镧沸石控制人工湖泊沉积物磷释放的试验研究

环境条件的变化会引起沉积物中的磷向上覆水释放,从而引发富营养化。投加镧系钝化剂可以有效控制沉积物中磷的释放。然而,目前应用最为广泛的锁磷剂Phoslock■存在着La~(3+)释放的风险;此外,由于锁磷剂吸附量较小,形成的钝化剂层较厚,氧气从上覆水向沉积物的传质也会被阻碍。使用具有较大吸附量和较低La~(3+)释放风险的新型材料——镧沸石作为钝化剂,考察了其对人工湖泊沉积物中磷释放的控制效果。通过等温吸附线和Langmuir模型拟合,发现镧沸石对磷的最大吸附量为71.94 mg/g,是Phoslock■的7倍。吸附动力学试验表明,镧沸石对磷的吸附速率较快,0.5 h内可以利用81%的吸附位。磷形态分析发现,镧沸石吸附的磷85%以上为酸溶态或残渣态磷,说明其与磷的结合具有较好的稳定性。投加镧沸石后,沉积物中磷在p H值为10.8时的释放量可以降低30%;厌氧条件下沉积物中磷的释放可以被镧沸石完全抑制。40 d模拟钝化试验发现,投加质量百分比1.65%的镧沸石可以显著降低上覆水中溶解性可反应磷(SRP)和总磷(TP)的浓度,其中SRP浓度的降低幅度大于TP。模拟钝化试验中,非稳定形态的磷被转化为较为稳定的酸溶态磷和残渣态磷。结果表明,镧沸石在沉积物内源磷控制方面具有良好的应用前景。     

镧沸石控制人工湖泊沉积物磷释放的试验研究

环境条件的变化会引起沉积物中的磷向上覆水释放,从而引发富营养化。投加镧系钝化剂可以有效控制沉积物中磷的释放。然而,目前应用最为广泛的锁磷剂 Phoslock存在着 La3+释放的风险;此外,由于锁磷剂吸附量较小,形成的钝化剂层较厚,氧气从上覆水向沉积物的传质也会被阻碍。使用具有较大吸附量和较低 La3+释放风险的新型材料———镧沸石作为钝化剂,考察了其对人工湖泊沉积物中磷释放的控制效果。通过等温吸附线和 Langmuir 模型拟合,发现镧沸石对磷的最大吸附量为71. 94 mg /g,是 Phoslock的 7 倍。吸附动力学试验表明,镧沸石对磷的吸附速率较快,0. 5 h 内可以利用 81%的吸附位。磷形态分析发现,镧沸石吸附的磷 85%以上为酸溶态或残渣态磷,说明其与磷的结合具有较好的稳定性。投加镧沸石后,沉积物中磷在 pH 值为 10. 8 时的释放量可以降低 30%;厌氧条件下沉积物中磷的释放可以被镧沸石完全抑制。40 d 模拟钝化试验发现,投加质量百分比1. 65%的镧沸石可以显著降低上覆水中溶解性可反应磷( SＲP) 和总磷( TP) 的浓度,其中 SＲP 浓度的降低幅度大于 TP。模拟钝化试验中,非稳定形态的磷被转化为较为稳定的酸溶态磷和残渣态磷。结果表明,镧沸石在沉积物内源磷控制方面具有良好的应用前景。     

浮游植物对摇蚊幼虫扰动的响应研究

为了探究底栖动物扰动对上覆水浮游植物的影响,在实验室设沉积物-水微系统,引入广泛分布的红裸须摇蚊幼虫(Propsilocerus akamusi)和浮游植物,运用微电极等技术方法监测沉积物-水界面理化指标。结果表明,摇蚊幼虫的扰动降低了沉积物间隙水的溶解性有机磷(SRP)向上覆水的释放通量,减少了上覆水的溶解氧(DO)浓度,导致上覆水浮游植物生物量降低和群落结构向适应低磷的物种组成改变。同时,摇蚊幼虫扰动所引起的沉积物DO渗透量与沉积物-水界面SRP通量变化具有显著相关性,浮游植物生物量和上一次沉积物-水界面SRP通量变化有显著相关性,这些结果揭示了摇蚊幼虫通过改变沉积物结构和理化性质,进而能够抑制浮游植物的生长,有利于抑制水华现象的发生。     

升钟湖夏季水和沉积物中磷形态分布特征

为探究升钟湖水和沉积物中磷污染情况,于2019年8月(夏季),采集了升钟湖湖区15个样点的水样和沉积物样品,测定了升钟湖表层水、间隙水及沉积物的磷形态,并分析各种形态磷之间的相关性。结果表明:①升钟湖表层水总磷含量介于0.033～0.085 mg/L,各形态的磷含量由高到低依次为DTP(61.93%)、DOP(40.00%)、PP(38.07%)和DIP(21.93%);②间隙水的总磷含量介于3.49～7.57 mg/L,是水体磷的“源”,正磷酸盐仅占总磷的1.9%;③沉积物总磷含量介于299.04～1 138.69 mg/kg,Psenner法连续分级提取出表层沉积物共有5种形态的磷,各形态磷含量由高到低依次为残渣磷(Res-P:44.78%)、金属氧化物结合态磷+有机碎屑腐殖酸磷(NaOH-P:22.92%)、钙结合态磷(HCl-P:14.82%)、可还原态磷(BD-P:13.39%)和弱吸附态磷(NH₄Cl-P:4.09%),各形态磷含量均表现一定的空间分布差异,其中,总磷含量整体为西北部高于东南部;④相关性分析结果显示,沉积物中磷的释放主要通过BD-P、NaOH-P及NH₄Cl-P进行,间隙水正磷酸盐(PO^3-₄-P)与水体各形态的磷之间均无显著的相关性(P>0.05),升钟湖沉积物磷在夏季时释放潜力较低。研究成果对于管理升钟湖的政策实施及其资源的可持续利用可提供参考。     

大型水生植物对骆马湖总磷的生态效应

采集了骆马湖中有草区和无草区的上覆水和沉积物,分析其总磷(TP)含量,结果表明:①有草区水中TP含量通常低于无草区;②TP含量在沉积物表层为高峰,随沉积物深度增加而减少;③有草区沉积物TP在不同深度的含量均小于无草区.     

抚仙湖水体磷的时空分布特征分析

抚仙湖是中国第二大深水湖，保护好抚仙湖水质对于中国水资源战略安全至关重要。总磷是影响贫营养深水湖泊水质类别的关键因素。通过在抚仙湖湖体均匀布设立体监测点位，开展为期1 a的水质监测分析，探讨不同形态磷的水平和垂向分布及季节变化特征。结果表明：(1)抚仙湖总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)及溶解性磷酸盐(SP)随水深几乎呈线性增加趋势；溶解性有机磷(DOP)除个别点随水深波动外，整体较为稳定；总体上，底层水体磷浓度高于表层水体磷浓度，表层底泥总磷浓度高达1 926 mg/kg,可能对未来湖泊的富营养化构成风险。(2)不同形态磷浓度TP>DTP>SP>DOP,其中DTP占TP的比例为77.78%,为TP的主要贮存方式。(3) TP浓度总体是上半年高于下半年，呈现一定的冬春季表层浓度升高、底层浓度降低的趋势，该趋势与温跃层消退、湖水处于混合状态有关。研究成果可为抚仙湖水质趋势研判和精准治理工作提供支撑。     

六种沉水植物对三种不同氮磷浓度水体的净化效果

以6种沉水植物苦草、黑藻、金鱼藻、微齿眼子菜、竹叶眼子菜、粉绿狐尾藻为材料,静态水培的方式,研究其在不同氮(N)、磷(P)浓度下的生长情况及去除总氮(TN)、总磷(TP)情况。结果表明:一定浓度的N、P对沉水植物的生长具有促进作用,表现为株高、生物量增加。随着N、P浓度升高,植物生长受到一定程度的抑制。6种沉水植物对不同N、P浓度水体中TN、TP的净化能力各不相同。高浓度N、P水平下,黑藻、苦草对水体中TN的净化能力较好;中浓度、低浓度N、P水平下,微齿眼子菜、苦草对TN的净化能力较好;6种沉水植物对不同N、P浓度水体中TP均有较好的去除效果,其中黑藻、苦草、粉绿狐尾藻具有较高的去除TP能力,去除率最高可达77.8%。综合来看,黑藻、苦草对不同N、P浓度水体中N、P去除率及生长适应性最好。     

上覆水磷浓度对沉积物孔隙水中磷垂向分布的影响

为探究上覆水磷浓度对沉积物孔隙水中磷垂向分布的影响,通过室内实验,利用薄膜扩散平衡技术(DET)对孔隙水中磷浓度进行测量,分析孔隙水磷浓度的垂向变化规律,并揭示平衡时上覆水磷浓度与孔隙水磷浓度以及上覆水-沉积物界面孔隙水磷浓度的关系。结果表明:上覆水磷浓度越高,则沉积物孔隙水中磷垂向分布达到平衡所需的时间越长,相同垂向位置处孔隙水磷浓度及其浓度梯度越大;孔隙水磷浓度及其浓度梯度随深度增加而降低,表层沉积物孔隙水中磷的扩散作用最强,下层沉积物孔隙水磷浓度受上覆水磷浓度变化影响较小;吸附平衡后,沉积物孔隙水磷浓度和上覆水-沉积物界面孔隙水磷浓度均与上覆水磷浓度呈幂函数关系,而留存在沉积物孔隙水中的磷浓度仅占2.26%～3.80%,上覆水中减少的磷大部分被沉积物吸附。     

东平湖菹草腐烂对上覆水碳氮磷浓度的影响

为研究东平湖不同生物量菹草腐烂对上覆水中碳氮磷浓度的影响,将杀青后的菹草按1、5、10 g/L的生物量分别投放进装有超纯水的烧杯中,并分别置于25℃的恒温培养箱中进行恒温培养。在不同时刻测定了上覆水中总碳(TC)、总氮(TN)、总磷(TP)的浓度,并计算了碳氮磷的累计释放量和单位质量累计释放量。结果表明:菹草腐烂过程中,上覆水中TC、TN、TP的浓度及其累计释放量均随菹草生物量的增加而显著增加,但低生物量(1 g/L)下TC、TN的单位质量累计释放量显著高于其他两个生物量下的;各生物量下上覆水中C/N为0.54~0.59,随时间变化较小;菹草腐烂过程中N的相对污染负荷大于P的。     

升钟湖冬季氮和磷内源静态释放风险初探

为探究升钟湖冬季氮和磷的内源静态释放风险及释放规律,于2018年冬季在升钟湖湖区设置了15个采样点,采集了各样点的水样和沉积物样品,测定了水体常规理化指标及沉积物间隙水氮、磷含量,并进行了沉积物氮、磷室内模拟静态释放试验。结果表明：(1)升钟湖沉积物间隙水总氮(TN)含量在1.846～5.293 mg/L之间,氨氮(NH₄⁺-N)是主要形态,含量在0.437～3.603 mg/L之间,硝态氮(NO₃^--N)次之,含量在0.545～1.452 mg/L之间,各形态氮、磷具有较为明显的空间分布差异。(2)升钟湖沉积物间隙水总磷(TP)含量在0.194～0.561 mg/L之间,其中溶解性正磷酸盐(PO₄^3--P)含量在0.029～0.417 mg/L之间。(3)升钟湖在冬季存在氮和磷的内源静态释放,相对而言,磷的释放风险更大,释放规律更加明显,而氮的释放主要是通过硝态氮(NO₃^--N)的形式进行,基本不进行氨氮(NH...     

间歇性波浪扰动下河口底泥中磷释放特性研究

作为反映河流、海洋水体受污历史的载体,河口底泥在污染达到一定程度时易在海洋动力作用下释放沉积其中的污染物,影响水体水质。为了明确秦皇岛近岸海域内污源染,量化波浪扰动下底泥释放对水质的影响,该研究以波流水槽为动力试验设备,选取秦皇岛污染最严重的河流之一大蒲河的河口底泥为研究对象,试验研究河口底泥在间歇性波浪扰动下磷的释放特性。总磷在波浪扰动下的释放可分为浓度迅速增加的初期和浓度随时间线性增加的稳定期两个阶段,浓度随波高增大而升高,且在波高大于8 cm时与浊度呈显著正相关。溶解性总磷受浓度梯度和波浪引起的孔隙水压力影响向上覆水体迁移扩散,随时间呈小幅增加。总磷在波浪扰动初期的释放强度为2.00×10~(-3)–8.75×10~(-3) mg/m2/s,是稳定期释放强度0.50×10-4–2.25×10~(-4) mg/m~2/s的18–40倍,且两个阶段的释放强度均随波高呈指数增长。当波浪强至起动底泥,原先的泥水界面释放转为底泥起动悬浮释放,水体中颗粒态磷取代溶解态磷成为磷的主要赋存形态。间歇性波浪扰动静置期,颗粒态磷的吸附沉降使得水体中总磷浓度和颗粒态磷的比例大幅降低。     

Redox-related release of phosphorus from sediments in large and shallow Lake Peipsi: Evidence from sediment studies and long-term monitoring data

In large and shallow lakes, the role of the redox-related release of phosphorus (P) from sediments has remained in the shadow of sediment resuspension. In the current study, we concentrated on this knowledge gap regarding factors controlling lake water quality. We combined long-term monitoring data with the studies on sediment P mobility in August 2018 by measuring redox potential, pore water concentrations of soluble reactive phosphorus (SRP), dissolved iron (Fe), sediment P fractions, and by calculating diffusive P flux. Using lake water total P (TP) concentrations for 21 years (1997–2018), we quantified internal P load based on water column summer increase of TP (IL_{in situ}). Significant positive correlations were found between the diffusive P flux and the Fe-bound P concentration in the sediment for conditions of well-oxidized sediment surfaces. The analysis of long-term data showed that P mobilized in sediments is likely to be released via sediment disturbances. Sediment resuspension is favoured by decreased water level during late summer-early autumn. Additionally, the release of P from anoxic sediment surfaces is also possible, as was indicated by significant positive correlations of IL_{in situ} with the anoxic factor (a measure of extent of anoxia) and August water temperature. The potential P release from anoxic sediment surfaces contributed about 80% to IL_{in situ} in the northern basin, and about 280% in the more productive southern basin. Hence, the redox-related P release seems to sustain the high productivity of these large and shallow lake basins and is supported by sediment resuspension as a transport mechanism.     

引黄济青工程渠首水质变化研究

2011年4月至2012年3月从引黄济青工程渠首取样并分析水质变化情况。结果表明，渠首黄河水含沙量和浊度年平均值分别为0．83kg/m3、754NTU；总氮（TN）含量变化范围为3．43~6．84mg／L，平均值为4．70mg／L；硝酸盐氮（N03-N）是TN的主要形式，占TN的58．5％-90．2％；氨氮（NH3-N）、亚硝酸盐氮（N02-N）、总磷（TP）含量较低；叶绿素a（Chla）变化范围为1．10-7．60mg／m2，平均值为3．96mg／m3。除泄洪、流量低等特殊情形外，不同季节间含沙量、浊度及其他水质指标没有明显差异。     

Effects of benthic algae on release of soluble reactive phosphorus from sediments: a radioisotope tracing study

To evaluate the effect of benthic algae on soluble reactive phosphorus(SRP) release from sediments in shallow lakes, experiments on SRP release with and without benthic algae in sediment cores and an experiment on SRP uptake by benthic algae were conducted using the radioisotope(32P) tracing method. The dissolved oxygen(DO) concentration in sediment cores was also investigated. The results show that benthic algae effectively reduce the release of SRP from sediments to overlying water. The uptake of SRP by benthic algae, which is the direct way in which benthic algae affect the SRP release from sediments, is low in filtered water and increases with the SRP concentration. However, in the experiment, the increased uptake rate lasted for a short time(in one hour), and after that it returned to a low rate. Benthic algae make the DO concentration and the oxic layer thickness increased, which can indirectly reduce the SRP release from sediments. These findings indicate that benthic algae can reduce the SRP release from sediments in both direct and indirect ways. It seems that the indirect way also plays an important role in reducing the SRP release from sediments.     

苏北平原河网区典型农村中小河流水体氮磷赋存特征

以苏北平原河网区的盐城市射阳县某个典型圩区(面积12.73km2)为例,通过连续15个月对圩区内沟渠河流水体采样分析,研究苏北平原河网区中小河流地表水氮磷赋存特征。结果表明:研究区域中小河流水体氮磷超标严重,水体处于富营养化状态。所有水样品总氮质量浓度均超过GB 3838—2002《地表水Ⅲ类水质标准》(ρ=1.0 mg/L),79%的总氮质量浓度超过Ⅴ类水质标准(ρ=2.0 mg/L);73%的总磷质量浓度超过Ⅲ类水体标准(ρ=0.2 mg/L),39%的样品超过Ⅴ类水质标准。地表水氮素和磷素主要以溶解态形式存在;硝态氮是溶解态总氮主要赋存形态,相应的比例约为60%,铵态氮比例最少,约为10%;溶解态活性磷是溶解态磷素主要赋存形态,约为80%。畜禽养殖相对集中区域地表水氮素和磷素浓度高于其他区域;中沟、干渠等小型河流水体在夏季存在水质分层现象。     

底泥疏浚对湖泊内源磷释放的短期效应研究

对大纵湖底泥疏浚的短期效应进行模拟实验,分析了上覆水体的Eh、pH和磷质量浓度随时间的变化规律,以及沉积物中总磷、无机磷、有机磷、铁/铝磷、钙磷等5种形态磷质量比的垂向变化规律。结果表明:底泥疏浚30 cm对上覆水体Eh、pH以及磷浓度控制效果不显著,且沉积物磷形态不是影响沉积物释磷的主要因素。     

Sedimentation and internal phosphorus loads in Krishnagiri Reservoir,India

This study examines sedimentation rate and its consequences on the bathymetry, capacity and internal phosphorus loading of Krishnagiri Reservoir in Tamil Nadu, South India, utilizing an acoustic Doppler profiler and remote sensing data in an ArcGIS environment. There was a significant change in the reservoir bathymetry for the year 2012, compared with the 2007. The sedimentation rate was 0.818 MCM from 1960 to 1990 and 0.83 MCM over past 5 years. The present reservoir volume is 35.57 MCM, having been reduced to nearly half of its original capacity over a 55 year span, pointing to a seriously threatened lifespan. The sediment total phosphorus (TP) load spatially varied from 6.84 to 23 394 kg, depending on the sediment deposition zones. Sequential extraction indicated the dominance of phosphate fractions to be Al‐P> Fe‐P> Ca‐P> SRP, with an average TP value of 27.27 mg g^?1 dry weight. Aluminium‐ (35%) and iron(25%)‐bound forms are the major sediment phosphorus fractions, suggesting temperature, pH and redox or related chemical reactions may be important means of sediment P release in Krishnagiri Reservoir. The sediment phosphorus load in Krishnagiri Reservoir is estimated to be 44.50 tons, with an average TP release of 40.97 mg m^?2 (range of 10.22–70 mg m^?2). The measured pore water TP concentration and calculated sediment phosphate release exhibited a linear relation. Even with a reduced external P load, the eutrophication of Krishnagiri Reservoir cannot be reduced immediately because of its high internal load and nutrient remobilization.