(寸滩、小江、大宁和香溪)的磷释放风险.pH值变化亦明显影响沉积物对于磷的吸附,pH在6～8范围内,4种沉积物对于磷的吸附量保持在较高的水平,吸附量从大到小的顺序为:小江大宁寸滩香溪.偏酸性条件(pH6)下过多的H 与固体表面竞争溶解态活性磷(SRP);偏碱性条件(pH>8)下大量的OH->与SRP竞争沉积物表面的吸附位,故这-pH值范围内(pH<6或pH>8)磷的吸附量明显减少.磷在4种沉积物上的吸附为吸热过程,不同温度下(278K、293K、303K)沉积物对P的吸附均符合修正后的Langmuir模型,标准吸附热为18.92～46.63 kJ·mol-1其中,磷从水体分配到大宁河沉积物中的标准吸附热最大.     

采用连续分级提取法研究沉积物中磷的化学形态

沉积物中磷的潜在释放很大程度上取决于有机磷和无机磷的组分和分布. 为研究沉积物中不同形态磷的释放能力及其生物可利用性大小,采用连续分级提取法,以NH₄Cl、NaHCO₃、NaOH和HCl作为提取剂,同时对沉积物中有机磷和无机磷的赋存形态进行分析,将无机磷分为WA-P_i(弱吸附态无机磷)、PA-P_i(潜在活性无机磷)、Fe/Al-P_i(Fe/Al结合态无机磷)和Ca-P_i(Ca结合态无机磷);将有机磷分为WA-P_o(弱吸附态有机磷)、PA-P_o(潜在活性有机磷)、MA-P_o(中活性有机磷)和NA-P_o(非活性有机磷),并以蠡湖表层沉积物样品为例,考察了该方法的回收率及蠡湖沉积物中的磷形态. 结果表明:①该方法具有较好的回收率,与SMT(标准测量和测试)法测定结果比较,连续分级提取法对TP、无机磷、有机磷的回收率分别为93.3%~112.1%、93.9%~111.5%、76.4%~119.9%,平均值分别为99.4%、101.8%、101.0%. ②蠡湖表层沉积物中的磷以无机磷为主,其质量分数在271.29~666.34 mg/kg之间,平均值为441.03 mg/kg,占w(TP)的62.91%;不同形态无机磷质量分数表现为w(Ca-P_i)>w(Fe/Al-P_i)>w(PA-P_i)>w(WA-P_i). 有机磷的质量分数在201.76~368.52 mg/kg之间,不同形态有机磷质量分数表现为w(R-P_o)(R-P_o为残渣态磷)>w(NA_NaOH-P_o)(NA_NaOH-P_o为NaDH提取非活性有机磷)>w(PA-P_o)>w(MA_HCl-P_o)(MA_HCl-P_o为HCl提取中活性有机磷)>w(WA-P_o)>w(MA_NaOH-P_o)(MA_NaOH-P_o为NaOH提取中活性有机磷). 改进后的连续分级提取法能够同时有效分离沉积物中无机磷和有机磷的化学形态,并且能兼顾沉积物生物可利用性磷分析测试的需要.      

不同土地利用方式下侵蚀泥沙中磷释放风险评价

采集紫色土丘陵区典型小流域不同土地利用方式(包括林地、水田、旱地、农村居民点等)下的侵蚀泥沙和降雨径流样,测定泥沙的生物有效磷(Olsen P)、磷吸持饱和度(DPS)和降雨径流的溶解性活性磷(SRP).结果表明,泥沙Olsen P和DPS与降雨径流SRP平均浓度呈显著的折线关系.通过折线模型计算出侵蚀泥沙磷释放的风险阈值为Olsen P 32mg/kg和DPS 28%.当泥沙Olsen P和DPS大于其阈值时,磷向水体释放的环境风险大大增加.不同土地利用方式下侵蚀泥沙中磷的释放环境风险差异显著.农村居民点沟渠泥沙的磷释放风险较大,是径流水体的磷源,林地和水田沟渠泥沙是径流水体的磷汇,旱地和综合沟渠泥沙属于潜在的磷释放源.泥沙磷的释放潜力取决于泥沙来源和泥沙理化性质.     

水稻土对磷的吸持能力及环境风险研究

以湖南Cd污染区水稻土为供试土壤,研究了土壤活性Al(Al_(ox))、活性Fe(Fe_(ox))、磷吸持指数(PSI)、吸持饱和度(DPSS)和释放风险指数(ERI)及其相关性关系.结果表明:供试水稻土中Al_(ox)和Fe_(ox)含量变异性较大,分别为55.67~1495.90 mg·kg~(-1)和1.50~13.63 g·kg~(-1),但有效磷含量变化幅度不大.水稻土吸持磷能力较弱,全部样品中PSI均低于30,但水稻土磷的吸持饱和度较低,85%的土壤样品DPSS低于磷淋失临界值(15%),且磷释放失风险(ERI)较小.水稻土中Al_(ox)含量和Fe_(ox)含量与PSI存在显著正相关关系(p0.05),而与DPSS之间表现为显著负相关关系(p0.01),DPSS和PSI呈现为显著负相关关系(p0.01).     

源头农业区不同类型水塘中水体沉积物磷吸附容量

湖泊和湿地沉积物性质受到其所在流域土地利用的显著影响.本实验以一个源头小流域的水塘系统为例,研究了位于不同土地利用中的水塘沉积物磷吸附特征.由于水塘分散于不同土地利用中,接收来自于不同土地利用的径流和土壤颗粒,水塘系统提供了研究磷吸附性质的极好范例.研究表明:水塘沉积物具有强的磷吸附容量.吸附最大值(S_max)为228～974mg·kg^-1,平衡浓度(EPC0)为0.004～0.032mg·L^-1,平均饱和度(DPS)仅为9.5%.水塘周围土地利用明显影响沉积物物理化学性质和吸附性质.对于S_max,周围土地利用为林地的山塘最大,而周围土地利用为村庄的村塘最小,其顺序为山塘>旱塘>田塘>河塘>村塘.对于EPC_O则正好相反,山塘<旱塘<田塘<河塘<村塘.分析表明,草酸浸提态铁(Fe_ox)同磷吸附最大值S_max具有显著正相关关系(r²=0.85,p<0.001),而KCl浸提态磷(KCl-P)同平衡浓度EPC_O具有显著正相关关系(r²=0.83,p<0.001).多重回归分析表明草酸浸提态铁(Fe_ox)和KCl浸提态磷(KCl-P)是控制水塘沉积物磷吸附的关键因子.     

岱海沉积物内源磷释放特征的研究

岱海沉积物及水体营养盐浓度较高,内源污染释放风险大,水体营养盐浓度逐年上升.通过分析岱海西南湖区、东北湖区及中心湖区沉积物磷吸附动力学特征和吸附等温特征,计算沉积物NAP（native adsorbed phosphorus,吸附解吸态磷）浓度和EPC₀（equilibrium phosphorus concentration,平衡磷浓度）,明确岱海各湖区沉积物磷的“源-汇”转换机制.结果表明:①准二级动力学模型能够较好地描述沉积物样品对磷的吸附动力学行为,且沉积物吸附磷的速率较快,最高吸附速率达11.45 g/（mg·min）,在8 h内沉积物对磷的吸附可趋于平衡状态.②修正后的Langmuir等温吸附模型（R2为0.907 6~0.974 2）能较好地描述沉积物对磷的吸附等温行为,且通过参数计算发现,岱海中心湖区的沉积物具有较高的磷吸附量,最大值为0.867 mg/g.③通过对比NAP含量、沉积物EPC₀与间隙水中SRP（soluble reactive phosphorus,可溶性活性磷）浓度,发现岱海中心湖区沉积物有较大的磷释放风险,西南湖区和东北湖区磷释放风险较小.④岱海中心湖区沉积物较高的NAP含量及pH导致该区内源磷释放风险加大.根据岱海沉积物磷释放呈现的区域性特征,在内源磷释放控制方面,可采取轻重结合的防控方式对岱海湖区进行重点防控.      

反硝化细菌、硝酸钙和锆改性沸石联用对底泥中氮磷迁移转化的影响及硝态氮释放风险评估

本文考察了基于反硝化细菌、硝酸钙和锆改性沸石的组合技术（CN+DB+ZZ）对底泥中氮磷迁移转化的影响,并探讨了该技术的硝态氮释放风险.结果发现,单一的硝酸钙处理（CN）虽然可以有效地抑制底泥中磷的释放,但是会造成上覆水体的氨氮和硝态氮污染.硝酸钙和反硝化细菌联合处理（CN+DB）尽管可以有效地抑制底泥中磷的释放,并降低上覆水体的硝态氮二次污染风险,可是却无法有效地控制底泥中氨氮的释放.硝酸钙和锆改性沸石联合处理（CN+ZZ）虽然可以有效地抑制底泥中磷和氨氮向上覆水体的释放,但却会造成上覆水体硝态氮的二次污染.CN+DB+ZZ组合处理技术不仅可以有效地控制底泥中磷的释放,而且可有效降低底泥中氨氮的释放速率,并且与CN和CN+ZZ技术相比还可降低上覆水的硝态氮二次污染风险.CN+DB+ZZ组合技术对底泥中磷与铁同步释放的抑制、对底泥中氧化还原敏感态磷的削减、以及对底泥吸附磷酸盐和氨氮能力的增强,对于其控制底泥中磷和氨氮的释放是至关重要的.以上结果说明,CN+DB+ZZ组合技术是一种非常有希望的用于控制水体底泥中磷和氨氮释放的方法.     

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.