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。     

四平市二龙湖底泥磷释放研究

采用室内实验模拟法对四平市二龙湖富营养化限制因子磷的底泥释放速率及释放量进行了研究,并研究在各种环境因子（温度、pH、DO和扰动因素）影响下底泥磷的释放规律.结果表明,（1）二龙湖年平均底泥释磷量为208.78kg,最大释磷率为0.889 μg/g（T=20℃,pH=8,DO为4.68 mg/L）;（2）自然和人为的扰动因素会促进底泥的磷释放;（3）pH在弱酸至中性范围内底泥释磷量最小,酸性和碱性条件都有利于磷的释放;（4）随着温度的升高底泥释磷量增大;（5）厌氧条件比好氧条件更有利于磷的释放.     

四平市二龙湖底泥磷释放研究

采用室内实验模拟法对四平市二龙湖富营养化限制因子磷的底泥释放速率及释放量进行了研究,并研究在种环境因子(温度、pH、DO和扰动因素)影响下底泥磷的释放规律。结果表明,(1)二龙湖年平均底泥释磷量为208·78g,最大释磷率为0·889μg/g(T=20℃,pH=8,DO为4·68mg/L);(2)自然和人为的扰动因素会促进底泥的磷释放;(3)H在弱酸至中性范围内底泥释磷量最小,酸性和碱性条件都有利于磷的释放;(4)随着温度的升高底泥释磷量增大;(5)厌条件比好氧条件更有利于磷的释放。     

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。     

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。     

于桥水库底泥磷分级及其释放能力

取样测定了于桥水库底泥无机磷各组分含量及其平面和竖向分布,无机磷总量为284～704 mg/kg,平均为485.70mg/kg,其中Ca2-p、Cag-P、Al-P、Fe-P、O-P和Ca10-P所占质量分数平均分别为3.5%、2.9%、0.3%、48.5%、2.9%和41.9%.通过模拟释放实验得出,在pH<8和pH=9.10条件下,由于厌氧使得底泥磷释放的启动溶解氧分别为<1、<2 mg/L.底泥磷在pH=6.50、DO<1 mg/L,pH=9.10、DO>5 mg/L,pH=9.10、DO<1 mg/L的3种条件下的极限释放量为0.24、0.17、0.33 mg/g,分别占底泥无机磷总量的41.7%、29.5%和57.3%(质量分数).释放的磷主要来自Fe-P,但Fe-P也只能部分释放.酸性条件下,有部分Ca2-P、CaB-P、Ca10-P和Al-P释放,对于AI-P,低pH酸溶作用要远大于高pH下OH-置换作用.     

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。     

聚硅硫酸铝铁抑制底泥磷释放的实验研究

通过室内模拟研究了各因素对聚硅硫酸铝铁（PSAFS）抑制底泥磷释放的影响,并探讨了利用PSAFS抑制底泥磷释放的可行性。研究表明,当Al/Fe摩尔比为4∶6,[Al,Fe]/[Si]摩尔比为1∶1,投加剂量2.5 mL/300 g,pH值为8时,PSAFS抑制底泥磷释放的效果最佳,稳定性最好。结果同时表明,在最佳条件下...     

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.     

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...     

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。     

环境因素对长寿湖底泥释磷影响的模拟实验研究

肥水养殖显著增加了长寿湖底泥中的磷含量。为了解肥水养殖积累在湖泊底泥中磷的释放情况,以长寿湖大坝口枯水期底泥为实验材料,模拟研究了不同环境条件(上覆水pH、温度、DO含量和扰动)下湖泊底泥的释磷特征。结果表明,在弱碱性条件下,底泥释磷量随上覆水pH的升高而升高;温度升高有利于底泥磷的释放,温度每升高5℃,第21天时底泥释磷量增大0.0045～0.0074 mg/L;DO含量降低有利于底泥中铁/铝结合态磷的释放;扰动对底泥磷的释放没有明显影响。研究表明,网箱养殖增加了底泥中的有机磷含量,促进有机磷向无机磷转化,增大了底泥中磷的释放风险。     

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。     

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。     

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。     

顶盖驱动流胁迫浅水湖泊沉积物释放溶解性有机磷的水槽实验

为模拟自然生境下风生流对浅水湖泊沉积物的扰动并研究沉积物释放溶解性有机磷的特征,选取了某浅水湖泊沉积物为研究对象,对其人工污染溶解性有机磷,利用室内循环直流水槽的顶盖驱动流模拟湖泊风生流,考察静态和模拟风生流条件下,沉积物中溶解性有机磷释放特征。实验结果表明,静态条件下,沉积物中溶解性有机磷在实验初始释放量较大,0~10 h内释放浓度由0 mg·L-1达到0.12 mg·L-1,其后释放量缓慢增加,在152 h达到最大释放浓度0.35 mg·L-1后保持动态平衡。相对静态条件,模拟风生流作用下沉积物中溶解性有机磷释放速率明显增大,驱动流速为20 cm·s-1和38 cm·s-1的实验在起始时间段内,有机磷释放量是静态的2倍和3倍,释放达到平衡所需时间约是静态的1/10和1/24。但静态和动态条件下沉积物溶解性有机磷最终的释放平衡浓度相差不大,三者上覆水释放平衡浓度分别为：0.350、0.350和0.375 mg·L-1。暗示顶盖驱动流促进沉积物溶解性有机磷释放速率增大,并不能显著增加释放总量。动态实验条件下,不同驱动流速时,黏性层和紊流的上覆水中溶解性有机磷浓度变化不同。0~5 h实验期间,黏性层溶解性有机磷浓度与近底流速呈正相关性,中层紊流区域的浓度则与近底流速呈负相关性。     

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。