磷与湖泊富营养化

阐述富营养化湖泊水体磷的存在形式、来源,磷对湖泊富营养化的影响,提出当前控制富磷污染存在问题,并对除磷措施进行探讨。     

底泥磷的吸附与释放研究进展

富营养化是当今世界面临的一个严重的环境问题。在大多数情况下，磷是最主要的限制因子，沉积物(底泥)中的磷的循环在一定程度上决定着富营养化的进程，对水体磷含量有深刻的影响，即所谓的内源污染。本文结合国内外研究最新动态，对底泥磷形态、磷释放与水体水质的关系作了概述，重点对影响沉积物(底泥)磷的释放与吸附的因子作了分析，并对底泥磷释放的研究方向发表了一些见解。     

曝气加氢氧化钙复合技术抑制底泥磷释放及对底泥微生物多样性的影响

底泥磷释放是导致水体富营养化的主要原因之一,本文通过在样泥中分别投加0、0.01和0.02 mol·L-1Ca(OH)2溶液,同时进行微臭氧曝气(0.6 g·min-1),研究了曝气加氢氧化钙复合技术抑制底泥磷释放的效果及对底泥微生物多样性的影响.结果显示,投加0.02 mol·L-1Ca(OH)2组上覆水中总磷(TP)浓度的最终值与对照组相比,抑制率达到34%;从各形态磷的角度进一步分析发现,与对照组相比,该组底泥中可溶性磷和铁磷含量分别降低了92%和60%,其最终转化为钙磷是该技术的关键.通过聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳技术(PCRDGGE)研究发现,各试验组微生物相似性在65%~85%之间;Berger-Parker优势度指数、Margalef丰富度指数、Shannon多样性指数变化不明显,表明该技术不会影响底泥微生物多样性.     

杭州西湖底泥释磷及其对富营养化的影响

杭州西湖是一个小型浅水湖泊,其底泥由上部藻骸腐泥和下部泥炭层构成。西湖底泥的显著特点是有机碳含量特别高,氮和磷含量也相当高。通过实验室和现场模拟研究,考察了pH、温度、溶解氧、氧化还原电位及上复水种类等环境因素对底泥释磷量和释磷速率的影响。上复水pH值在6.5—7.0范围内底泥释磷量最低;在较高或较低pH值时,底泥释磷量倍增。升高水温或降低上复水溶解氧浓度均能加速磷释放。实验室模拟西湖底泥最大释磷量为0.368μg/g。夏季现场模拟平均释磷速率为1.02mg/m~2·d;估算西湖底泥释磷量达1.346t/y,相当于年平均外部入湖磷负荷的36.4％。底泥释磷对西湖富营养化有着不容忽视的影响。     

北京六湖泊表层底泥磷吸附容量及潜在释放风险

利用沉积物磷吸附指数(PSI)和磷吸附饱和度(DPS)研究了北京前海(QH)、青年湖(QNH)、昆明湖(KMH)、紫竹院湖(ZZYH)、陶然亭湖(TRTH)、红领巾湖(HLJH)表层沉积物的磷吸附容量,分析了沉积物中磷的吸附饱和度(DPS)与其他指标的相关关系,并讨论了不同城市湖泊沉积物中磷的潜在释放风险.结果表明:6湖沉积物的PSI为14.9~83.3 (mg×L)/(100g·μmol),平均值为34.6 (mg×L)/(100g·μmol);DPS为7.97 %~50.5 %,平均值28.9 %,PSI与DPS显著负相关.PSI与草酸铵提取的磷、铝(Pox,Alox)含量均为显著负相关,草酸铵提取的铁(Feox)是影响PSI的主导因素.DPS与沉积物中草酸铵提取的磷(Pox)含量显著正相关,主要受沉积物中原有吸附态磷的影响.此外,磷释放风险指数(ERI)计算结果表明QH、QNH、ZZYH、TRTH中的表层沉积物磷潜在释放诱发富营养化的风险均为高度风险.     

巢湖底泥磷的释放模拟实验研究

在实验室条件下，模拟了DO控制、pH值调节、温度调节、水动力条件等，进行了底泥释磷实验。实验表明：（1）厌氧条件下，底泥中的磷向水体释放，且释放强度随pH值的升高而升高。好氧条件下，底泥非但没有向水体释放磷，反而从水体中吸附磷，呈“负释放”状态；且pH值越低，“负释放强度”越大。（2）温度升高有利于底泥中磷的释放，最大释放强度随温度的升高而提前。（3）搅动条件下的底泥磷释放量大于静置条件下的底泥磷释放量。（4）微生物对磷释放有明显的影响。从本次模拟实验结果看，体系温度升高、减少溶解氧、提高pH以及施以水动力作用，均可使底泥中的磷释放量增加，在常温（25℃）、厌氧、pH=7.5条件下，底泥中磷向水体的释放量将增加17％左右。     

治理湖泊富营养化过程中磷循环利用的战略性思考

我国湖泊的富营养化现状非常严重,其中磷是富营养化过程中的关键因子.目前,国内的处理措施主要是控制外源性磷的输入和内源性磷的"有效性".值得注意的是,由于磷矿是不可再生资源,并且储量有限,国土资源部已将磷矿列为到2010年不能保证需求的20个矿种之一.如果按着现有的除磷措施,不仅湖泊富营养化的潜在威胁将逐渐增加,而且不久的将来我们将面临磷资源的极度匮乏,使得我国的磷化工业和相应的农业生产受到严重的制约.所以,研究探讨磷资源循环利用的途径,实现环境保护和资源循环利用的双赢,是我国环保工作者应优先思考的问题.     

富营养化水体内源磷释放和稳定化研究进展

水体富营养化是当今世界面临的一个严峻的环境问题,很多研究表明:水体沉积物中磷的释放是引起富营养化的主要因素,因此国内外很多学者对水体沉积物中磷形态,磷释放的影响因素和控制技术进行了研究。研究发现:pH、温度、溶解氧、氧化还原电位和扰动等环境因子对沉积物中磷的释放均有影响,但其影响程度不同。国外关于水体沉积物中磷的控制技术的研究比较多,其中包括供氧技术、原位控制技术和覆盖技术等,还有近几年发现的水生植物控制技术,但国内对沉积物污染控制技术的研究还停留在实验探索阶段,应用的很少。     

沉积物中磷形态与湖泊富营养化的关系

应用乙二胺四乙酸法对长江中下游太湖、巢湖和龙感湖等3个湖泊表层沉积物中磷的形态进行连续提取和测定.结果发现,在表层沉积物中,3个湖泊钙磷的百分含量比较接近,占总磷的30%左右,太湖和巢湖铁磷的百分含量显著高于龙感湖,而龙感湖有机磷的相对含量较高,可达40%~50%.这3个湖泊沉积物中有机磷形态差别十分明显,其中太湖沉积物中的有机磷主要以酸可提取有机磷形式存在,巢湖沉积物中酸可提取有机磷约占总有机磷的一半,而龙感湖的有机磷大部分与腐殖酸结合.沉积物中酸可提取有机磷的释放可能又是一个导致湖泊富营养化的重要过程.     

岱海沉积物内源磷释放特征的研究

岱海沉积物及水体营养盐浓度较高,内源污染释放风险大,水体营养盐浓度逐年上升.通过分析岱海西南湖区、东北湖区及中心湖区沉积物磷吸附动力学特征和吸附等温特征,计算沉积物NAP (native adsorbed phosphorus,吸附解吸态磷)浓度和EPC₀(equilibrium phosphorus concentration,平衡磷浓度),明确岱海各湖区沉积物磷的"源-汇"转换机制.结果表明:①准二级动力学模型能够较好地描述沉积物样品对磷的吸附动力学行为,且沉积物吸附磷的速率较快,最高吸附速率达11.45 g/(mg·min),在8 h内沉积物对磷的吸附可趋于平衡状态.②修正后的Langmuir等温吸附模型(R²为0.907 6～0.974 2)能较好地描述沉积物对磷的吸附等温行为,且通过参数计算发现,岱海中心湖区的沉积物具有较高的磷吸附量,最大值为0.867 mg/g.③通过对比NAP含量、沉积物EPC₀与间隙水中SRP (soluble reactive phosphorus,可溶性活性磷)浓度,发现岱海中心湖区...     

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。     

富营养化湖泊底泥释磷机理研究

本文综述了富营养化湖泊底泥中磷的化学形态、释放机理及其影响因素.化学形态分为水溶性磷、铝磷、铁磷、钙磷、还原态可溶性磷、闭蓄磷、有机磷等7种,其分布取决于各形态磷的性质.磷释放受7种因素影响,厌氧、高pH或低pH值、高温、扰动、生物活动、底泥与湖泊舍磷量的浓度差值以及钙质底泥组分等因素均能促进底泥中磷的释放.     

光照、温度和藻类对底泥释放磷的影响

在悬浮底泥与藻类体系中,不同温度和光照条件对底泥释放磷的影响方面的研究,尚未见到过报道。现对此进行了研究,并得出下述结论:有藻存在时底泥的释放量大于无藻存在时底泥的释放量。光照度大时(一定限度下),底泥的释放量稍有增加;温度升高时,底泥的释放量加大;水柱中含泥量大时,则磷的释放量也大。此工作对在不同条件下浅湖的内负荷量计算提供了基础。     

光照、温度和藻类对底泥释放磷的影响

在悬浮底泥与藻类体系中,不同温度和光照条件对底泥释放磷的影响方面的研究,尚未见到过报道。现对此进行了研究,并得出下述结论:有藻存在时底泥的释放量大于无藻存在时底泥的释放量。光照度大时(一定限度下),底泥的释放量稍有增加;温度升高时,底泥的释放量加大;水柱中含泥量大时,则磷的释放量也大。此工作对在不同条件下浅湖的内负荷量计算提供了基础。     

底泥磷释放的影响因素

水体中磷元素的含量是影响藻类生长的重要因子,来源可分为外源性磷和内源性磷.在外源性磷得到有效控制的情况下,内源性磷成为湖泊水体中磷元素的主要来源。而底泥磷的释放是内源性磷的主要组成。影响底泥磷释放的因素很多,首先与底泥的物理化学组成有关,如底泥颗粒物的粒径、有机质和氧化物的含量以及底泥中磷的形态等,再则与各环境因子的影响关系也非常密切,溶解氧、温度、pH值、扰动是其主要的环境影响因子.对富营养水体底泥释放的影响因素及其机理研究可为富营养化水体的治理提供理论依据。     

覆盖条件下底泥微环境对内源磷释放的影响

底泥微环境对内源磷释放有重要的影响.本研究对比了2种不同的原位覆盖材料对底泥微环境的影响以及内源磷释放的控制效果,沉积物微环境以间隙水中NH4-N、Fe2浓度和微生物活性来表示.结果 表明,CaO2改性材料(ACPM)覆盖条件下较锁磷剂(Phoslock(R))组NH4+-N和Fe2+浓度均处于较低状态,微生物活性值F...     

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℃.     

扰动强度对太湖沉积物中磷释放及其形态转化的影响

通过室内试验模拟了太湖沉积物在不同扰动强度下的悬浮过程,研究了沉积物扰动强度对磷释放及其形态转化的影响.结果表明,较高扰动强度下(相当于太湖风速12 m.s-1),水体中不同形态磷(总磷、颗粒态磷、溶解性总磷)含量均高于较低扰动强度(相当于太湖风速8 m.s-1).其中,两者分别扰动1h后,总磷和颗粒态磷分别达到0.950 mg.L-1、0.384 mg.L-1和0.882 mg.L-1、0.328 mg.L-1,该水平保持到试验结束.然而,溶解性总磷则呈逐渐降低的趋势.这主要归因于悬浮物的吸附和微生物的快速利用.较高和较低扰动强度下,悬浮物上总磷(Tot-P)分别增加了10 mg.kg-1(平均值)和60 mg.kg-1(平均值).较高扰动强度下铁铝结合态磷的变化恰好说明了形态磷间存在转化趋势.因为铁铝结合态磷增加了85.7 mg.kg-1(平均值),明显高于Tot-P的实测值(10 mg.kg-1,平均值)和理论值(27 mg.kg-1,平均值),说明有其它形态磷转化成铁铝结合态磷.弱吸附态磷和钙结合态磷含量的降低正说明这一点.这显示在扰动状态下,不同形态磷之间至少发生了以水为媒介的间接性转化.     

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).