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湖泊內(nèi)源污染治理-在線瀏覽

2025-03-12 21:04本頁面
  

【正文】 引起富營養(yǎng)化的主要是氮磷的釋放,而磷是水體富營養(yǎng)化的限制性因子。如杭州西湖 1988年 7月至 1989年 6月間沉積物釋放的磷占外源輸入磷負(fù)荷的 %。 1995至 1996年間進(jìn)入滇池草海的 TP、 TN和 COD約有 90%以上儲存于湖底 (少量進(jìn)入大氣 ), 真正進(jìn)入水體的微乎其微 , 沉積物釋放的總磷可維持滇池水體目前水平 63年之久。武漢東湖 1997年 10月至 1998年 9月期間 , 高達(dá) %的磷滯留在湖內(nèi) , 當(dāng)水體養(yǎng)分的外源得到有效控制后 , 沉積物中養(yǎng)分的季節(jié)性再懸浮仍能使水體的富營養(yǎng)化持續(xù)數(shù)十年。根據(jù)氧化還原電位的不同 , 可將水 沉積物界面的結(jié)構(gòu)描述為氧化帶 ( 電子接受體為氧氣 ) 、還原帶 ( 電子接受體為硫酸根和硝酸根離子 ) 和重還原帶 ( 電子接受體為二氧化碳 ) 。 2023年中國環(huán)境質(zhì)量公報(bào)表明 , 我國氮、磷污染嚴(yán)重 , 導(dǎo)致富營養(yǎng)問題突出。 ? ? 沉積物中自然膠體表面的正電荷金屬陽離子能夠與溶液中營養(yǎng)鹽陰離子形成鍵合 , 從而使沉積物從水中吸附可溶性營養(yǎng)鹽 , 降低湖泊氮、磷濃度。沉積物對水體磷酸根的吸附 , 主要是沉積物中的粘土、鐵鋁氧化物、碳酸鈣等礦物顆粒對磷酸根的專性吸附 , 其中尤以鐵鋁氧化物的吸附作用最為強(qiáng)烈。水體 pH值、沉積物組成均是其影響因素。 ? 磷的釋放 ? 一般情況下磷釋放首先進(jìn)入沉積物的間隙水中 (這一步驟通常被認(rèn)為是營養(yǎng)物釋放速率的決定步驟 ), 然后擴(kuò)散到水土界面 , 進(jìn)而向上覆水混合擴(kuò)散 ,成為湖泊磷負(fù)荷的一部分。 磷的釋放 生物釋放 物理釋放 化學(xué)釋放 ? (1) 生物釋放 : 通過細(xì)菌、大型水生植物和底棲生物的消化道釋放。 二是由于風(fēng)吹、波浪等擾動引起的沉積物再懸浮而產(chǎn)生的磷釋放。一旦出現(xiàn)利于鈣、鋁、鐵等不溶性磷酸鹽沉淀物溶解的條件 , 無機(jī)態(tài)的正磷酸鹽就釋放磷。 ? 反應(yīng)磷釋放通量磷是許多湖泊富營養(yǎng)化進(jìn)程中的關(guān)鍵因子,在靜態(tài)條件下,磷在沉積物 水界面循環(huán)主要受沉積物吸附、釋放及間隙水三個作用的控制。 ? 無機(jī)磷 ? 在沉積過程中,吸附在沉積物上的溶解磷酸鹽和磷與水體中的金屬離子結(jié)合,以不同的結(jié)合態(tài)存在的磷,主要為鋁磷、鐵磷、鈣磷。 ? 無機(jī)磷中 ,鐵磷最不穩(wěn)定 ,在還原條件下 ,鐵型磷首先釋放出來。而當(dāng) Eh較低(200mv)時 ,有助于 Fe3+轉(zhuǎn)化為 Fe2+,使 Fe和被吸附的磷酸鹽轉(zhuǎn)變成溶解態(tài)而從底泥向水體釋出。丹麥科學(xué)家在對丹麥 100多個湖泊沉積物中 Fe和 P的調(diào)查發(fā)現(xiàn) ,沉積物中的總鐵含量與總磷含量呈顯著正相關(guān)。由此可見 ,Fe在氧化還原狀態(tài)下對 P沉積和釋放發(fā)揮著極其重要的作用。有機(jī)磷化合物在厭氧、缺氧、好氧條件下均會被相應(yīng)的微生物分解為活性可溶性磷,其釋放速率與微生物的活性密切相關(guān)。 pH值對底泥磷釋放的影響與沉積物中磷酸鹽成分有關(guān)。在中性條件下,磷酸鹽主要以HPO4和 HPO42存在,最容易被沉積物吸附,釋放量也就最小。 在酸性條件下,鋁磷和鐵磷態(tài)化合物不易釋磷,而鈣磷態(tài)化合物當(dāng) pH降低或由于底質(zhì)有機(jī)物生物降解產(chǎn)生的CO2,都會使其溶解度增加,導(dǎo)致 P的釋放量增大。Fillons和 Willi等人在連續(xù)流動釋放系中發(fā)現(xiàn)湖泊沉積物 P的釋放速率厭氧狀態(tài)是好氧狀態(tài)的 10倍以上,據(jù)費(fèi)隆試驗(yàn)的定量數(shù)據(jù),必須維持水體中溶解氧 2mg/L,否則 P總 釋放會顯著增加。當(dāng)湖底層水體有足夠的溶解氧時,湖水一沉積物處于氧化狀態(tài),三價鐵離子與磷結(jié)合,以磷酸鐵的形式沉積到沉積物中,或水中可溶性磷被氫氧化鐵吸附而逐漸沉降。 各組上覆水中磷濃度排序?yàn)闊o光通氮?dú)?無光通空氣有光通氮?dú)?有光通空氣 。從以往大量的試驗(yàn)結(jié)果來看,無論是好氧還是缺氧條件下,隨著溫度的升高,沉積物釋磷量都明顯增加。此外還發(fā)現(xiàn),升高溫度不僅釋磷強(qiáng)度明顯增加,而且最大值出現(xiàn)的時間均隨溫度的增加而提前。 溫度的升高,會使得上述物理化學(xué)反應(yīng)的平衡向解析、溶解的方向移動,致使內(nèi)源磷釋放量增加。 ? ? 底泥中的微生物可能通過直接或者間接的作用改變底泥中所發(fā)生的熱力學(xué)和動力學(xué)過程。有試驗(yàn)說明 :在無微生物狀態(tài)下,沉積物中的磷釋放幾乎為零,而由于微生物參與,沉積物中釋放的 P比無菌狀態(tài)下高出 50%一 100%。其原因在于,微生物可把底泥中有機(jī)態(tài)磷轉(zhuǎn)化分解成無機(jī)態(tài)磷,從而可增加底泥中 P的釋放量。 ? ? 擾動是影響淺水湖泊水一沉積物界面反應(yīng)的主要物理因素。此外,擾動會使底泥中的顆粒磷再懸浮,增加了泥一水界面的 P交換,擾動越大,內(nèi)源性磷從底泥中釋放的量也越大。因此,擾動對 P釋放的影響僅是有限的短期效應(yīng),當(dāng)表層底泥以及再懸浮物受水動力攪動向水體釋放 P達(dá)到一定程度后,可能進(jìn)人一種 P釋放枯竭狀態(tài),此時沉積物和懸浮物的 P向水體的釋放與水體中的 P向沉積物和再懸浮物沉積和吸附達(dá)到一種動態(tài)平衡。 ? 氮的釋放 ? 沉積物中氮主要是有機(jī)氮和無機(jī)氮。易降解的有機(jī)氮在異養(yǎng)微生物作用下降解、銨化。硝化和反硝化作用是水 沉積物界面氮遷移和交換的主要形式。影響沉積物有機(jī)氮降解的因素有溫度、 DO及有機(jī)質(zhì)的生物可降解性等??梢詼粼诔练e物中 , 也可脫逸到上覆水體中被浮游植物吸收而重新被利用。 沉積物表
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