种养凤眼莲条件下pH值对底泥中不同形态磷释放的影响

[目的]种养凤眼莲条件下,通过定期调节上覆水pH值,对底泥中不同形态磷释放的趋势进行研究,为凤眼莲生态修复技术的更广范应用提供科学依据。[方法]采用圆柱型聚氯乙烯(PVC)桶模拟法,通过84 d种养凤眼莲模拟试验,研究底泥中不同形态磷的消减趋势及其对总磷释放的贡献。[结果]凤眼莲生长条件下,随pH值升高底泥总磷释放量呈增加趋势,上覆水总磷浓度减少量呈降低趋势。在弱酸性和中性偏碱条件下,凤眼莲吸收磷是底泥释放磷素的主要去向,分别占底泥总磷释放量的58.9%和69.7%。其中:弱酸性条件下,铁锰螯合态磷(BD-P)是对底泥总磷释放贡献最大的磷形态;中性偏碱条件下,铁铝氧化物结合态磷(NaOH-rp)和聚磷酸盐(NaOH-nrp)是对底泥总磷释放贡献较高的磷形态。而碱性条件下,不同形态磷对底泥总磷释放均呈正贡献,其中:钙磷(HCl-P)和活性磷(NH4Cl-P)对总磷释放的贡献较其他不同形态磷最小。[结论]本试验条件下,提高上覆水pH值对促进太湖底泥总磷的释放效果较为显著。碱性条件下,各磷形态对总磷释放均表现为正贡献;而弱酸性和中性偏碱条件下,不同形态磷对总磷释放的贡献存在差异。     

凤眼莲修复系统中磷去除途径及其对底泥磷释放的影响

[目的]本文旨在探讨凤眼莲生态修复系统中磷素的去除途径及各途径对总磷去除量的贡献率,分析凤眼莲对底泥磷释放的影响,明确系统中磷变量的去向和分配问题,为凤眼莲生态修复技术的应用提供数据支撑。[方法]在滇池气候条件下,利用漂浮植物凤眼莲,结合滇池湖水与底泥,构建凤眼莲生态修复系统,设置2种覆盖度(60%和100%),开展了为期30 d(重复3个周期)的静态模拟试验。[结果]在本试验条件下,水体总磷初始浓度较低,凤眼莲吸收作用对系统总磷去除量的贡献率最高,约占系统总磷去除量的80%左右;根系吸附对总磷去除量的贡献率较低,约为6%~8%;根系脱落物对系统总磷去除量的贡献率极低,低于2%。底泥吸附不再成为系统中的除磷途径;相反,底泥中的磷素向水体释放。凤眼莲能够有效降低水体总磷浓度,也能吸收底泥中的磷素;凤眼莲对无机磷形态中的铁/铝磷(Fe/Al-P)和有机磷(OP)的释放过程具有显著影响(P0.05)。种养凤眼莲降低了水体溶氧,在系统中形成厌氧条件,有利于底泥中铁/铝磷的释放。试验水体的碱性条件有利于底泥有机磷的矿化,凤眼莲的吸收作用强化了碱性条件对有机磷释放的影响。[结论]在本试验中,凤眼莲的吸收作用是该植物修复系统中的主要除磷途径,也间接促进了系统中底泥磷的释放。在野外工程实践中,凤眼莲的吸收作用对于水体磷素消减的影响主要取决于其种养面积与采收生物量。     

4种水生植物除磷效果及系统磷迁移规律研究

[目的]研究不同生态类型水生植物对水体总磷的去除效果及系统磷迁移规律.[方法]选取4种不同生态类型水生植物,分别为漂浮植物凤眼莲、水浮莲和挺水植物香蒲以及沉水植物轮叶黑藻,结合滇池富营养化湖水及底泥,构建静态模拟生长体系.[结果]4种水生植物对富营养化湖水、底泥具有一定的耐受能力.试验80 d后,凤眼莲、水浮莲和香蒲对水体总磷的去除率分别为95.0％、94.3％和92.0％.凤眼莲系统中水体磷浓度大幅度降低,底泥中的磷素逐渐释放,凤眼莲所吸收磷素来源于水体和底泥;水浮莲所吸收磷素主要来源于水体;香蒲鲜质量增加极少,在降低水体总磷浓度的同时,促使底泥总磷含量略微增加,从表观上看,水体为其吸收磷素的主要来源;轮叶黑藻植株部分发生腐烂,对水体总磷的去除率仅为62.9％,低于对照,但对底泥中总磷吸收良好,底泥是其吸收磷素的主要来源.[结论]凤眼莲、水浮莲和香蒲能有效降低水体总磷;凤眼莲和轮叶黑藻能够吸收底泥中的磷素;当水体总磷浓度较低时,底泥中的磷素会释放至水中.     

不同pH 值下底泥-水体-凤眼莲系统磷释放与迁移规律研究

实验以凤眼莲(Eichhirnia crasslpes)-水体-底泥系统为研究对象,探讨了pH 值为6.0、7.5、9.0 和10.5 条件下,各系统内各组分(凤眼莲、水体、底泥)中总磷(TP)含量变化和释放的规律。实验结果表明:底泥TP的释放受pH值影响很大,即碱性条件下释放量最大,近中性的释放量最小;随pH 值由低到高,种养凤眼莲各处理底泥TP 的释放量较空白对照分别增加了7.40、6.73、7.33mg·kg^-1和1.13 mg·kg^-1。水体TP 变化是底泥释放和凤眼莲吸收作用平衡后的外观表现,并不单独决定于某一因素,如pH 值在6.0~9.0 范围内,种养凤眼莲处理水质净化优于空白对照,其降低范围在0.03~0.27 mg·L^-1之间;pH 值为10.5 时,种养凤眼莲处理水质净化劣于空白对照。在凤眼莲正常生长的前提下,其吸收吸附是系统可移动TP的主要去向,占系统可移动磷的73.12%~79.06%,但极端碱性条件下,凤眼莲死亡后腐烂产生的TP也是系统可移动TP 的来源之一。     

原位覆盖法对底泥中磷释放的影响

通过室内模拟试验,考察不同覆盖材料(煤渣和红土)对原位覆盖法控制底泥中的磷释放的效果,以及温度、pH值、水体扰动和光照等环境因子对原位覆盖法控制底泥中磷释放的影响。结果表明:煤渣和红土覆盖层均能有效控制底泥中的磷的释放,且红土的控制效果更好。酸性或碱性条件均有利于底泥中的磷向上覆水中释放,中性条件下的磷释放量最小;碱性条件比酸性条件更能促进底泥中的磷释放。高温有利于底泥中磷的释放。扰动强度越大,在相同的试验时间内底泥中磷向上覆水中的释放量越大;在释放初期,两者差异不大,随着时间的延长,两者差异越来越大。光照对原位覆盖法控制底泥中的磷释放的影响不明显,相对来说,避光更有利于底泥中磷的释放。原位覆盖法可以有效控制底泥中磷向上覆水中释放。     

不同生长阶段凤眼莲净化不同程度富营养化水体的效果研究

通过模拟实验,比较不同生长阶段凤眼莲对不同程度富营养化水体氮、磷去除效果,研究植株吸收氮、磷能力对去除水体营养盐的贡献,以及对底泥营养盐含量的影响。结果发现随着富营养化水体初始氮浓度增加,不同生长阶段凤眼莲吸收氮量占水体可溶性总氮(TDN)去除量的比例呈现明显下降趋势,但不同生长阶段凤眼莲吸收作用在净化不同浓度氮的效率和贡献方面存在一定差异。在低浓度富营养化水体中,三个生长阶段凤眼莲对水体TDN、TDP去除效果和效率的影响无显著差异。在净化中、高浓度水体氮时(TDN浓度约为7、13 mg·L-1),生长初期凤眼莲对水体TDN在实验前期的净化效率明显高于生长后期,而生长中期净化效率最慢,但在实验中、后期各生长阶段凤眼莲净化速率趋于一致。在中等氮浓度水体中(TDN浓度约为7 mg·L-1),凤眼莲吸收氮量占水体氮损失量百分比为生长后期生长中期生长初期。种植凤眼莲水体中底泥总氮、总磷含量均显著降低;凤眼莲对磷吸收量高出水体可溶性总磷(TDP)损失量,不同生长阶段凤眼莲吸收作用对消减水体磷的贡献无显著差异。综合分析说明生长初期凤眼莲通过主动吸收净化高浓度水体氮的速率最快、贡献最高,而通过凤眼莲根系调节的生物脱氮途径理论上较弱,凤眼莲不仅能够快速去除上覆水体中的磷,而且能够吸收底泥中的磷。     

模拟池塘底泥无机磷形态与上覆水体可溶性活性磷含量的关系及其控制

取两个池塘底泥和上覆水进行室内模拟水体小环境试验,设对照组及5个处理组,进行4个月培养,采用连续分组法测定底泥中无机磷形态及其含量,分析底泥潜在无机磷变化及其与上覆水体可溶性活性磷(DRP)含量的关系.结果表明,池塘底泥中无机磷各形态含量依次为钙10结合磷(Ca10-P)＞闭蓄态磷(O-P)＞铝结合磷(Al-P)＞铁结合磷(Fe-P)＞钙8结合磷(Ca8-P)＞钙2结合磷(Ca2-P);4个月后两池塘底泥中的Ca2-P和Fe-P增加,Ca10-P、O-P、Al-P减少;上覆水体中DRP含量与O-P、Ca2-P、Ca8-P和Ca10-P之间呈显著正相关;底泥中无机磷各形态对上覆水体中DRP含量的直接影响大小依次为O-P＞Ca8-P＞Ca2-P＞Ca10-P＞Fe-P＞Al-P;5个处理组上覆水体中DRP含量都低于对照组;沸石与芽孢杆菌组合处理的上覆水体中DRP含量最低,表明采用沸石与芽孢杆菌组合进行底泥处理是控制上覆水中DRP含量的有效方法.     

pH值对高原山地分散养殖型农村沟渠底泥磷释放的影响

以典型高原山地分散养殖型农村沟渠底泥为研究对象,通过室内模拟灭菌和未灭菌处理条件下pH为5.5、7.5、9.5、11.5的环境条件,估算底泥-水界面总磷(TP)和正磷酸盐(PO~(3-)_4-P)释放通量变化,研究pH对底泥磷释放及各形态磷含量变化的影响。结果表明,沟渠底泥中铁铝结合态磷(NaOH-P)占TP比例最高,钙结合态磷(HCl-P)次之,有机磷(OP)则相对较少;NaOH-P和OP占TP的比例随pH的升高而降低,HCl-P则相反。随时间推移,NaOH-P和HCl-P占TP比例在15 d时出现拐点,均呈现先增后减趋势;OP则先降后增;碱性条件(pH9.5)更有利于底泥磷释放,且底泥中各形态磷在pH影响下存在相互转化的可能性。冗余分析结果表明,酸性条件下(pH=5.5)pH与HCl-P含量为正相关关系,中性条件下(pH=7.5)pH与NaOH-P、HCl-P含量为负相关关系,碱性条件下(pH≥9.5)pH与NaOH-P含量呈正相关关系。未灭菌处理组的释放通量和上覆水中TP、PO~(3-)_4-P质量浓度始终高于灭菌处理组,强碱性条件下(pH=11.5)TP和PO~(3-)_4-P的释放通量分别是酸性条件下(pH=5.5)的13和24倍,微生物对于底泥中各形态磷转化为PO~(3-)_4-P进入上覆水体的影响较小。说明沟渠底泥在碱性条件下磷释放潜力较大,微生物能够促进底泥中磷释放,增加底泥磷向上覆水释放的风险。     

谷河底泥磷释放的影响因素研究

在一定的环境条件下,底泥能够释放磷,引起水体富营养化.通过研究不同pH、温度和溶解氧(DO)对谷河底泥磷释放的影响,结果表明,pH显著影响底泥磷的释放,碱性环境比酸性环境磷释放强度大,中性环境不利于底泥磷的释放;温度升高,磷释放强度增加;厌氧环境比好氧环境更能促使底泥磷的释放.正交模拟试验结果显示,3个因素均是影响谷河底泥磷释放的显著因素,影响因素显著性从大到小依次为DO>温度>pH.     

引滦输水河道尾矿砂-上覆水-沉积物磷平衡特性研究

为探寻引滦输水河道尾矿砂、上覆水、沉积物磷之间的平衡特性关系,在室内分别进行了磷释放批量平衡试验、静态模拟试验和动态模拟试验。结果表明:3种不同尾矿砂用量振荡7 d,对上覆水PO4-P去除率均在90%以上,效果明显;在厌氧和碱性p H值等外界环境因素的影响作用下,尾矿砂无法抑制沉积物中的生物可利用磷解吸进入上覆水体中,上覆水中的磷酸盐浓度呈现显著升高的态势;磷在强酸、强碱范围内释放量较高,而在中性条件下释放量最小。     

滇池水域凤眼莲规模化种养种群扩繁特征与水质改善效果

规模化种养凤眼莲修复湖泊富营养化水体已在滇池取得初步成效。为了研究凤眼莲规模化种养种群扩繁特征与规模化种养凤眼莲对湖泊富营养化水体的水质改善效果,在滇池草海与外海人工构建围栏控制性种养凤眼莲,于2011~2012年定期监测凤眼莲单位面积生物量、种群覆盖面积、植株氮和磷含量及各试验水域水质指标。结果显示:(1)在滇池流域气候条件下,5~9月份为凤眼莲种群快速生长扩繁期,10月份后生长速率开始降低。因此,为获取最高生物量,实现最大程度消减水体氮、磷的目的,凤眼莲持续采收工作应在9月底开始。(2)2011年,在草海水域,凤眼莲平均生长速率达330.1 g/(m2·d),单位面积生物累积量达63.4 kg/m2;2012年,在外海北部蓝藻易汇集水域,凤眼莲单位面积生物累积量平均为56.2 kg/m2。(3)通过凤眼莲生物修复,草海与外海水体总氮、总磷浓度均有所下降,水质明显改善。     

杭嘉湖平原湿地底泥-上覆水磷素状况及其水质响应研究

    选取太湖流域南冀31处代表性滨岸带湿地采样点进行底泥-上覆水磷素状况面上调查,并选取该区腹地下渚湖湿地作为典型案例研究.面上调查表明,湿地底泥含总磷(TP)0.17～1.20 mg·g-1,最大吸附量(Qmax)为228.1～824.5 mg·kg-1,存在富磷化趋势.底泥NaOH+EDTA-P的积累与TP密切相关,并伴随其积累Olsen-P含量提高.湿地上覆水含TP 0.036～0.944 mg·L-1,普遍达到水体富营养化水平;总颗粒态磷(TPP)占TP含量的69.1%±15.0%,溶解态活性磷(DRP)相对较低;水源区湿地水体磷素水平低下.面上调查与典型案例下渚湖湿地研究发现,底泥TP及(或)Olsen-P与对应上覆水TP浓度之间没有显著相关性,仅从内源底泥富磷水平及其组分特征分析不能直接预测太湖流域南冀滨岸带湿地上覆水的磷素变化趋势.     

酸碱度对山地农村沟渠底泥营养盐动态迁移的影响

  目的  酸碱度是影响沟渠底泥营养盐迁移释放的关键性因子。探究不同pH条件下山地农村沟渠底泥营养盐释放迁移的动态变化,为农村生态环境治理提供理论依据。  方法  采集滇池流域典型山地农村沟渠底泥,通过室内模拟实验测定未灭菌与灭菌处理下不同pH (5.5、7.5、9.5、11.5)条件的底泥、上覆水中营养盐含量,估算底泥-水界面营养盐释放通量。  结果  底泥中总氮质量分数随着pH升高而减少,未灭菌组强碱性(pH 11.5)和酸性(pH 5.5)条件下总氮释放通量分别是对照(pH 7.5)的8和4倍,灭菌组均为对照的2倍。上覆水中溶解性总磷质量浓度和释放通量随pH升高而增加,未灭菌组强碱性(pH 11.5)和弱碱性(pH 9.5)条件下溶解性总磷释放通量分别是对照的12和4倍,灭菌组分别是对照的30和15倍;未灭菌组溶解性总磷释放通量高于灭菌组。冗余分析表明:酸性条件促进底泥中钙结合态磷(Ca-P)的释放,碱性(pH≥9.5)条件促进总氮、总磷和铁铝结合态磷(Fe/Al-P)的释放,中性(pH 7.5)条件对底泥中氮/磷释放影响较小。  结论  碱性(pH≥9.5)和酸性显著促进山地农村沟渠底泥中氮磷营养盐释放,中性条件下释放量最小。底泥灭菌处理降低了不同pH下的微生物活性,阻碍山地农村沟渠底泥中氮磷向上覆水体迁移释放。图6表1参36     

pH值对白洋淀沉积物氮磷释放的影响

[目的]研究白洋淀水体在不同pH值条件下沉积物-水界面氮磷营养盐交换规律,为白洋淀富营养化的治理提供技术依据。[方法]利用实验室静态模拟法,在沉积物柱状样上方加入一定pH值的上覆水,每天测定水中总氮、氨氮、总磷、总可溶性磷的浓度,并计算各营养盐的释放速率。[结果]中性条件下,总氮、总磷的释放速率最小,分别为33.08和-1.21 mg/(m2.d);酸性和碱性条件下,氮磷释放速率都有所增加,尤其是强酸和弱碱性水体中总氮释放速率分别为53.56和57.11 mg/(m2.d),明显地促进了氮的释放;强酸和强碱性条件下,总磷释放明显,尤其强碱性条件下其释放速率倍增,为3.39 mg/(m2.d),而强酸和弱碱性水体中其释放速率分别为1.13和0.18 mg/(m2.d)。研究结果还显示,不同pH值下,总氮与氨氮、总磷与总可溶性磷的累积释放量有显著相关性。[结论]pH值对沉积物-水界面氮磷营养盐的交换有显著影响,酸、碱水体都会促进沉积物中氮磷的释放,控制水体的酸碱度能有效抑制沉积物对水体的二次污染。     

文思湖底泥TP释放规律模拟研究

[目的]研究文思湖底泥TP的释放规律。[方法]采用室内模拟试验,研究环境因子(水土比、温度、pH、扰动强度、供气量)对文思湖底泥释放总磷(TP)的影响。[结果]水土比越大,底泥释放TP的量越小;水温升高能加速底泥中磷的释放;上覆水pH=6时底泥TP释放量最低;扰动上覆水体会加快磷的释放;溶解氧(DO)较低时,底泥TP释放量更大。[结论]该研究为文思湖的污染治理提供了科学依据。     

模拟酸雨对水稻土磷素动态变化的影响

采用室内模拟实验,分析不同强度的酸雨下水稻土p H值、磷素的动态变化,探讨不同酸雨对水稻土磷素变化的影响。结果表明,当模拟酸度为3.5、4.5、5.5的酸雨淋溶40 d过程中,水稻土p H值没有显著影响,说明水稻土具有一定的缓冲能力。而水稻土中全磷变化不大,速效磷含量变化显著,呈现下降的变化趋势,且在一定酸度的酸雨(p H=5.5)淋溶下水稻土中速效磷含量最低。随酸雨酸度的增强,水稻土中微生物量磷和酸性磷酸酶活性均呈先增强后降低的趋势。研究揭示p H≥4.5的酸雨可以促进水稻土中微生物生物量磷活性,当酸雨p H3.5时可以促进水稻土中酸性磷酸酶的活性;高酸度的酸雨(p H4.5)对水稻土中微生物量磷有抑制作用,当酸雨p H≤3.5时可以抑制水稻土中酸性磷酸酶活性。     

不同空心菜覆盖率对稻虾鳝共作稻田环沟水质的影响

[目的]研究浮床空心菜对稻虾鳝共作稻田环沟水体的净化作用。[方法]分别在占环沟水面积10%、20%和30%的浮床上栽培空心菜,研究不同空心菜覆盖率对稻虾鳝共作稻田环沟部分水质指标(p H、溶解氧、氨氮、亚硝酸氮含量)的影响。[结果]空心菜浮床能有效稳定水体p H。空心菜浮床能提高养殖水体溶解氧含量,空心菜覆盖率与水体溶解氧含量成正比。通过空心菜的浮床栽培,稻田环沟水体中氨氮的水平控制在1.00 mg/L以下,亚硝酸氮水平则控制在0.03 mg/L以下。当空心菜覆盖率为20%与30%时,氨氮和亚硝酸氮含量最低,但考虑到浮床成本,以20%的浮床覆盖率为宜。[结论]该研究可为水稻-黄鳝-克氏螯虾种养模式的发展与改进提供理论依据。     

滇池水体沉积物磷素特征及其对藻类的影响

为揭示在外源磷得到控制的情况下,滇池沉积物磷在适宜条件下释放特征及其对藻类的影响,采用室外模拟方法,研究滇池沉积物与上覆水中的磷素特征,探索沉积物磷释放对藻类的影响。结果表明：上覆水下层水中各形态磷（总磷、可溶性磷、正磷酸盐）含量高于上层水;沉积物中磷素形态以钙结合态磷和有机磷为主,向水体释放贡献最大的是铁铝结合态磷和有机磷;水中正磷酸盐与水中叶绿素a含量呈正相关关系,正磷酸盐含量升高显著加剧水体富营养化;沉积物中可交换态磷含量与水体叶绿素a呈极显著正相关,沉积物磷释放是藻类生长的最主要内源负荷。研究表明,控制水体中的正磷酸盐和沉积物中铁铝结合态磷的浓度以及限制有机磷的转化和矿化是控制藻类的有效措施。     

南淝河巢湖入湖区夏季底泥磷营养盐释放通量的估算

[目的]通过采集南淝河进入巢湖河口冲积区的原柱样底泥,实验室控温、动态模拟该区域底泥的磷释放情况,从而估算出夏季该区域底泥磷的释放通量。[方法]将新鲜泥样置于150 mm高的有机玻璃柱中,用不同浓度的磷酸二氢钾溶液作为上覆水,在不同的扰动速度使其循环,并用加热泵控制水箱温度。[结果]扰动对底泥中的磷释放影响较大,且符合动态条件下底泥中磷的释放量大于静态条件下释放量的规律;上覆水中的磷浓度对底泥磷的释放有很大的影响,存在一定的平衡关系。[结论]在夏季,南淝河巢湖入湖区磷释放量为1.07 t/km2。     

土壤·河流和水库沉积物对磷吸附特性的研究

[目的]以赋石水库和上游河道沉积物以及流域内代表性土壤3组共9个样品为对象来研究上覆水体磷浓度和pH的变化对沉积物和土壤对磷吸附的影响。[方法]采用室内模拟与模型预测。[结果]3组样品对磷的吸附量均随浓度的升高而增加,并达到平衡状态,用Langmuir方程能较好地拟合磷等温吸附过程。磷最大吸附量大小顺序为土壤>水库沉积物>河道沉积物。水库和河道沉积物的吸附/解吸平衡浓度均大于其上浮水体TP浓度。它们向水体释放磷,起污染"源"的作用。样品对上覆水pH有较强的缓冲性。上覆水pH在3～11时,平衡溶液pH在微酸到微碱之间,在1和13时为强酸和强碱性。上覆水pH在3～9时,样品均吸附磷,但对各个样品的影响较小,在1.62和10.53时样品对磷的吸附量为0,低于1.62和高于10.53时沉积物释放磷,且释放量随酸性和碱性的增强而增加。[结论]通过加强水土保持力度,改善土壤质地,增强土壤抗蚀力和对营养物质的吸持力,达到控制水土流失和营养物质流失的目的,并最终起到改善流域内水体质量的目的。