过氧化钙复合片剂对水体修复和底泥磷控制的作用

以受污染水体及底泥为研究对象,制备了2种过氧化钙复合片剂(CPCTs),并考察了在混合投加方式下对上覆水的影响及控磷效果.复合片剂由过氧化钙(CaO_2)、灼烧净水污泥、羟丙基甲基纤维素(HPMC)等粉末直压制成,其中B片剂含硫酸亚铁(FeSO_4),A不含. 2种片剂吸附效果均较好地符合Langmuir和Freundlich等温模型,对磷的理论最大吸附量分别达110.908 mg·g~(-1)和106.390 mg·g~(-1).底泥模拟实验结果表明,与对照组相比,A、B组上覆水pH提高,Chl-a浓度降低(42.75%和60.82%),DO浓度提高(53.73%和63.30%). A、B组上覆水DIP浓度变化均显著,分别降低了54.93%和25.11%.对于底泥间隙水DIP, A、B组Ⅰ层(0～2 cm)变化均显著,分别降低了74.81%和65.66%;B组Ⅱ层(2～4 cm)变化显著,平均浓度降低了46.23%,而A组Ⅱ层变化不显著;A、B组Ⅲ层(4～6 cm)变化不显著.对于底泥形态磷,A、B组NH_4Cl-P占TP的比例显著提高(Ⅰ层:16.87%和13.11%;Ⅱ层:12.99%和11.02%),Al-P占TP的比例显著降低(Ⅰ层:7.58%和13.91%;Ⅱ层:9.86%和7.28%),其余形态磷变化不显著.A、B组表层底泥微生物的活性均明显提高,A组较深层底泥微生物活性提高更明显.     

太湖草藻型湖区磷赋存特征及其环境意义

研究草藻型湖区上覆水和沉积物磷赋存特征及环境意义有助于明晰磷在沉积物-水界面的迁移转化过程,对于深入理解不同类型湖区的富营养化过程及富营养化湖泊的治理具有重要现实意义.在太湖典型草藻型湖区进行四季多点采样,分析草藻型湖区水体及沉积物中不同磷形态的时空差异,并揭示其环境意义.结果表明:①藻型湖区上覆水中总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)、溶解性无机磷(DIP)和颗粒态磷(PP)显著高于草型湖区,时间分布上大都表现出夏秋高于冬春的特点,PP是TP的主要组成部分,占比71. 8%～89. 6%.叶绿素(Chl-a)浓度与上覆水中磷赋存形态呈相似的时空分布特征.②藻型湖区表层沉积物TP含量为372. 38～529. 64 mg·kg~(-1),草型湖区为304. 29～454. 27 mg·kg~(-1),藻型湖区表层沉积物TP含量明显高于草型湖区,冬季沉积物TP含量最高,夏季最低,这与外源污染的输入以及不同环境条件下内源磷在沉积物和上覆水间的迁移转化有关.③沉积物中不同磷赋存形态数量分布由小到大依次均为:NH_4Cl-P、Fe-P、Org-P、Res-P、Al-P和Ca-P.表层沉积物Mobile-P(NH_4Cl-P+Fe-P+Org-P)在TP中的占比藻型湖区为9. 10%～16. 93%,略高于草型湖区8. 11%～13. 50%,Res-P在TP中占比藻型湖区为10. 06%～14. 97%,草型湖区为11. 02%～20. 28%.藻型湖区内源磷释放风险大,不利于磷的固定与埋藏.不同类型的湖区富营养化程度明显不同,在磷的释放与埋藏中也表现出不同变化特点.藻型湖区因其较高的内源磷负荷和释放潜力,值得特别关注.     

氧化强化对氢氧化钙原位固磷效果的影响

将氢氧化钙［Ca（OH）₂］和过氧化氢（H₂O₂）以梅花散点的方式注射到底泥中,考察两者联用对内源磷的控制效果.结果表明,单独投加Ca（OH）₂可以有效固定沉积物-水界面（SWI）以下约20 mm沉积物中约90%的内源磷,但同时会加剧20 mm以下沉积物的厌氧环境,导致沉积物中稳定态磷向易释放态磷转化,造成潜在活性磷的累积;而H₂O₂的加入极大地降低了Ca（OH）₂投加后深层沉积物潜在活性磷富集的风险,并明显提高了Ca（OH）₂在沉积物中的纵向扩散深度,其影响范围可以达到SWI以下0~40 mm;但40 mm以下沉积物影响并不明显;这主要归因于氧化剂的投加导致氧化还原电位提高了近18倍.底泥内源磷形态变化也证实了氧化剂投加对磷的良好固定效果.与对照实验相比,SWI以下0~20 mm沉积物中易释放态磷含量明显降低,同时沉积物中Ca-P含量增加了约10%.但随着底泥深度增加,易释放态磷减少量逐渐降低,Ca-P的增加也逐渐变缓.     

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.