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。     

pH对沟渠沉积物截留农田排水沟渠中氮、磷的影响研究

通过摇瓶动态实验和箱体静止实验,研究了不同pH条件下沟渠沉积物对农田流失氮、磷的截留效应,分析了pH对氮、磷截留效应及其界面交换作用的影响.结果表明:在实验pH变化范围内,沟渠沉积物对NH 4-N的吸附量和NO-2-N的硝化量以及对TN的截留率都是随着pH的增加而增加;沟渠沉积物对总溶解性磷(TDP)的吸附量随着pH的增加而增加,TP的截留率在5 d前随pH的增加而增加,但在此后基本不发生变化;在不同的pH下,通过影响微生物的活动直接或间接影响氮的界面交换行为,同时pH通过影响沉积物的吸附作用和离子交换作用来影响磷在沉积物-水界面的交换行为.阐明pH对沟渠沉积物氮、磷截留效应的影响有助于掌握氮、磷在农田排水沟渠中的迁移转化机理,从而对控制农业面源污染具有重要的意义.     

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;NH4+-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。     

降雨径流时农田沟渠水体中氮、磷迁移转化规律研究

为有效阻控降雨条件下农田土壤流失氮、磷通过沟渠进入水体,通过对降雨时农田排水沟渠系统中总氮、总磷的测定和分析,研究降雨径流下沟渠系统水体中氮、磷的迁移转化规律和时空分布.结果表明,农田排水沟渠系统本身不太稳定,在外界条件(降雨)的作用下可以引起一系列的变化,同时农田排水沟渠系统又具有抗冲击可修复能力,可以使氮、磷的各项转化作用恢复.该特征使得总氮、总磷在沿程迁移过程中表现出一定的变化规律:总氮浓度沿程呈3次多项式曲线变化,总磷浓度整体呈指数递减变化;同时各断面的总氮、总磷自身转化也有其降解规律,总氮和总磷浓度随时间均呈3次多项式曲线变化.     

赤泥在控制沉积物磷释放中的应用研究

利用烧结法赤泥中富含Ca、Fe等金属元素的氧化物而具有吸附性的特点,通过室内模拟研究赤泥投加对沉积物中各种磷形态含量及分布比例的影响,进而探讨利用赤泥控制沉积物中磷释放的可行性。对经过处理后的沉积物磷形态分析后表明,投加赤泥能促使沉积物中铁铝磷向钙磷转化（Pearson相关分析,r=-0.892,P<0.01,n=9）,且赤泥的强碱性使沉积物pH值逐渐升高。确定了赤泥最佳投加比例为5%,此时沉积物的pH为9.03,铁铝磷含量由初始的148 mg/kg降至107 mg/kg,占总磷比例也由18.1%降至13.4%,钙磷含量由486 mg/kg升至546 mg/kg,其占总磷比例则由60%增至68.7%,铁铝磷和钙磷之间的转化已基本完成,继续增加赤泥投加量对沉积物中磷形态间的相互转化影响甚微。由于铁铝磷较钙磷活性高而易释放,可见投加赤泥能降低沉积物中磷的释放风险。赤泥可以作为吸附材料被应用于沉积物磷污染控制技术中,为有效控制水体内源磷负荷提供一种新思路和廉价材料。     

不同温度下西安汉城湖沉积物吸附、释放特性和磷形态

以西安汉城湖为研究对象,2015年4月对湖体沉积物进行现场调查和采样分析,共设4个采样点,研究不同温度下沉积物磷的吸附释放特性及沉积物磷形态的分布。结果表明,沉积物磷等温吸附随着温度的升高而增大,吸附特征符合修正的Langmuir模型,最大吸附容量Qmax的范围为507.21~786.77 mg·kg-1。磷动力学吸附主要发生在实验进行前12 h之内,吸附量基本达到或超过72 h吸附平衡时吸附总量的85%。磷动力学释放量范围为2.02~11.058 mg·kg-1,且在6 h达到最大值。沉积物总磷的含量范围为655.37~1.809.38 mg·kg-1,以无机磷为主,沉积物不同形态磷含量为TP > IP > HCl-P > OP > NaOH-P。沉积物富营养化风险指数ERI的范围为5.92~11.86,在10℃和20℃时,4个采样点的ERI均在10以下,属于低风险,在30℃时,4个采样点的ERI均在10以上,属于中等富营养化风险。     

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。     

盐碱地区沉积物磷释放特性及影响因素

为研究沉积物磷释放对盐碱地区景观水体富营养化的影响,以天津滨海新区泰达河道为对象,应用沉积物中磷形态的标准测试方法（SMT）,分析了沉积物中磷的形态;研究了沉积物中磷的解吸动力学,并探讨了水力扰动、pH和盐度对沉积物中磷解吸的影响。结果表明,无机磷（IP）为沉积物中磷的主要形态,总量为0.637 mg/g,IP中又以钙磷（Ca-P）为主,约占IP的80%,而铁/铝磷（Fe/Al-P）仅占20%。0-4 h为磷的快速解吸阶段,4-24 h为慢速解吸阶段,并逐渐达到平衡。泰达河道沉积物对磷具有一定的吸持能力,不易解吸。增强水力扰动的强度会促进磷的解吸,但影响不大;在碱性条件下,增加pH对磷的解吸没有显著影响;增加水体盐度,能促进磷的解吸。     

农村沟渠水体的磷污染水平对底泥磷释放规律的影响研究

为揭示农村生活污水排放导致沟渠底泥磷形态转化对农村生态环境的影响,用K2HPO4配置不同水平磷污染水体(TP质量浓度分别为0、5、10、20 mg/L),考察在静态及扰动试验中底泥磷的转化规律.结果表明:(1)当水体TP为0 mg/L,底泥为磷源,逐步向水体释放磷;随水体TP增大,底泥为磷汇,吸附水体中的磷,水体扰动会...     

南京玄武湖沉积物生物可利用磷的研究

采用连续提取法(SMT法)和化学提取法,研究了南京玄武湖5个采样点的沉积物中TP、各组分磷及生物可利用磷的垂向分布,探讨了玄武湖不同深度沉积物的潜在释磷能力和生物可利用磷的来源.结果表明,玄武湖5个采样点的沉积物中TP含量分布差异较大,且与人类活动密切相关.沉积物中铁磷(Fe-P)和钙磷(Ca-P)对生物可利用磷的贡献巨大,这部分磷具有较大的潜在释放风险.     

循环比对氧化沟脱氮除磷效果及磷转化途径的影响

在改良型氧化沟工艺的循环廊道内增设缓流板,以此改变循环廊道过流断面面积,进而调控循环比(循环廊道断面通过的循环流量和进水流量的比值)。利用胞内、胞外聚合物的分析及物料平衡的方法,研究了增设缓流板、调控循环比前后系统同步脱氮除磷效果和磷转化途径的变化及聚磷菌种含量的差别。结果表明,增设缓流板,循环比为27时,COD、NH+4、TN和TP的平均去除率分别为93.3%、87.1%、78.1%和96.0%,反硝化聚磷菌占总聚磷菌的比例为46.1%;而不设缓流板,循环比为241时,COD、NH+4、TN和TP的平均去除率分别为91.2%、82.7%、67.2%和86.4%,反硝化聚磷菌占总聚磷菌的比例为17.54%。综上可知,增设缓流板控制循环比,有助于提高反硝化聚磷菌的富集,有助于提高反硝化吸磷量,同时有助于提高氧化沟工艺的同步脱氮除磷效果。     

C/N对Carrousel 2000氧化沟同步脱氮除磷的影响研究

就C/N对Carrousel 2000氧化沟同步脱氮除磷的影响进行了研究。结果表明,进水C/N值在5～13之间时,进水C/N不影响氧化沟系统对NH₃-N的去除效果。出水NH₃-N浓度＜1 mg/L,平均去除率达到97.40%。当C/N低于11时,TN、TP的去除率随C/N的升高而快速大幅提高,分别从5时的26.47%和14.99%升至11时的93.48%和97.03%。当C/N＞11时,氧化沟TN去除率达到93.48%,TP去除率接近100%,氧化沟具有了良好的同步脱氮除磷的效果,出水水质满足国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002一级A标准)要求。TP去除率与TN去除率相关系数R₂＝0.985。     

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。     

太湖不同营养类型湖区沉积物磷的形态与吸附行为的比较

选择太湖不同营养类型的湖区开展了沉积物磷形态与磷吸附行为的研究,结果表明,位于藻型湖区梅梁湾的T1点表层沉积物中的总磷(TP)含量高于位于草型湖区T2点的相应值,且沉积物吸附能(K)值与TP含量显著负相关(ppp0)值随深度递增,大型水生植物的存在促使表层沉积物维持磷汇的功能,T1点沉积物距表层10~15cm处EPC0值最低,故相应疏浚深度宜为10~15cm,这一结果为富营养化湖泊的修复提供了理论依据与技术参数。     

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。     

深圳某水质净化厂A/A/O微曝氧化沟深度脱氮除磷工艺效果分析

为探究A/A/O微曝氧化沟深度脱氮除磷工艺的性能,根据深圳市某水质净化厂长期监测数据,分析了进水污染物浓度、生物池沿程脱氮除磷性能和微生物相。结果表明：进水可生化性一般,生物脱氮可行,但生物除磷效果有限,需借助化学除磷增强除磷效果,投药浓度与进水BOD₅/TP值变化趋势呈负相关;生物池好氧段微生物的氨氧化速率和亚硝酸盐氧化速率能满足硝化反应的正常进行;但缺氧段反硝化速率较低,是生物脱氮的限制因素,可通过降低内回流DO和增加缺氧段碱度来增强微生物的反硝化速率;生物池中有大量的累枝虫、钟虫、盾纤虫和轮虫,且成熟期菌胶团数量较多,结构紧密;深度处理对TP和SS的去除率分别为60.3%和33.71%。物料平衡分析结果显示,被同化的氮含量和反硝化的氮含量各占43%和57%,通过微生物合成和吸附被去除的磷含量和与除磷药剂形成化学沉淀的磷含量各占49.06%和50.94%。本研究结果为水质净化厂深度脱氮除磷提供了思路,可为提高出水水质标准提供参考。     

不同工况条件对Carrousel氧化沟脱氮除磷影响研究

采用Carrousel氧化沟处理实际生活污水,考察了DO、TCOD/TN和污泥回流比对氧化沟单沟内同步脱氮除磷效果的影响。结果表明,在相同HRT、污泥回流比、TCOD/TN比的工况下,氧化沟系统对TN、TP的去除率随着DO浓度的增加而降低;在相同HRT、污泥回流比、DO的工况下,氧化沟系统对TN、TP的去除率随着TCOD/TN比的增加而提高;在相同HRT、DO和TCOD/TN比的工况下,氧化沟系统对TN的去除率随着回流比的增加而提高,而对TP的去除率随着回流比的增加而降低。     

Inconsistency and comprehensiveness of risk assessments for heavy metals in urban surface sediments

Numerous indices have been developed to assess environmental risk of heavy metals in surface sediments, including the total content based geoaccumulation index (I_geo), exchangeable fraction based risk assessment code (RAC), and biological toxicity test based sediment quality guidelines (SQGs). In this study, the three indices were applied to freshwater surface sediments from 10 sections along an urbanization gradient of the Grand Canal, China to assess the environmental risks of heavy metals (Cu, Pb, Zn, Cd, and Cr) and to understand discrepancies of risk assessment indices and urbanization effects regarding heavy metal contamination. Results showed that Cd, Zn, and Pb were the most enriched metals in urban sections assessed by I_geo and over 95% of the samples exceeded the Zn and Pb thresholds of the effect range low (ERL) of SQGs. According to RAC, Cu, Zn, Cd, and Cr had high risks of adversely affecting the water quality of the Grand Canal due to their remarkable portions of exchangeable fraction in surface sediment. However, Pb showed a relative low risk, and was largely bounded to Fe/Mn oxides in the urban surface sediments. Obviously, the three assessment indices were not consistent with each other in terms of predicting environmental risks attributed to heavy metals in the freshwater surface sediments of this study. It is recommended that risk assessment by SQGs should be revised according to availability and site specificity. However, the combination of the three indices gave us a comprehensive understanding of heavy metal risks in the urban surface sediments of the Grand Canal.