水源水库沉积物间隙水营养盐分布特征及扩散通量

为了阐明水源水库沉积物营养盐释放对水体富营养化的贡献,以周村水库为研究对象,探讨沉积物间隙水中氮、磷营养盐的分布特征,同时采用Fick第一定律对沉积物-水界面营养盐的扩散通量进行了估算。周村水库表层沉积物间隙水中NH4+-N的浓度为6.47 to 16.82 mg·L-1,PO43--P的浓度在0.13 to 0.56 mg·L-1之间,均远高于上覆水中的营养盐浓度,表明周村水库表层沉积物具有很大的营养盐释放潜能。Fick第一定律的计算结果表明,沉积物-水界面NH4+-N与PO43--P的扩散通量分别为62.831 to 133.231和0.364 to 1.271 mg·（m2·d）-1,研究区域中间隙水中的营养盐均由沉积物向上覆水扩散,沉积物是底层水体营养盐的重要来源。     

西湖北里湖沉积物磷形态分布及其与间隙水磷的关系

杭州西湖是典型的富营养化浅水湖泊。经过环湖截污等工程措施,影响西湖的外污染源得到有效的治理,但西湖仍处于富营养化状态。在外污染源得到控制后,富含营养盐的沉积物成为西湖水质改善的主要限制因子。通过研究西湖北里湖沉积物中磷的赋存形态和丰度、间隙水磷含量垂向时空分布特征,分析沉积物磷形态与间隙水磷含量的相关性,探讨内源磷对西湖北里湖营养盐的贡献作用。结果表明,北里湖沉积物中活性磷含量较低,不同磷形态及其含量在垂向上呈现一定的波动,没有表现出明显的规律。间隙水总可溶性磷(TDP)和PO34-含量随沉积物深度的变化不明显,但其含量总体在垂向上都有先升高后降低的趋势,与沉积物中各形态磷均具有一定的正相关性。因此,沉积物磷对水体富营养化具有一定的贡献。     

水源水库沉积物磷的赋存形态及其与间隙水磷的关系

为了探明水源水库沉积物磷的赋存形态及其对水体磷的影响,采用连续提取方法,研究了周村水库沉积物中磷的赋存形态分布特征,并探讨了沉积物各形态磷与总磷、烧失量及间隙水中磷的相关性。结果表明,周村水库内源磷负荷较高,沉积物中TP表现出表层富集的现象,表层沉积物中TP空间分布存在较大差异,上游浅水区为554~563 mg·kg-1,库心附近为424~1 161 mg·kg-1,而坝前深水区高达812~2 969 mg·kg-1。无机磷（IP）是总磷（TP）的主要成分,占TP的79.26%~89.12%,IP主要由铝/铁磷（Al/Fe-P）构成。沉积物中的Al/Fe-P含量很高,具有很大的磷释放潜能。沉积物中各形态磷的浓度垂向分布随深度增加而逐渐降低,其中B、C两点变化最为明显。相关性分析结果表明,间隙水PO43--P与Fe-P存在较好的相关性,说明Fe-P对周村水库沉积物间隙水中PO43--P浓度分布有着重要的影响,周村水库水体季节性分层导致恒温层厌氧情况的发生,Fe-P在厌氧还原条件下释放进入间隙水并向上覆水扩散,进而可能对水体水质产生影响。     

扬州古运河沉积物污染物释放强度与特征研究

研究了扬州古运河沉积物中氮、磷、铁和锰等污染物释放强度与特征,着重考察了上覆水中DO和污染物负荷对污染物释放强度的影响,分析了氮、磷、铁和锰等污染物释放条件.结果表明:扬州古运河有一定的自净能力,且呈现初期释放NH4+ -N、后期转化为NO3-- N的特征;随着水环境条件改变,沉积物NH4+ -N、PO34-、铁和锰平均释放强度变化范围是123.14～445.68、13.50～32.45、25.20～198.47、19.97～25.02 mg/(m2·d);上覆水DO浓度越低,污染物平均释放强度越大;上覆水污染物浓度越小,污染物(除铁外)平均释放强度越大;在DO＜5 mg/L条件下,沉积物向上覆水释放NH4+ -N;在DO＜1 mg/L条件下,沉积物向上覆水释放PO34-、铁和锰;在DO为2～5 mg/L条件下,上覆水PO34-和铁向沉积物中汇入,但锰则呈现释放和汇入的交替变化.     

红枫湖底泥磷负荷释放

为了研究高原湖泊底泥沉积物中磷的释放负荷,对贵州红枫湖区10个地区的沉积物进行了磷形态分析。选取10个采样点中5个典型区域,研究结果表明,底泥中各形态磷占总磷比例Org-P为58.6%,NaOH-P为29.91%,Ca-P为11.48%,底泥中主要的磷形态为有机磷。上覆水溶解性总磷酸盐(TSP)与底泥中各形态磷的相关性研究表明,底泥中的Ca-P与上覆水中的TSP几乎没有相关性,NaOH-P与Org-P与上覆水的TSP有较高的相关性(R2>0.94),而底泥中的总磷(TP)与上覆水中的TSP相关性最高(R2>0.98),底泥中这种形态的结构有利于抑制底泥的释放。研究表明,在10点位样品中,间隙水中TP和SRP(溶解性正磷酸)浓度远大于上覆水体中相应磷形态的浓度,间隙水中TP平均浓度为0.37 mg/L,SRP平均浓度为0.18 mg/L,上覆水体中TP平均浓度为0.10 mg/L,SRP平均浓度为0.02 mg/L,间隙水中TP、SRP与上覆水中TP、SRP存在了一种浓度梯度。     

菖蒲对沉积物中各形态磷垂直分布的影响

在实验室模拟条件下,培育根系较发达的湿地植物菖蒲(Acorus calamus),以探究其对沉积物中各形态磷垂直分布的影响。结果表明:(1)实验60d后,对照组上覆水TP、溶解性活性磷(SRP)显著升高(P0.05),而菖蒲组上覆水TP、SRP降低。(2)对照组各形态磷含量在沉积物各深度之间无显著差异(P0.05)。菖蒲组沉积物中各形态磷含量(除盐酸提取磷)均不同程度低于对照组和初始值。菖蒲组沉积物中TP、有机磷、氢氧化钠提取磷在沉积物5cm处变化幅度最大,与初始值相比分别降低94.08、58.30、56.19mg/kg;无机磷在沉积物2cm处下降了35.40mg/kg。(3)菖蒲通过自身的生长吸收以及改变周围环境因子,直接或间接地影响了沉积物各形态磷的垂直分布。     

热改性净水污泥对水体底泥磷的控释机制

本研究以净水污泥为原料,通过400 ℃、4 h煅烧制备了热改性净水污泥。探讨了其对水体中磷酸盐的吸附特性,以及在不同投加量 (2.5%、5%、10%) 下热改性净水污泥对底泥中磷的控释及形态影响。同时结合SEM、BET等表征手段,探究了WTS_400-4对底泥中磷的稳定机理。结果表明,WTS_400-4相比WTS具有更发达的孔隙结构及比表面积,增强了对磷酸盐的吸附能力。吸附过程符合准二级动力学模型,Freundlich模型更适用于描述WTS_400-4吸附磷酸盐的过程,其中参数n＞1,说明WTS_400-4对磷酸盐的吸附容易进行。WTS_400-4的添加会使底泥中弱吸附态磷(NH₄Cl-P)、氧化还原敏感态磷(BD-P)和有机磷(Org-P)等不稳定态磷向稳定的金属氧化物结合态磷(NaOH-rP)转变,且其转化量会随着WTS_400-4投加量的增加而增加,有助于抑制底泥磷向上覆水释放。此外,WTS_400-4的添加可降低底泥中WSP(水溶性磷)和Olsen-P (碳酸氢钠可提取磷)这2种生物有效磷含量。WTS_400-4添加入底泥,一方面可以降低底泥中潜在活性磷和生物有效磷含量,降低底泥内源磷向上覆水释放的风险,另一方面可以通过WTS_400-4的吸附作用直接去除间隙水中的磷,从而降低上覆水和间隙水之间的磷浓度梯度,进而抑制磷从间隙水向上覆水中释放。结果表明,WTS_400-4可作为底泥改良剂用以控制水体和底泥的磷含量。     

水库沉积物-水界面可溶性锰与环境因素的相关性

水库和湖泊的锰污染是重要的环境问题之一,研究水库沉积物-水界面可溶性锰的迁移-转化规律及其环境因素的影响,具有重要的科学意义和应用价值。以青岛市王圈水库为例,通过室内模拟实验,系统研究水库沉积物-水界面可溶性锰（包括二价锰和三价锰）、pH、Eh、溶解氧（DO）、溶解性有机碳（DOC）的动态变化规律,并定量分析可溶性锰（Mndiss）与环境因素的相关性。研究表明,浓度梯度是上覆水各层Mndiss和Mn（III）迁移扩散的主要驱动力,上覆水和间隙水之间Mndiss和Mn（III）存在明显的浓度差;水库底部处于还原环境时,沉积物中Mn氧化物发生还原反应,从而使Mndiss和Mn（III）释放出来;间隙水中Mndiss和Mn（III）均与pH、Eh和DOC呈现显著性相关,Mndiss与三者的相关系数分别为-0.861、-0.882和-0.934,而Mn（III）与三者的相关系数分别为-0.836、-0.671和-0.851。     

鸣翠湖间隙水与上覆水中氮、磷的分布特征研究

为探究湖泊沉积物与水体中氮、磷的迁移规律,收集鸣翠湖5个代表性采样点的间隙水和上覆水,测定TP、TN、氨氮等浓度,分析氮、磷的分布特征。通过相关性分析对间隙水和上覆水中氮、磷的关系作初步探讨,最后对鸣翠湖水体富营养化状况进行评价。结果表明:鸣翠湖间隙水和上覆水中氮、磷浓度梯度明显,具有间隙水向上覆水释放的趋势,其湖泊富营养化污染的内源作用已经非常明显。间隙水中TP、TN、氨氮的平均质量浓度分别为0.15、3.83、2.23mg/L;上覆水中TP、TN、氨氮的平均质量浓度分别为0.07、2.17、0.24mg/L。鸣翠湖水体已呈现出富营养化状态。     

西苕溪流域沉积物及土壤对磷吸附/解吸特性研究

以赋石水库和其上游河道沉积物以及流域内代表性水稻土为对象,通过分析其理化性质,改变上覆水磷浓度和pH的方法探讨沉积物和土壤对磷吸附/解吸的影响。结果表明:(1)沉积物内较高的磷含量,导致吸附/解吸平衡浓度较高,因此在水库和水体中起着磷"源"的作用;(2)土壤最大磷吸附量为566.45mg/kg,远大于沉积物的吸附量,同时吸附/解吸平衡浓度较低,因此在治理湖泊富营养化时,要加大水土保持的力度,尽量减少作为最主要污染源的农田土壤磷素流入水体;(3)无论上覆水中磷浓度升高还是降低,在未达到吸附/解吸平衡浓度前,土壤和沉积物会持续释放磷,故应把水体治理的重点放在降低土壤和沉积物的磷含量上;(4)上覆水的pH对样品的磷吸附和释放都有显著的影响。在酸性(pH3)或碱性(pH9)环境下,样品的磷吸附量均急剧下降,而水体酸化更易导致平衡后上覆水磷浓度的降低。     

桂林会仙湿地沉积物中磷形态及分布特征

沉积物中磷的含量及其形态是影响水体营养化进程的重要因素,对研究湿地水体富营养化具有重要意义。应用蒋柏藩等石灰性土壤无机磷提取方法,调查了桂林会仙岩溶湿地5个典型区域柱状沉积物中的磷形态分布、垂向上的变化特征,分析了各形态磷之前的相关性。结果表明,桂林会仙湿地柱状沉积物中w(TP)为161.14~555.48 mg/kg,活性较高的Ca2-P(5.27~51.45 mg/kg)、Ca8-P(7.76~37.57 mg/kg)均较低。沉积物中的磷以Ca-P(42.92%)为主,Ca-P中的Ca10-P所占比例较高(>70.3%),导致内源磷不易释放,有利于减缓桂林会仙湿地水体富营养化进程。在空间分布上,Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P与TP分布趋势相似,从沉积物表层至底层逐渐降低并趋于稳定。Pearson相关系数表明,TP与总氮(TN)、有机质(OM)、Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P极显著相关,与Ca10-P显著相关。     

合肥市南淝河不同排口表层沉积物磷形态分布特征

对合肥市南淝河不同排口处表层沉积物进行了采样,并采用修正后的标准测试程序SMT和钼锑抗紫外分光光度法测定了其中的总磷(TP)、无机磷(IP)、有机磷(OP)、铁/铝磷(Fe/Al-P)和钙磷(Ca-P),同时分析了各形态磷之间以及与沉积物有机质之间的相关性。结果表明,由于各排口附近不同的水动力条件,污染状况以及沉积环境,各排口表层沉积物总磷(TP)的质量分数存在显著差异,其值在771.23~3 065.36 mg/kg之间,除二里河排口(S15)沉积物磷以钙磷(CaP)为主外,其他采样点表层沉积物磷均以铁/铝磷(Fe/Al-P)为主,各形态P的最低值均在位于南淝河上游的S4点,TP、IP、Fe/Al-P的最大值均出现在位于望塘污水厂排口下游60 m处的S6点,潜在释放磷比例最大值在南淝河上游受农业面源污染影响较大的S3点。沉积物各形态磷之间存在着不同程度的相关性,各形态磷与有机质存在着显著的正相关。以上结果表明,南淝河沉积物磷形态分布特征受排口类型影响显著,其中城市污水处理厂尾水可能是受纳水体沉积物重要的磷源。     

漫水河清远流域磷污染特征及富里酸对沉积物释磷的影响

探讨了漫水河清新区境内流域上覆水和沉积物中磷的空间分布特征,以及富里酸含量对沉积物释磷的影响。结果表明：5条农灌渠水体总磷质量浓度为0.87~2.83 mg·L⁻¹,超过地表水环境质量标准Ⅴ类水浓度限值;沉积物样本取自12个采样点,测得总磷含量为593.35~2 973.00 mg·kg⁻¹,其中铁结合磷(Fe-P)占比最高,为19.54%~64.47%;沉积物各采样点生物有效磷分布差异较大,占总磷比例平均为57.73%,说明研究农灌渠的沉积物潜在释磷能力大。相关性分析结果表明,TP含量与Fe-P、闭蓄态磷(Oc-P)、自生磷(De-P)含量间呈显著正相关,表明外源磷输入是导致沉积物磷含量升高的主要原因。投加外源富里酸的模拟实验结果表明,富里酸浓度升高会提高沉积物对磷的吸附能力,进而促进Fe-P的形成。     

合肥城郊典型排水沟渠沉积物磷形态及其释放风险

为弄清合肥市城郊排水沟渠-关镇河水体沉积物磷赋存形态及其污染特征,于2013年9月-2014年6月,在沟渠上选取8个采样点,逐月采集水样和表层沉积物样,解析沉积物的磷赋存形态及其时空变化特征,并对磷的潜在释放风险进行分析。结果表明:关镇河水体氮、磷污染严重;沉积物中TP含量处于1430.10~1941.26 mg/kg范围,平均为1734.42 mg/kg;沉积物各形态磷含量由高到低排序为:OP > Fe-P > Ca-P > De-P > Al-P > Oc-P > Ex-P;生物有效性磷平均值为464.01 mg/kg,占TP的26.81%;广义生物有效性磷的平均含量为1226.92 mg/kg,占TP的71.00%;PSI变化范围为18.31~69.96 mg P/(100 g)·(μmol/L),且沉积物磷释放风险春夏季高于秋冬季。     

人工河流沉积物中磷的分布特征及其形态研究：以肇兰新河为例

以黑龙江省肇兰新河流域为研究对象,在调查区域水质和沉积物基本理化性质的基础上,采用SMT化学提取方法分析流域内表层、柱状沉积物中磷形态及含量,明确了人工河流沉积物各形态磷的空间分布特征。结合上覆水与沉积物理化性质,探讨了影响人工河流沉积物磷形态及释放因素。结果表明,肇兰新河流域内水体TP均值为2.61 mg·L⁻¹,属于劣V类水体。沉积物的TP为692.91~2 197.87 mg·kg⁻¹,整体处于中度污染水平。沉积物中Fe/Al-P含量占比较高。通过相关性分析发现,上覆水中ORP是影响OP、Fe/Al-P迁移的重要环境因子,沉积物中TC、OM、Fe含量是影响OP含量的重要因素。作为一条典型人工河流,肇兰新河流域磷污染负荷严重,相比自然河流形态结构单一,缓冲能力和纳污能力较弱。本研究可为了解人工河流沉积物磷形态及其含量,并进行流域污染防控提供参考。     

赤泥投加控制河道底泥磷释放的影响因素

通过对不同赤泥投加比例下河道底泥磷释放作用的研究,发现底泥中铁铝磷与钙磷的比值(Fe/Al-P∶Ca-P)、铁磷比(Fe∶TP)及有机质含量(OM)是赤泥能否应用于河道底泥磷释放控制中的决定性因素。实验结果表明,只有当河道底泥中Fe/Al-P∶Ca-P小于0.88,Fe∶TP小于16.1,且有机质含量低于1.87%时,投加适量赤泥才能起到抑制河道底泥内源磷释放的作用;反之,赤泥的投加则有可能促进底泥内源磷的释放。在实际工程应用中,推荐赤泥与底泥的接触时间不低于7d,从而使赤泥的效能发挥到最佳状态。     

土工管袋法固结底泥氮磷转化特征及释放风险

以土工管袋法脱水固结底泥为对象,对巢湖清淤底泥固结前后管袋内底泥氮磷形态以及释放特征进行分析,研究土工管袋固结法对疏浚底泥氮磷转化影响及释放风险。结果表明,与湖体原泥相比,固结后底泥有机质和总氮均出现下降趋势(有机质下降10.87%,总氮含量下降3.50%),但总磷明显升高(增幅约18.89%)。同时,固结后底泥最大吸附量(Q_m)较未固结底泥增幅约1.35倍,为0.89 mg·g⁻¹。固结后底泥等温平衡浓度(EPC₀)较固结前底泥降低约1.58倍,这表明疏浚底泥固结后磷释放风险降低。氮磷形态分析结果表明,管袋固结后氨氮含量降低,但硝氮的质量浓度没有明显变化。固结后底泥中铁结合态磷、铝结合态磷较未固结底泥分别增加约1.20、1.49倍,有机磷含量则较固结前底泥下降约71.6%。静态释放结果表明,固结底泥氮释放随温度增加而增加,其中30 ℃条件下固结底泥氨氮释放速率为3.31mg·(m²·d)⁻¹,约是湖体未固结底泥10%。但固结底泥磷处于吸收状态,其中30 ℃条件下磷酸根吸收速率最大为2.74 mg·(m²·d)⁻¹。以上结果表明,固结底泥氮磷总量、活性态及其释放通量均降低,再次释放风险较小。     

城市富营养化水体底泥净化磷效果

以城市富营养化水体底泥和上覆水为材料,研究了扰动状态下底泥对外源磷的净化效果。结果表明,扰动状态下,200 g湿底泥从上覆水中共吸收外源磷19.92 mg,而静止状态下,200 g湿底泥仅吸收了13.61 mg。然而,厌氧状态下,前者内源磷释放量仅占吸收磷量的43%,而后者则高达63.4%。说明底泥扰动不仅强化了底泥对外源磷的吸收,而且也强化了内源磷的固定能力。这与扰动状态下外源磷在不同形态磷间的数量分布有关。底泥扰动和静止状态下,难释放态磷(HCl-P、闭蓄态Fe/Al-P)的增加量分别占底泥吸收外源磷量的36%和21%。