滇池柱状沉积物磷形态垂向变化及对释放的贡献

选取了滇池外海北部、中部和南部柱状沉积物样品,结合上覆水磷和柱状沉积物有机质数据,研究了有机质(OM)及粒径组成对沉积物释放的影响,并探讨了不同形态磷对沉积物释放的影响及贡献.结果表明:1沉积物间隙水ρ(DTP)和ρ(SRP)均与OM、沉积物黏土(4.00μm)和粉砂粒(4.00~63.00μm)含量呈显著负相关,但与砂砾(63.00μm)含量呈显著正相关,表明沉积物有机质含量的增加显著降低了其间隙水中磷的质量浓度,且黏土和粉砂粒含量的增加也会降低间隙水磷的质量浓度,抑制了沉积物磷的释放.2滇池沉积物潜在可移动磷(BD-P和NaOH-nrp)与黏粒和粉砂砾均呈显著正相关,与砂砾呈显著负相关,表明黏粒和粉砂砾可能对沉积物磷的移动能力提升,砂砾可能对沉积物磷的滞留能力提升.3在较短时间尺度内,外海北部沉积物磷以释放为主,中部和南部以滞留为主;在较长时间尺度内,外海北部和中部沉积物磷以释放为主,南部的以滞留为主.控制滇池沉积物磷释放需要考虑不同磷形态特征及有机质和粒径的影响,采取相应措施以主要控制滇池北部沉积物磷的释放.     

藻类生长对滇池不同区域沉积物磷释放的影响

选择滇池5个代表性研究位点,分别采集沉积物和水样,在藻类发生的重灾区采集藻类,通过野外取样和实验室模拟试验,研究分析了藻类生长对滇池不同区域沉积物磷释放的影响。结果表明,加入藻类明显提高了沉积物速效磷和总磷的释放量;去离子水处理的沉积物速效磷和总磷释放量明显高于滇池水处理;各区域沉积物中以海埂的速效磷释放量最高,昆阳的总磷释放量最高。     

滇池表层沉积物对磷的吸附特征

在室内模拟条件下,从滇池表层沉积物对磷的吸附动力学与热力学两个角度出发,研究了滇池沉积物对磷的吸附特征,同时探讨了不同磷形态对磷吸附特性的影响,结果表明:1滇池不同形态磷含量顺序为:有机磷钙(O-P)钙结合态磷(Ca-P)金属氧化物结合态磷(Al-P)残渣态磷(Res-P)可还原态磷(Fe-P)弱吸附态磷(NH4Cl-P);2沉积物对磷的吸附动力学过程分为2个阶段,即快吸附和慢吸附阶段.快吸附阶段主要发生在0~0.5 h内,而慢吸附阶段主要发生在0.5~4 h.滇池沉积物对磷的吸附过程主要在4 h内完成.3外海北部上覆水磷酸盐(SRP)浓度低于沉积物中磷的吸附/解吸平衡浓度(EPC0),可初步判断该区域沉积物有向上覆水体释放磷的风险.4不同区域沉积物磷的最大吸附量(Qmax)和总最大吸附量(TQmax)均以外海南部最大.5沉积物本底吸附态磷含量(NAP)与钙结合态磷(Ca-P)呈显著正相关关系(R2=0.5139,p0.05),而其他吸附特征参数与磷形态之间相关性均不显著.6与洱海、太湖等湖泊相比,滇池沉积物磷的本底吸附态磷(NAP)和最大吸附量(Qmax)均处于较高水平,磷污染较为严重.     

海河沉积物中磷释放的模拟研究

在实验室条件下,分别对海河沉积物中磷的释放量与沉积物磷形态分布的关系及好氧/厌氧条件,pH,温度,外源磷含量,微生物活动等环境因素对其的影响进行了模拟研究. 结果表明,微生物作用是影响海河沉积物中磷释放量的主要因素;厌氧条件下,磷从沉积物向水体的释放量远高于好氧条件下沉积物磷的释放量;温度升高有利于沉积物中磷的释放;酸性和碱性条件下沉积物磷的释放量略高于中性条件下沉积物磷的释放量;当上覆水磷含量较高时,沉积物中的磷呈“负释放"状态. 研究还显示,沉积物中不同形态的磷含量与沉积物磷释放量有不同程度的相关性,其中可交换态磷(NH₄Cl-P)和可还原态磷(BD-P)含量与沉积物磷的释放量高度相关(R2分别为0.99和0.84).      

滇池沉积物间隙水中氮、磷形态及相关性的研究

对滇池40个样点沉积物间隙水中的氮、磷形态与浓度分析研究结果表明，滇池沉积物间隙水中磷的区域分布特征与其在水体中的分布特征相似，滇池南部间隙水中无机磷浓度较高，有机磷的浓度极低，而北部有机磷浓度较高；间隙水中氨氮（NH4^＋ -N），浓度高出硝酸盐氮（NO3^- -N）浓度约2个数量级，间隙水中氮向上覆水的扩散主要以氨氮为主．滇池沉积物间隙水中氮、磷浓度远高于水体中氮磷浓度，有较强的释放趋势．进一步研究间隙水中氮、磷的关系则表明，沉积物间隙水中总磷和总氮未见明显相关性，但间隙水中总磷、有机磷均与硝酸盐态氮呈负相关．     

水体沉积物中磷释放的影响因素

概述了水体沉积物中磷的存在形态以及磷素释放的影响因素。主要讨论了溶解氧、温度、pH值、水体扰动、沉积物组成、生物作用和光照对沉积物磷释放的影响,并提出了目前存在的问题和未来发展的方向,为水体富营养化的研究提供了科学的理论依据。     

海河沉积物磷释放模拟实验研究

在实验室条件下,分别对海河沉积物中磷的释放量与沉积物磷形态分布的关系及好氧/厌氧条件,pH,温度,外源磷含量,微生物活动等环境因素对其的影响进行了模拟研究. 结果表明,微生物作用是影响海河沉积物中磷释放量的主要因素;厌氧条件下,磷从沉积物向水体的释放量远高于好氧条件下沉积物磷的释放量;温度升高有利于沉积物中磷的释放;酸性和碱性条件下沉积物磷的释放量略高于中性条件下沉积物磷的释放量;当上覆水磷含量较高时,沉积物中的磷呈“负释放”状态. 研究还显示,沉积物中不同形态的磷含量与沉积物磷释放量有不同程度的相关性,其中可交换态磷（NH4Cl-P）和可还原态磷（BD-P）含量与沉积物磷的释放量高度相关（R^2分别为0.99和0.84）.     

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.     

滇池北部示范区沉积物磷的分布特征研究

在滇池北部示范区内、外布点5个,采集原状低扰动柱状沉积物样品,分析样品中总磷(TP)、无机磷(IP)和有机磷(Org-P)的含量,研究了磷的垂向分布特征和形成原因。得出示范工程对沉积物中磷具有显著削减作用的结论。     

滇池湖滨带沉积物磷的空间分布

采集了滇池湖滨带的表层和柱状沉积物,研究分析了湖滨带沉积物中总磷、钙磷和铁铝结合态磷的空间分布和垂向分布特征。结果表明,滇池湖滨带表层沉积物总磷含量高,个别点位高达10604.64mg/kg,总磷含量均值为2452mg/kg,沉积物受磷污染严重;不同区域沉积物磷的含量差别较大;表层和柱状沉积物中的钙磷含量都高于铁铝结合态磷,这是滇池湖滨带不同于其他湖泊的地方;柱状沉积物各种磷形态含量在垂向分布上的波动较大,但钙磷和铁铝结合态磷含量水平与总磷具有一致性;13个采样点有12个点的沉积物铁铝结合态磷含量都低于钙磷,两者比值<0.5,钙磷是总磷的主要组成部分,应该考虑环境酸化引起的磷释放风险。     

滇池沉积物磷形态的水平分布特征

本文以滇池33个表层沉积物样品为试验材料,采用分级提取的方法逐步提取沉积物中铁磷、铝磷和钙磷,分析沉积物中各磷形态的水平分布特征,结果表明:滇池沉积物总磷浓度的水平分布呈现南北高、中间低的状况,总磷的平均浓度为2 728 mg/kg,局部浓度超过13 000 mg/kg;铁磷、铝磷含量相对较低,不足30%,钙磷和有机磷含量较高,占70%以上;H+浓度影响活性磷的状态,与沉积物铁铝磷显著相关;铁铝磷作为总磷的重要组成部分与总磷显著相关(R=0.701,p0.01)。     

滇池表层沉积物中氨氮的释放特征

为研究滇池内源污染特征,于2013年在滇池全湖布设36个采样点,采集表层沉积物样品,并对沉积物中w(NH₄+-N)的分布及NH₄+-N释放动力学特征进行研究. 结果显示:滇池表层沉积物中w(NH₄+-N)为155.8～667.8 mg/kg,平均值为333.7 mg/kg,湖心区域最高. 0~5 min内NH₄+-N释放速率最大,可达到3.34～42.31 mg/(kg·min); 5 min后NH₄+-N释放速率逐渐降低,并在120 min左右基本达到释放平衡. 沉积物中NH₄+-N的释放潜能为17 147～34 163 mg/kg,NH₄+-N释放量随着水土质量比的增加而增大;滇池大部分区域NH₄+-N的释放潜能相对较高,特别是在草海北部以及外海盘龙江河口处. 滇池沉积物中NH₄+-N释放速率、释放潜能均高于长江中下游湖泊沉积物;与同为高原湖泊的洱海相比,其沉积物中NH₄+-N释放速率基本相当,但是NH₄+-N释放潜能却远高于洱海,表明滇池表层沉积物中NH₄+-N具有非常高的释放风险.      

复合硫酸铝控制滇池内源磷释放的有效性

在滇池福保湾重污染区域修建两个6m×6m围隔,向其中投加适量硫酸铝,利用原位钝化技术控制内源磷释放。通过采集柱状芯样,采用室内静态模拟沉积物PO43--P的释放,测定表层沉积物松散结合态磷含量。对照围隔表层沉积物中松散结合态磷含量(27.68~38.55mg/kg)约为硫酸铝处理围隔(11.09~13.85mg/kg)的3倍。结果表明,投加硫酸铝可有效抑制底泥中PO43--P的释放,显著降低表层底泥不稳态磷含量。     

滇池典型湖区沉积物粒径与重金属分布特征

对滇池3个代表性湖区(草海、湖心区、外海南部)表层(0~10cm)沉积物的粒径组成进行了分析,测试了不同粒径沉积物的主要理化性质和Cu、Cr、Ni、Zn、Pb、Fe、Mn、Cd等8种重金属的质量分数,并对滇池沉积物中重金属质量分数的粒径效应作了校正. 结果表明:滇池表层沉积物粒径主要分布在<250μm的范围内;粉砂(4~<63μm)所占比例最大,平均达到60%;黏土(<4μm)次之,平均占19%. 随着粒径的减小,大部分重金属质量分数在不同粒径的沉积物中呈增加趋势. 重金属在细粒径(<63μm) 沉积物中所占比例平均达79%,显著高于其他粒径(63~<125、125~<250μm). Cr、Cd、Cu、Pb、Zn和Ni具有相似的富集特性,其质量分数高值均出现在粒径为4~<63μm的沉积物中,该粒径沉积物中6种重金属的质量分数分别为土壤背景值的2.04、9.77、4.35、5.11、3.47和4.60倍;而w(Fe)和w(Mn)在各粒径沉积物中无明显差异. 黏土校正结果与不同粒径沉积物黏土校正的理论计算值相差不大. 黏土校正与参比元素校正都适合校正滇池不同粒径沉积物的重金属质量分数.      

滇池沉积物磷内负荷及其对水体贡献的研究

在滇池全湖选取 1 1 0个采样点 ,调查了沉积物磷的营养状况 ;外海不同方位选取 6个采样点 ,研究了沉积物磷的赋存形态、剖面分布及其对水体的贡献 .结果表明 ,滇池沉积物表层 ( 0～ 5cm)总磷含量主要变化在 2～ 3g·kg-1 ,最大值为 6 6 6g·kg-1 .沉积物剖面表明 ,表层总磷含量远高于底层 ,在 0～ 1 0cm总磷含量随深度增加而迅速降低 .在点 4、点 5和点 6 ,不同形态磷的含量顺序为NaOH P ,Org P >HCl P >BD P >NH4Cl P .滇池南部 (S1、S2 )沉积物钙结合态磷含量较高 ,表现为HCl P >NaOH P ,Org P >BD P >NH4Cl P(表层 0～ 2 0cm) .沉积物表层 0～ 1 0cm活性磷含量很高 ,且随深度增加含量急剧下降 ,滇池北部沉积物具有很大的释磷潜力 .可溶性磷在水 土界面的浓度梯度为沉积物磷向水体扩散提供了条件 ,在外源减少的情况下沉积物磷内负荷将在一定时间内成为滇池富营养化的主导因子     

武汉东湖底质磷释放对水体的影响

以超额磷负荷为评价指标,计算武汉东湖底质中磷的可释放量为439.4t,底质磷释放实验表明其释放速率为9.47mg/m2·d。东湖底质磷释放对水体磷水平的贡献达到25%。预测在无新外源输入条件下,其内源污染仍会使水体在近20年内保持高的磷水平。     

太湖底泥沉积物释放规律研究

为探索浅水湖泊水动力扰动作用对底泥再悬浮影响的规律,通过矩形水槽试验模拟了太湖不同流速下的沉积物释放,并结合太湖悬浮物模型进行推算,获得了底泥沉积物再悬浮通量与风速之间的定量关系。结果表明:太湖底泥在3种起动标准下对应的起动流速分别为15、30和40 cm/s;底泥沉积物再悬浮通量与风速呈现线性正相关关系,再悬浮通量随风速增大而增大,且相关性较好。该方法为太湖内源释放量估算及富营养化治理提供参考依据。     

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℃.