改性沸石的磷钝化影响因素研究

通过实验室模拟,对比研究了在不同环境条件下(温度、pH值、溶解氧和上覆水磷浓度)改性沸石的沉积物磷钝化效率。结果表明:改性沸石能有效减少不同环境条件下沉积物磷的释放量,具有较好的钝化效果,同时可吸附减少水体重金属离子含量,对水环境基本上没有负面影响。改性沸石对沉积物磷的钝化效率主要受水体pH值控制,上覆水体溶解氧含量、水体温度和上覆水磷含量对钝化效果影响较小。     

阿哈水库沉积物-水界面磷、铁、硫高分辨率空间分布特征

选取贵州典型高原亚深水型湖库阿哈水库为研究对象,利用薄膜扩散梯度技术获取夏季分层期不同湖区沉积物-水界面磷、铁、硫的原位、二维高分辨分布信息,并结合水化学及沉积物磷形态分析,探讨了沉积物P-Fe-S分布规律及控制因素.结果表明:沉积物-水界面DGT-P的浓度变化范围0.00~0.43 mg·L~(-1),DGT-Fe的浓度变化范围0.00~2.83 mg·L~(-1),DGT-S的浓度变化范围0.00~0.10 mg·L~(-1).阿哈水库沉积物孔隙水磷、铁、硫浓度在垂向分布上没有显著的相关性,DGT-P、DGT-Fe甚至还呈反向变化,这与很多湖泊的研究结果存在明显差异,其原因可能是阿哈水库沉积物具有很高的Fe/P和Fe/S比值,过剩的Fe导致还原态S以FeS/FeS_2形式沉淀后,P仍然被Fe(Ⅲ)固定在沉积物中.阿哈水库沉积物磷形态以Na OH-SRP和BD-P为主,Na OH-SRP含量变化范围为192~604 mg·kg~(-1),平均值约为392 mg·kg~(-1),BD-P含量变化范围为143~524mg·kg~(-1),平均值约为225 mg·kg~(-1).阿哈水库底层水体长期处于厌氧环境,Fe、S地球化学循环对沉积物内源磷释放起着重要控制作用.     

贵州红枫湖底泥磷释放的模拟实验研究

在实验室条件下,模拟了温度、溶解氧(Dissolved Oxygen,DO)、pH、扰动、微生物等环境因子对红枫湖底泥磷释放的影响。实验结果表明:(1)底泥磷的释放量随温度的升高而增大,5℃时底泥磷的释放通量为0.59mg·m-2·d-1;25℃和35℃时底泥磷的释放通量分别为1.25和3.68mg·m-2·d-1。(2)厌氧(DO2.0mg/L)条件下,底泥磷释放显著,释放通量在1.15~4.57mg·m-2·d-1之间;好氧(DO6.0mg/L)条件下,底泥磷的释放通量仅为0.82mg·m-2·d-1。(3)底泥磷的释放与上覆水pH值密切相关,且释放量随上覆水pH值的升高而增大,当pH=5.5和pH=7.5时,底泥磷的释放通量分别为1.15和1.25mg·m-2·d-1;当pH=9.5时,底泥磷的释放通量为4.57mg·m-2·d-1。(4)扰动条件下的底泥磷释放通量(2.62mg·m-2·d-1)明显大于静置条件下的底泥磷释放通量(1.25mg·m-2·d-1)。(5)微生物对底泥磷释放有明显影响,灭菌条件下的底泥磷释放量明显大于有微生物条件下的底泥磷释放量。综上所述,高温、厌氧、高pH值、强烈扰动均可促进红枫湖底泥磷的释放,微生物对底泥磷释放有明显抑制作用。基于红枫湖底泥磷释放模拟实验结果,计算了不同环境条件下红枫湖底泥磷的释放通量,在此基础上估算出红枫湖夏季热分层期间(6~9月)底泥磷释放量约为8.58t,占红枫湖水体总磷负荷(约28t)的30.6%,表明红枫湖底泥内源磷释放对水体磷负荷和富营养化有重要贡献,亟待开展底泥内源污染治理。     

红枫湖沉积物内源磷释放通量估算方法的对比研究

湖泊沉积物内源磷是湖泊水体磷的重要来源,但目前对内源磷释放通量的科学估算缺乏定量研究。本文以贵州红枫湖为研究对象,对比研究了野外调查分析法、模拟实验法和扩散模型法等3种估算方法下的红枫湖沉积物内源磷释放通量。结果表明,野外调查分析法可宏观获取水体污染物来源的概况,但对采样点布设、采样频次和周期等要求较高,估算结果往往存在较大偏差和不确定性;模拟实验法可粗略获得沉积物磷释放通量,但由于取样和实验培养过程破坏了沉积物的物理化学结构,估算结果难以精确;扩散模型法可定量估算沉积物磷释放通量,但须与沉积物-水界面高分辨率观测数据相结合才能使结果可靠。红枫湖沉积物内源磷输入对水体磷污染的贡献较高(25.7%~46%),因此在富营养化治理过程中,一方面应继续强化外源污染治理,另一方面亟待加强对沉积物内源磷释放的有效控制。     

2009~2018年贵阳市阿哈水库水质时空变化特征分析

为更好了解贵阳市饮用水源地阿哈水库的水质动态变化规律,对近10年来（2009～2018）库区及主要支流的水质、水文气象数据进行系统分析研究。结果表明：受水文气象及藻类生长的周期性影响,阿哈水库库区及支流水体的营养盐、透明度（SD）、叶绿素a （Chl.a）均呈季节性变化。阿哈水库水质以III类为主,库中水质（超标率为19.82%）优于库东（超标率为45.05%）。综合营养状态指数（TLI）分析表明,阿哈水库水体处于中营养至轻度富营养状态,近年来水质有所改善。入库支流水质优劣顺序为：游鱼河>白岩河>蔡冲河>金钟河,主要表现为总磷（TP）和氨氮（NH₃-N）超标。Pearson相关性分析表明,库区Chl.a和NH₃-N、高锰酸盐指数（COD_Mn）、气温、降雨量、日照时数等呈显著正相关,和SD、水位、气压呈显著负相关。主成分分析表明,藻类生长主要受控于水文气象因子。当前,加大金钟河等入库支流外源污染整治力度,是提升库区水质的关键。未来应加强水文、气象因子作用于藻类水华的过程机制研究,提升藻华应急处理能力。     

改性沸石的沉积物磷钝化效果研究

通过室内模拟实验,对天然沸石及不同方法改性沸石的磷吸附性能及沉积物磷钝化效果进行了对比研究。磷吸附实验结果表明,磷吸附量大小为改性沸石Z3>改性沸石Z2>改性沸石Z1>天然沸石,35d的平均吸附量分别为832、466、168和70mg/kg。改性沸石的磷吸附量与沸石含量正相关,并随时间呈增长趋势,其中改性沸石Z3第35d的磷吸附量可达1690mg/kg。离子交换量测定结果显示,沸石经改性后促进了Ca2+的释放,同时减少了K+、Na+的释放量。沉积物磷钝化实验表明,改性沸石可有效减少沉积物TP、DRP的释放,减少释放量达80%以上。天然沸石主要通过表面吸附减少水体磷含量,其次,物理阻隔作用拓展了钝化作用的时间和空间。Al(OH)3絮凝物通过表面吸附、电中和及架桥作用可显著提高改性沸石的磷吸附量,增强沉积物磷钝化效果。     

贵州百花湖分层期水体有机碳及其稳定碳同位素组成分布特征与控制因素

研究湖水溶解有机碳(Dissolved organic carbon,DOC)和颗粒有机碳(Particle organic carbon,POC)的空间变化特征有助于揭示湖泊有机碳的来源、迁移转化过程与控制因素。本文通过对贵州百花湖分层期水体DOC和POC浓度及其碳稳定同位素组成的对比研究,揭示了百花湖分层期水体有机碳浓度及稳定碳同位素的空间分布特征。研究结果表明,百花湖夏季分层期水体DOC和POC的浓度范围分别为1.97~3.26mg/L(平均值2.58mg/L)和0.60~2.43mg/L(平均值1.14mg/L),且呈现出"上层高、下层低"的特征。水体DOC和POC浓度主要受藻类活动控制。水体δ13 CDOC值随深度增加呈偏正趋势,这可能是由深层水体溶解有机质发生矿化作用和分解作用所致。水体δ13 CPOC值随水体深度增加呈偏负趋势,上下层水体藻类生产力差异和沉积物再悬浮作用可能是导致该现象的主要原因。受光降解作用影响,百花湖水体δ13 CDOC较δ13 CPOC偏正。     

贵州红枫湖沉积物磷的生物有效性研究

选取贵州红枫湖这一典型的高原深水湖泊为研究对象,对其沉积物磷的生物有效性开展系统地分析研究。结果表明,红枫湖沉积物生物有效磷(BAP)含量从高到低依次为藻类可利用磷(AAP)Na HCO3可提取态磷(Olsen-P)水溶性磷(WSP),平均值分别为323、61.2和3.1mg/kg。红枫湖沉积物BAP含量呈现随深度增加而降低的垂向分布特征,在表层沉积物中含量较高,存在较大的磷释放风险。相关性分析表明,弱吸附态磷(NH4Cl-P)和可还原态磷(BD-P)可能是沉积物生物活性磷最主要的来源。红枫湖沉积物磷生物有效性的科学评价,将为科学制定湖泊沉积物内源磷污染治理方案提供理论依据。     

红枫湖入库河流沉积物中重金属污染状况分析

采用综合污染指数法和Hakanson生态风险指数法,对红枫湖几条主要入湖河流入湖处以及原后五养殖区沉积物中8种重金属(Cd、Pb、Cu、Co、Ni、Cr、V、Zn)含量进行了分析。研究结果表明桃花源河污染最严重,达到了中等污染水平(P=2.70,RI=171.02);后六河尽管Zn污染较严重,但其生态危害性低;其余河流的污染程度都较低。几条入湖河流的潜在生态危害性由高到低的顺序为:桃花源河>后六河>羊昌河>麻线河。所研究的8种重金属中只有Cd(Eir均≥40)具有较高的潜在生态风险,桃花源河的Cd的Eir最高(Eir=82)。其余重金属由于毒性系数小,尽管部分重金属含量达到了背景值的许多倍,但都无显著的潜在生态风险。但是后六河的Zn含量高过了生态效应必然浓度值(PEL),需引起重视。通过对桃花源河沉积物重金属含量垂向变化的研究发现,在早期成岩过程中沉积物中Cd、Pb、Ni、Co、Cr、Cu、V的沉降主要受有机质的控制;Cr不仅受有机质的影响,还受氧化还原条件的影响;而Zn则明显受粒度的控制。     

西南地区全新世气候变化概述

本文较为系统地分析了西南地区石笋、泥炭和湖泊沉积物等自然记录恢复古气候的其本原理,概述了西南地区全新世(近万年来)气候变化研究的主要进展。鉴于西南地区古气候研究的现状,未来应着重加强三个方面的研究:1)加强石笋、泥炭和湖泊沉积物等代用指标记录气候变化的机理研究,建立更为有效的古气候定量/半定量重建方法;2)加强高分辨率、多指标的综合对比研究,揭示重大气候变化事件(如8.2 ka事件4、.2 ka事件和小冰期等)的性质及其对西南地区生态环境的影响;3)加强不同区域气候变化的对比研究,为揭示气候变化驱动力和合理预测西南未来可能出现的气候变化提供科学基础。