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     

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。     

巢湖沉积物磷的形态及其与间隙水磷的关系

采用磷形态的连续提取法,研究了巢湖沉积物中磷的地球化学形态及间隙水中总溶解性磷(DTP)、可溶件磷酸盐(DIP)、可溶性有机磷(DOP)含量的垂向分布特征.结果表明,西湖区的沉积物总磷含量明显高于东湖区.表层沉积物中活性磷含量占总磷的44%～81%.金属氧化物结合态磷(NaOH-P)作为活性磷的主要存在形式,在西湖区含量比例达到47%～60%,对磷释放起重要贡献;磷形态剖面表明,西湖区的金属氧化物结合态磷、可还原态磷(BD-P)含量高于东湖区,金属氧化物结合态磷、可还原态磷、钙结合态磷(HCl-P)受人类活动影响较大.有机磷(Org-P)受外源磷污染影响很小;BD-P、NaOH-P随深度增加而减小,说明巢湖近期磷负荷有增加的趋势;DTP、DIP、DOP在水-沉积物界面的浓度梯度反映它们有自间隙水向上覆水扩散的趋势;巢湖间隙水不同形态磷与BD-P、NaOH-P显著相关(α=0.01).这项研究可为巢湖内源污染和富营养化的控制与治理提供理论参考.     

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。     

外加碳源及沉水植物狐尾藻对上覆水中各形态磷浓度的影响

采用室内模拟实验(模拟“水体-底泥-沉水植物”生态系统),研究了外加碳源及沉水植物生长对上覆水总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)、溶解性活性磷(SRP)、溶解性有机磷(DOP)的影响.结果表明:在本研究条件下,上覆水中各形态磷以溶解性总磷(DTP)为主；外加碳源,促进了沉积物磷的释放,增加了上覆水磷含量；沉水植物狐尾藻...     

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。     

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。     

磁性铁锆改性沸石覆盖对河道底泥磷释放的控制效果

通过批量吸附实验考察磁性铁锆改性沸石对水中磷酸盐的去除性能,再通过底泥培养实验考察磁性铁锆改性沸石覆盖对河道底泥磷释放的控制效果。结果表明:磁性铁锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附能力良好。无论是在自然状态下,还是在缺氧控制状态下,河道底泥均向上覆水体中释放出一定数量的溶解性活性磷(SRP),而磁性铁锆改性沸石覆盖可以有效控制河道底泥中磷的释放,使得上覆水体中SRP浓度处于非常低的水平(0. 007～0. 031 mg/L)。当覆盖层受到破坏并使覆盖材料与表层底泥混合之后,磁性铁锆改性沸石仍然可以极大地降低上覆水体中SRP浓度,并且使底泥中潜在可移动态磷向较为稳定和非常稳定的磷形态转变,以及促使底泥中生物可利用性磷向非生物可利用性磷转变,使得底泥中磷发生释放的风险降低。以上结果初步表明,磁性铁锆改性沸石是一种非常有希望用于控制河道底泥中磷释放的覆盖材料。     

底泥再悬浮条件下pH值对磷的形态及其生物有效性的影响

采用现场采样及室内分析方法,研究了底泥再悬浮条件下,不同pH值对磷的赋存形态以及生物有效磷(BAP)的影响.结果表明,底泥再悬浮会促进上覆水中的磷向底泥迁移,而这种促进作用随着pH值的增加逐渐减弱.在底泥再悬浮条件下,pH值对不同形态磷的数量分布有明显影响:BD-P、NH4Cl-P含量随着pH值升高而增加,而Al-P、NaOH-nrP和Ca-P含量则在不同pH值条件下均有所增加,pH较低时,Al-P、Ca-P增加量较大.与原底泥相比,pH<8时,潜在活性磷(PMP)含量以及PMP/TP均显著降低,而pH较高时,则显著增加,由此推测,pH<8时,底泥再悬浮促进了易释放态磷向难释放态磷转化;pH<8时,碳酸氢钠可提取磷(Olsen-P)含量减少,而pH较高时,Olsen-P含量大幅度增加;不同pH条件下,藻类可利用磷(AAP)生成量均显著增加,但随着pH值升高,AAP生成量逐渐减少.线性相关分析表明,AAP与PMP、TP呈显著的负相关关系.     

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。     

原位生物技术对城市重污染河道底泥的治理效果

以扬州市典型城市内河河道为例研究了人工曝气、生态砖覆盖、生物填料覆盖、低位植物浮床(简称低位浮床)等原位生态处理技术对河道底泥污染释放及其对上覆水污染负荷贡献的治理效果.研究结果表明:经不同原位生态处理后,1)底泥中氨氮的释放速率下降50.3％-89.64％,平均为59.27％;底泥污染释放对上覆水氨氮负荷贡献量的去除率为36.59％-82.67％,平均为53.33％;2)底泥中总氮的释放速率下降20.96％-88.94％,平均为42.32％;底泥总氮释放对上覆水污染负荷贡献量的污染去除率为38.00％-67.06％,平均为54.96％;3)底泥中总磷的释放速率下降27.49％-91.00％,平均为55.31％;底泥总磷释放对上覆水总磷污染负荷贡献量的去除率为67.14％-98.46％,平均为84.33％;4)底泥中CODMn的释放速率下降11.84％-79.32％,平均为41.16％;底泥上覆水中CODMn的释放速率下降-1.25％--70.74％,平均为29.83％.研究还发现,原位生态处理技术在运行中对底泥污染治理的效果受该技术对底泥的扰动程度的影响,在进行集成应用的时候,对底泥扰动较大的技术应与对底泥扰动较小的技术相间应用,以减少工程技术运行中对底泥扰动造成的污染爆发式释放,达到更好的整体处理效果.     

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.     

黑河金盆水库表层沉积物中磷的形态和分布特征

水源水库沉积物生源要素形态显著影响上覆水体水质,为给深水型水源水库水质修复提供科学依据,应用淡水沉积物中磷形态的标准测试程序(SMT),对西安市黑河金盆水库库区和上游入库6个代表性沉积物样的理化特征及磷赋存形态进行研究。结果表明:金盆水库表层沉积物中总磷(TP)含量范围为987~1326 mg·kg~(-1),从上游入库至库区,总磷含量逐渐增加;无机磷(IP)是沉积物中磷的主要成分,占总磷(TP)的比例为62.5%~78.9%;Ca-P是IP的主要组成成分,占IP的比例为72.0%~90.5%。沉积物-水界面存在明显的磷浓度梯度,当氧化还原条件变化时溶解性磷易从间隙水扩散到上覆水中,从而在一定程度上影响金盆水库整体的营养水平。TP与IP变化趋势基本一致,且TP的变化主要由IP决定,IP的增减因Ca-P和Fe/Al-P而改变。     

养殖池塘底泥磷酸酶活性与释磷关系及其调控的研究

以天津市东丽区和西青区2个养殖池塘为对象,采用用室内试验方法,研究了底泥中各有机磷组分与上覆水中可溶性磷(DRP)含量、底泥磷酸酶活性与有机磷各组分及上覆水中可溶性磷之间的关系,并采取不同处理对底泥酸性磷酸酶(ACP)和碱性磷酸酶(ALP)活性进行调控.结果表明,底泥中活性有机磷(LOP)、中等活性有机磷(MLOP)、中稳性有机磷(MROP)与上覆水中DRP之间呈显著正相关.底泥中ALP与MLOP、MROP之间相关显著,并对其直接影响较大;ACP与MLOP之间相关显著,对其产生的直接影响也很大.A、B两池塘底泥中ALP与上覆水中DRP随时间变化规律基本一致,二者之间呈显著正相关.在养殖水体中加入酶抑制剂和沸石能抑制ALP和ACP活性,并以酶抑制剂加沸石的处理效果最好.     

南亚热带富营养化浅水湖泊底泥磷的赋存形态及其对湖水的贡献

以南亚热带富营养化湖泊星湖为研究对象，对其4个子湖区底泥磷进行连续分级提取与测定．结果表明，星湖底泥总磷（Total phosphorus，TP）含量为352．32—710．33mg／kg，平均含量为505．82mg／kg，其含量大小依次为波海湖〉青莲湖〉仙女湖〉中心湖，其中生物可利用磷（Bio—available pbospborus，BAP）占TP的39．12％-52．59％，底泥TP主要由有机磷（Organic phosphorus，Org-P）、金属氧化物结合态磷（Metal oxides bound phosphorus，NaOH-P）和钙结合态磷（Calcium bound phosphoms，HCl-P）组成，其次还有少量可还原态磷（Redueible phosphorus，BD-P）和弱吸附态磷（Loosely absorbed phosphorus，NH4Cl-P）．不同形态磷的含量依次为：Org-P〉NaOH-P〉HCl-P〉BD-P〉NH4Cl-P．在底泥水-土界面存在一个明显的可溶性磷浓度梯度，为底泥磷向湖水释放提供了条件．     

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。     

城市浅水湖泊沉积物与上覆水之间磷的行为研究

磷是湖泊富营养化的限制性营养元素。分析了磷的形态,综述了湖泊沉积物与上覆水之间磷的生物循环和磷的吸附与解吸等行为,并总结出磷的行为规律。另外还针对城市浅水湖泊的特点,对磷在湖泊沉积物与上覆水之间行为的主要影响因素进行了阐述。     

沙颍河流域水环境中多环芳烃污染及风险评价

为了研究沙颍河流域上覆水与表层沉积物中多环芳烃(PAHs)的空间分布、来源与生态风险,2018年7月对沙颍河流域30个采样点的上覆水与表层沉积物中16种PAHs使用气相色谱/质谱技术(GC/MS)进行调查研究。结果表明,在上覆水与表层沉积物中ΣPAHs的浓度范围分别为:356.60～2 275.04 ng·L~(-1)、64.27～11 433.63 ng·g~(-1),平均浓度分别为1 051.23 ng·L~(-1)、965.77 ng·g~(-1);各支流上覆水中PAHs含量呈现贾鲁河颍河沙河澧河趋势,表层沉积物中PAHs含量呈现沙河澧河颍河贾鲁河趋势,上覆水与表层沉积物中均以4～6环高环多环芳烃为主,与国内外其他河流相比沙颍河流域上覆水中PAHs处于较高污染水平,表层沉积物中PAHs污染水平相对较低;来源分析表明沙颍河流域上覆水与沉积物中多环芳烃主要来自高温燃烧源;生态风险评估表明上覆水中荧蒽(Fla)、芘(Pyr)、苯并[a]蒽(BaA)、苯并[b]荧蒽(BbF)、苯并[a]芘(BaP)、茚并[1,2,3-cd]芘(IcdP)和苯并[g,h,i]苝(BghiP)等PAHs单体为高风险多环芳烃单体,高分子量多环芳烃(4～6环)对生态风险贡献最大,沙颍河流域上覆水中PAHs属于高风险水平;沉积物中各PAHs单体的浓度除点位S27外均未超过效应区间中值(ERM)与频繁效应浓度值(FEL),表明沙颍河流域沉积物中PAHs潜在生态风险发生概率并不高。