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。     

钱塘江富阳-杭州段沉积物磷的赋存形态分析

研究了钱塘江富阳一杭州段10个采样点表层沉积物中TP、各组分磷的含量分布以及沉积物有机质和粒径对磷分布情况的影响.结果表明,钱塘江富阳一杭州段表层沉积物中的TP为594.76～1 463.06 mg/kg,平均为940.24 mg/kg.NaOH提取态磷(NaOH-P)是污染河段无机磷(IP)的主要赋存状态.除个别采样点外,有机磷(OP)在TP中所占的比例相对较低.钱塘江富阳一杭州段沉积物TP以及赋存状态与沉积物粒度组成及有机质含量有显著的相关关系,沉积物中细颗粒越多,有机质含量越高,其TP也就越高,污染河段磷素增加主要造成NaOH-P升高,因此可以判断河段释磷潜力与污染有关.     

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。     

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。     

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。     

受污染城市河道沉积物磷吸附特征及其影响因素

采集了典型受污染城市河道——陕西省新河不同季节的沉积物,研究其磷吸附特征及影响因素,并考察其缓冲外源污染的能力,评估其磷释放风险。结果显示,沉积物平均粒径在秋季小于夏季和春季,pH为7.64~8.88;沉积物总磷 (TP) 为870~2 173 mg·kg⁻¹;计算了沉积物磷富集系数,明确了新河部分点位为重度污染类型。吸附动力学研究结果表明：0~2 h沉积物对磷的吸附量在正负之间波动;2~4 h吸附量迅速增加,吸附速率也达到了峰值;之后吸附量增加趋势变缓,并在48 h达到平衡。绘制吸附等温线,可知沉积物的磷吸附-解吸平衡质量浓度 (EPC₀) 为0.39~2.21 mg·L⁻¹,高于同时段上覆水中磷的质量浓度,具有释放风险;磷最大缓冲容量MBC和Freundlich常数K_F呈现秋季>>夏季>春季的规律;经D-R模型拟合,绝大多数样品的吸附能为8.45~11.18 kJ·mol⁻¹,说明吸附机制为离子交换。相关性分析结果表明,沉积物的磷吸附速率常数与钙的相对含量呈显著相关 (P<0.05) 。EPC₀与沉积物的总磷和易释放态磷含量呈显著相关 (P<0.01) ,与沉积物平均粒径和有机质显著相关 (P<0.05) ,与pH显著相关 (P<0.05) 。本研究结果可为受污染城市河道治理提供参考。     

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...     

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。     

苏州市各功能区水环境中碳氮磷分布特征与污染评价

为了解苏州市水环境中营养元素的时空分布特征及潜在生态风险,于苏州市城区、城郊和郊区共设置16个采样点,并对全年水样和沉积物样进行各形态碳、氮、磷含量的测定。结果表明:(1)时间尺度上,水体中春季溶解性有机质(DOC)极显著低于秋、冬季,TN季节性差异不显著,春、夏季TP极显著高于秋、冬季。沉积物中总有机碳(TOC)、TN和TP均在冬季最高、春季最低。(2)空间尺度上,水体中城区TP高于城郊和郊区。沉积物中TOC、TP均呈现城区郊区城郊的分布特征。(3)水体富营养化评价综合指数表明,1个采样点为极富营养级,11个为重富营养级,4个为富营养级,春、夏两季富营养化风险高。(4)苏州市整体有机氮污染较严重,城区沉积物中生物有效性磷最高,对上覆水的磷释放风险最高。(5)相关性分析表明,沉积物中TP、无机磷和铁铝磷来源可能相同。     

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。     

基于表层沉积物污染状态的环保清淤范围划定：以长荡湖为例

为确定长荡湖环保清淤范围,通过对表层沉积物TN、TP和8种重金属的监测来确定空间分布差异及高污染区域,并结合实际操作情况确定具体清淤范围。结果表明,研究区域TN为419~2 920 mg·kg⁻¹,均值为1 186 mg·kg⁻¹,无明显空间差异和分层差异。长荡湖表层(0~15 cm)沉积物TP均值为499 mg·kg⁻¹,上层0~5 cm的 TP略高于底层。沉积物TP具有一定的空间差异性,不同深度的TP空间差异性相似,均为北部中间湖区、西部湖区、南部及东侧湖区较高。长荡湖表层沉积物Cr、Cu、Ni、Zn、As、Cd、Pb和Hg的平均质量分数分别为：53.3、26.1、30.6、88.4、6.20、0.467、18.3、0.050 mg·kg⁻¹。其中,Cd污染较为严重,平均值为背景值的3.71倍,其余重金属污染较轻。8种重金属在表层沉积物0~5 cm质量分数明显高于底部,高质量分数区域主要集中在大浦港、新河港入湖湖区。通过对TN、TP、重金属进行污染评价,以TN>1627 mg·kg⁻¹,TP>625 mg·kg⁻¹,RI>300为清淤界限并扣除沉积物小于10 cm的区域和鱼类养殖区,确定主要清淤区域为西部、东南部及部分东北部、南部中心湖区。该研究结果可为类似环保清淤工程的清淤区域确定提供参考。     

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。     

罗时江河口湿地沉积物磷的空间分布及污染风险评价

以云南洱海罗时江入湖河口湿地为典型对象,利用柱状底泥分层采样器采集罗时江河口湿地沉积物样品,0~10 cm为表层,10~30 cm为中层,30~60 cm为底层,分析了3层沉积物的总磷含量。研究结果表明,(1)从水平方向看,罗时江河口湿地各层(表层、中层、底层)沉积物总磷分布均呈现出沿2条主水道(水道Ⅰ和水道Ⅱ)向岸边递减,并在入水口处出现峰值的规律;垂直方向上看,总磷含量随着沉积深度增加而减少,表层富集明显。表层、中层和底层沉积物总磷平均含量分别为1.09、1.03和0.99 g/kg。(2)运用单因子污染指数评价法对沉积物总磷进行了评价,3层沉积物总磷总体属于中度污染,局部出现重度污染。各层污染程度从大到小依次为表层(1.81) >中层(1.72) >底层(1.65),重度污染主要集中在水道Ⅰ上。     

不同水温时底泥扰动对不同形态磷分布的影响

研究了江南地区典型水温条件下,底泥扰动对上覆水中不同形态磷迁移的影响.结果表明,不同水温条件下,底泥扰动均有利于上覆水中溶解态磷(即溶解性总磷酸盐(DTP),包括溶解性正磷酸盐(DIP)和溶解性有机磷(DOP))向底泥迁移.与对照试验相比,不同水温时的扰动均导致DIP/TP和DTP/TP明显降低.与初始状态(第0天时)相比,扰动导致DIP/TP分别降低了39.61百分点(冬季水温)和17.38百分点(夏季水温),而DTP/TP则分别降低了39.16百分点(冬季水温)和19.06百分点(夏季水温).相反,对照试验中,DTP/TP分别上升了24.90百分点(冬季水温)和23.37百分点(夏季水温).这说明底泥扰动促进了溶解态磷向颗粒态磷(PP)的转化.     

太湖流域小型水源性湖泊氮、磷时空分布及营养状态评价

2009年11月至2010年10月,对太湖流域小型水源性湖泊20个采样点水体的TN、TP、NO3--N、NH4+-N、NO2--N以及PO43-等水质因子进行测定分析,讨论了氮、磷时空分布特征,并评价其富营养化程度。结果表明,TN、TP年均值分别为1.50、0.05mg/L;TN、TP的季节性变化规律具有一定差异,TN浓度为冬、春季高于夏、秋季,而TP浓度为2009年11月至2010年3月高于其他月份。由于受入湖河流的影响,TN、TP的空间分布格局较为相似,均表现为西南部高于东北部、入湖口分别高于湖中心和出湖口。NO3--N年均值为0.68mg/L,浓度变化趋势呈双峰型(2010年3、9月为峰值),基本同TN的变化趋势一致,空间分布表现为入湖口分别低于湖中心和出湖口(除冬季外),显示水体硝化过程对硝酸盐的贡献。NH4+-N年均值为0.23mg/L,从2010年4月开始浓度逐渐升高,到2010年7月达到全年最高值,其浓度空间分布特征表现为入、出湖口均高于湖中心(除秋季外)。NO2--N和PO43-的年均值都较低,均为0.01mg/L(以P计),时空差异不明显。根据CARLSON提出的营养状态指数法计算分析可知,该湖泊冬、春季处于中营养状态,夏、秋季营养状态略高,且磷是全年初级生产力的限制因子。     

Phosphorus fractions and the effect of pH on the phosphorus release of the sediments from different trophic areas in Taihu Lake, China

The sediment characteristics, different phosphorus (P) fraction concentrations and the effect of pH on P release were investigated in a shallow eutrophic lake in China. The total phosphorus (TP) concentrations in the sediments ranged greatly from 420 to 3408 mg kg(-1) and inorganic P (IP) was the main P fraction. For the heavily eutrophic sediment, IP mainly consisted of NaOH-P; while for the mesotrophic sediments, IP mainly consisted of HCl-P. The rate of P release decreased as pH increased from 2 to 6. But it increased as pH increased from 8 to 12. It is suggested that high pH promoted the release of NaOH-P, and low pH promoted the release of HCl-P, and there was no P release occurring in the neutral condition.