滴水湖底泥内源营养盐释放行为与曝气运行模式的关系

以滴水湖上覆水及底泥为研究对象,探讨了不同曝气运行模式对滴水湖底泥内源营养盐释放行为的影响,为曝气原位修复滴水湖等滨海盐碱化地区富营养化人工湖泊提供技术参考。结果表明,曝气能有效降低滴水湖上覆水体NH+4-N浓度,但此类滩涂底泥中较高的盐度能促进内源NH+4-N的释放并抑制硝化作用,使其NH+4-N削减率明显低于城市重污染河道;静置组TP浓度有所升高,而间歇曝气组及连续曝气组TP削减率分别为63.6%和38.5%,说明间歇曝气能有效降低上覆水体中的TP浓度;与曝气修复城市重污染河道相比,滴水湖较高的盐度及pH不利于TN去除,其中间歇曝气组对上覆水TN的控制优于连续曝气组与静置组;间歇曝气运行模式更适合于滴水湖等滨海盐碱化地区富营养化人工湖泊的底泥修复。     

底泥营养盐的释磷对富营养化湖泊的影响

富营养化是中国湖泊的重大环境问题。当湖泊的污染外源受到控制以后，由于沉积物（底泥）中营养盐内负荷的存在和释放，湖泊仍然可以发生富营养化。底泥营养盐就成为湖泊富营养化的主导因子，特别是溶解态的磷会逐步释放，成为水体富营养化的主导因子。沉积物中磷的循环在一定程度上决定着富营养化的进程，对水体磷含量有深刻的影响。结合国内外研究动态，对底泥磷形态、磷释放与水体水质的关系作了概述，并对底泥磷释放的研究方向以及控制湖泊富营养化发表了一些见解。     

阳宗海沉积物中磷的稳定性

絮凝剂(Fe Cl3)治理阳宗海砷污染的过程中,水体中的磷被大量沉积进入底泥,弄清其是否会在环境条件变化后发生反溶形成二次污染对湖泊富营养化防治具有重要意义。通过模拟实验模拟泥-水界面p H变化、物理扰动和微生物活动的变化,旨在分析这些环境因子变化对沉积物中磷溶出的影响。结果表明,阳宗海水体在目前这种磷浓度下,底泥的磷会随时间的增加而溶出再次造成水体磷污染,当暴露在清洁水条件下时磷的释放率会增加;这种由于絮凝剂吸附沉淀到湖底的磷,在上覆水p H增加0.5时底泥磷解吸附释放速率增加;每年秋季湖泊上下层水的交换活动会造成水体磷浓度的季节性升高,形成不可忽视的磷内源。而夏季水温分层导致湖泊底部厌氧,使厌氧微生物活性增强,这将进一步促进底泥中磷的释放。     

底泥污染物释放动力学研究

采用模拟试验方式和新型微生物数量测定方法 ,研究了沼泽化湖泊底泥和受污染河流底泥在不同扰动状态下 ,底泥耗氧速率、氮和磷污染物释放动力学过程。结果表明 :( 1)底泥耗氧速率是同样条件下上覆水耗氧速率的 48倍 ,而在扰动状态下 ,底泥耗氧速率达到上覆水耗氧速率的 5 96— 93 6倍 ,扰动底泥显著增大其耗氧速率 ,底泥污染越严重 ,其耗氧速率越大 ,对水体产生的影响也越大。 ( 2 )扰动底泥可以显著增大底泥的氮磷释放速率 ,氮的释放受有机氮的氨化、氨氮的硝化、硝酸盐氮的反硝化以及氨氮被微生物吸收转化为有机氮等的影响 ;磷的释放过程受厌氧过程和底泥颗粒吸附的影响 ,耗氧速率高的底泥具有更大的氮磷释放潜力。 ( 3 )微生物数量在底泥污染物释放动力学中起着关键性作用 ,新型方法可以快速检测微生物总量。试验结果对于水环境的管理、受污染水体的修复 ,以及底泥的处理处置等都具有重要的指导意义     

底泥污染物释放动力学研究

采用模拟试验方式和新型微生物数量测定方法，研究了沼泽化湖泊底泥和受污染河流底泥在不同扰动状态下，底泥耗氧速率、氮和磷污染物释放动力学过程。结果表明：（1）底泥耗氧速率是同样条件下上覆水耗氧速率的48倍，而在扰动状态下，底泥氧速率达到上覆水耗氧速率的596－936倍，扰动底泥显著增大其耗氧速率，底泥污染越严重，其耗氧速率越大，对水体产生的影响也越大。（2）扰动底泥可以显著增大底泥的氮磷释放速率，氮的释放受到机氮的氨化、氨氮的硝化、硝酸盐氮的反硝化以及氨氮被微生物吸收转化为有机氮等的影响；磷的释放过程受厌氧过程和底泥颗粒吸附的影响，耗氧速率高的底泥具有更大的氨磷释放潜力。（3）微生物数量在底泥污染物释放动力学中起着关键性作用，亲型方法可以快速检测微生物总量。试验结果对于水环境的管理、受污染水体的修复，以及底泥的处理处置等都具有重要的指导意义。     

硫自养反硝化协同固定化微生物技术修复城市黑臭水体

固定化微生物技术可促进城市黑臭水体中氮磷污染物去除,但硫自养反硝化协同固定化微生物技术修复黑臭水体研究较少。通过向改性载镧膨润土基复合微生物菌剂(La-Bt基复合菌剂)中添加经S₂O₃^2-驯化培养的硫自养反硝化菌(NR-SOB),试图引入硫自养反硝化协同固定化微生物技术修复黑臭水体。在La-Bt基复合菌剂投加量为1.5 g/L时,向黑臭水体中分梯度投加不同浓度NR-SOB,研究NR-SOB协同La-Bt基复合菌剂去除黑臭水体污染物效果,并通过高通量测序分析底泥微生物群落结构变化。结果表明,当NR-SOB投加量为0.3 g/L时,对黑臭水体和底泥处理效果较好：上覆水氨氮、TN和TP去除率分别为87.42%、69.85%和71.11%;底泥酸可挥发性硫(AVS)去除率为34.76%,底泥TN和TP去除率分别为45.22%、45.04%;实验结束时底泥中厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度从11.76%降至9.84%,硫杆菌属(Thiobacillus)相对丰度达2.82%,氮硫去除相关微生物菌属比例提升约0.95%。     

湖泊底泥磷释放及磷形态变化

为研究底泥中内源性磷释放对城市景观水体富营养化的影响,以西安市曲江南湖为对象,采用底泥磷形态标准测试方法(SMT)分析了磷的赋存形态,通过模拟实验探究了在不同环境条件(温度、pH和溶解氧)下磷形态变化的特征。结果表明:温度升高促进内源磷的释放,在夏季加剧水体富营养化程度;碱性条件有利于磷的释放,增大补给水源可减少底泥释磷量;厌氧环境下底泥释磷量是好氧时的3.96倍;Al-P和Ca-P较稳定,在酸性条件下会加速其溶解;NH+4-P、Fe-P和OrgP受溶解氧、pH和温度影响较大,其吸附与释放能力有明显的差异。     

微生物制剂在城市湖泊水体生物修复中的作用

利用微生物对富营养化的城市湖泊水体进行生物修复，使水中的污染物降解成H2O、CO2或转化成无害物质。研究表明，该微生物制剂对去除水体中的有机物、叶绿素a、氨氮和提高溶解氧等均有显著效果。为节省运输费用及延长菌液保存期，本试验用惰性粒子流化床对生物制剂进行干燥，固体菌粉末不失活性。     

底泥磷形态及分布特征对水体富营养化的影响

富营养化是当今中国浅水湖泊面临的重大污染问题。结合国内外的报道,通过大量湖泊水库的实地调查,对各种磷形态的性质和分布特征及转移规律作了深入研究,介绍了水体底泥中磷的物理化学性质、磷的存在形式与转化、磷的分布特征、磷在不同粒径底泥下的含量及转移趋势,为探明水体富营养化提供科学而有力的依据。最后指出了其对湖泊富营养化的影响,并对控制湖泊富营养化提出了见解。     

草海底泥原位钝化工程示范及其生态环境效应

选取贵州草海重污染湖区,利用改性粘土钝化剂开展底泥原位钝化技术示范,对示范区内外主要水质参数、浮游生物和底栖动物等进行了对比监测与研究。结果表明:示范工程实施一年后钝化区水体氨氮(NH_3-N)和总磷(TP)含量分别降低至对照区的29%和23%,水体溶解氧含量达9 mg·L~(-1)以上,透明度显著增加;钝化区水体藻类总丰度降低40%以上,蓝藻所占比例大幅下降;钝化区沉水植物生长繁茂,水体自净功能明显增强,已形成草型清水生态系统。钝化区与对照区水体浮游动物、底栖水生生物种群及丰度无显著变化,表明钝化剂未对动物生长造成不良影响;原位钝化技术具有快速提升水体透明度和溶解氧含量、抑制底泥污染物释放、降低水体营养盐含量及抑制藻类生长等特点,且实施方便、成本低廉,在湖泊底泥污染治理和水体富营养化防治领域具有广阔应用前景。     

投加硝酸钙对城市黑臭河道底泥氮迁移转化的影响

投加硝酸钙是目前河道黑臭底泥原位治理常用的方法,然而,投加硝酸钙会造成底泥硝态氮和氨氮的过量释放,而其影响机制尚未明确。因此有必要对投加硝酸钙后硝态氮在底泥中的迁移转化规律及其促进氨氮释放的机理进行研究。结果发现,硝酸盐在间隙水的迁移距离取决于硝态氮反硝化速率,而在黑臭底泥中硫化物氧化是影响反硝化速率的关键因素。当硝酸钙投加量为20 g/kg时,硝态氮的迁移距离小于6 cm,且在14 d后消耗光;可见,通过控制硝酸钙在底泥中的投加位置可避免硝态氮的二次释放。另一方面,投加硝酸钙会促进底泥氨态氮向间隙水释放,投加当天释放率可高达101%,且会在间隙水中发生累积迁移。其中,氨氮的增加量和底泥氨态氮解吸量呈一级线性关系(r=0.986)、和硝酸钙投加量关系符合cubic曲线;据此可推测,氨氮的急剧释放与钙离子对底泥铵态氮的化学浸提有关。     

草型湖泊与藻型湖泊水体中氮的组成和循环方式——惠州南湖水生态修复与构建工程前后的水体氮营养变化

通过对南湖水生态修复前后的水体中TN、Nn4^＋-N、NO3^- -N、NO2^- -N的比较,得知TN下降了59．58％,除NO2^- —N外,其他形态的氮均有不同程度的下降。同时水体中不同形态的氮的比例也发生了变化。底泥中,NH4^＋ -N的释放量降低了16．92％,有机悬浮物浓度大幅度下降。沉水植物使溶解氧含量升高,加速了有机氮的矿化作用和亚硝化作用。氮的循环方式,由原来以藻类为主要循环中介转变为以沉水植物为主要循环中介,从而大幅度降低了氮的循环速率和通量,湖泊的富营养化现象得到有效控制。     

沸石强化A/O生物脱氮工艺氨氮去除机理研究

沸石强化A/O生物脱氮实验研究表明,沸石对配水氨氮具有良好的吸附性能,其吸附特征可以通过Frend lich和Langmu ir吸附等温线表征,但对污水中氨氮的吸附较配水吸附要复杂。由于沸石能与微生物构成沸石-生物复合体,从而增加了系统的硝化细菌和反硝化细菌数量,改善了A段的反硝化作用和O段的硝化作用。吸附饱和的铵沸石在硝化细菌和电导率的协同作用下,经好氧曝气4.5 h,能再生69.8%。在A段,进水氨氮浓度较高,沸石吸附氨氮,提高污水碳氮比,促进生物反硝化;进入O段,在盐度和微生物的协同作用下,混合液氨氮浓度因为生物降解而逐渐降低,不断打破铵沸石的吸附-脱附平衡,铵沸石不断释放氨氮而得到充分的再生。     

模拟水生生态系统中沉水植物对水体营养物质消减的影响

研究了模拟水生生态系统中沉水植物对水体营养物质消减的影响.在水体、底泥和沉水植物所组成的模拟生态系统中,沉水植物的生长对于水体中的营养盐浓度具有显著影响.沉水植物对水体营养盐浓度的影响通过多种途径实现,比如直接吸收、促进沉降吸附和促进硝化反硝化作用等.沉水植物的存在降低了模拟水生生态系统中水体营养盐的平衡浓度,同时温度对营养盐的归趋也有重要影响,温度的降低会减缓营养盐从水体中的去除,而温度升高,则会加速这一过程.     

沉积物中磷形态及影响其释放的环境因素研究进展

磷是控制水体富营养化最关键的营养物质,在外源磷得到控制之后,内源磷通过各种复杂过程再次进入水体,成为水体富营养化的主要磷污染源。目前,国内外对底泥磷的相关研究已非常多,但缺乏系统的整理和总结。从底泥磷的形态和影响其释放的环境因素2个方面进行了系统总结,介绍了底泥磷的主要形态、释放机制,分析了环境因素对于底泥磷释放的影响。     

底泥修复中温度对微生物活性和污染物释放的影响

通过分析底泥中微生物的酶活性以及污染物的释放规律,探讨了温度对河道底泥生物修复的影响.结果表明,底泥中微生物的脱氢酶、脲酶和磷酸酶的活性随着温度的升高而显著增大,但温度对纤维素酶的活性影响较小.4 ℃和10 ℃时底泥中污染物的释放量和微生物的酶活性均较低,水质较稳定;20～37 ℃时底泥中污染物的释放量明显增加,微生物的新陈代谢能力有较大提高,水体的自净能力较强.在各种因素的综合作用下,20～30 ℃是进行底泥生物修复的适宜环境温度.此外,当pH为9.0以及添加葡萄糖时,底泥中微生物均表现出较高的脱氢酶活性.     

城市浅水型湖泊底泥污染物释放过程模拟试验研究

通过对城市浅水型湖泊(以宁波东钱湖为例)疏浚后上层底泥污染物释放过程模拟试验研究,分析了环境因子对底泥污染物释放特性的影响及其原因,得出了上覆水营养盐水平、水温和扰动对底泥污染物释放的影响曲线.同时,说明了湖泊内源性有机污染源对湖泊水质存在着潜在的危险性,提出了疏浚施工期间的规避措施,为城市浅水型湖泊底泥疏浚和富营养化治理提供依据.     

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。     

曝气强化微生物功能菌修复黑臭水体

从成都市三道沟黑臭底泥中分离出一株能以底泥有机质为碳源和能源生长的土著微生物功能菌HC-1,经鉴定该菌株为不动杆菌(Acinetobacter)。在实验室条件下,以三道沟黑臭底泥为研究对象,采用微生物功能菌强化底泥有机质降解来修复黑臭水体的方法。研究了底泥曝气和上覆水曝气对黑臭水体修复效果的影响。研究表明,投加土著微生物功能菌并结合底泥曝气能够明显改善上覆水水质,加快底泥的修复。使用间歇曝气协同土著微生物功能菌作用时效果和连续曝气相近,且可降低运行成本。实验15 d后,上覆水COD、NH_3-N和TP去除率分别达67.6%、71.6%和92.2%,底泥有机质的降解速率提高了30%,底泥微生物活性增加5倍。     

生物炭对Cu~(2+)污染土壤反硝化过程的影响

反硝化过程会导致土壤系统中氮素的流失,而且产生温室气体N2O,有必要控制污染土壤的反硝化过程。研究了Cu~(2+)污染土壤中添加生物炭对反硝化过程的抑制。结果表明,Cu~(2+)污染土壤的NO-3浓度低于未污染土壤,N2O释放速率大于未污染土壤,可见Cu~(2+)污染土壤中的Cu~(2+)可促进反硝化过程。添加生物炭可明显降低土壤中可提取Cu~(2+)浓度,N2O释放速率降低,NO-3浓度升高,但NO-3浓度的升高滞后于N2O释放速率的降低。生物炭添加量为5%(质量分数)时对反硝化作用的抑制效果最强。