铁(氢)氧化物介导的溶解性有机质、无机磷的固定及相互作用研究进展

铁(氢)氧化物介导的溶解性有机质(DOM)和无机磷(DIP)的固定在水生态系统中普遍存在,对碳、磷元素的生物地球化学循环有重要的影响.铁(氢)氧化物主要通过吸附和共沉淀两种过程固定DOM和DIP,且铁(氢)氧化物、DOM和DIP三者存在复杂的相互作用.本文主要从铁(氢)氧化物对DOM和DIP的固定,铁(氢)氧化物、DOM和DIP之间的相互影响等方面综述了相关研究进展,梳理了铁(氢)氧化物、DOM和DIP在吸附和共沉淀过程中的相互作用机制与影响因素.DOM的存在会通过占据铁(氢)氧化物表面吸附点位、络合、抑制铁水解沉淀等途径影响铁(氢)氧化物对DIP的固定;且不同机制与DOM的不同性质如分子大小、芳香组分、羧基官能团含量等有关.而DIP的存在会改变铁(氢)氧化物对DOM的固定分馏过程,改变溶液中DOM的组分和性质.在明晰三者相互作用基础上,探讨了铁(氢)氧化物介导的DOM和DIP的固定过程对湖泊内源磷释放和碳埋藏的可能影响,并对未来的研究方向进行了展望.

石家庄景观水系中溶解性活性磷的污染特征研究

溶解性活性磷(SRP)作为水体中磷的主要存在形式,是引发城市景观水系富营养化的重要原因。为了解石家庄景观水系中SRP的分布情况,于2018年6—12月选择16处典型景观水体为研究对象进行SRP的时空分布特征研究。结果表明,石家庄景观水系中SRP质量浓度在0.040~7.111 mg/L,平均值为1.496 mg/L,并呈现出显著的时空分布特征。SRP枯水期浓度较大,丰水期浓度较小,且西南部地区SRP浓度大于东北部地区。生活和工业污废水的直接排放、景观水体之间联通性差、水源补充不足以及西部太行山区域的水土流失均为石家庄景观水系磷污染的潜在因素。总体看来,石家庄典型景观水系中磷污染情况严重,需要采取有效措施对污染水体进行管理,保证水源补给,以充分发挥景观水系的生态功能。

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1926 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。③TP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。

青海湖水体中磷的分布状况及特征

以青海湖水体11个采样点的75个水样为研究对象,测定水体总磷浓度和溶解性磷浓度,同时测定其他相关因子。结果表明:溶解性磷对总磷的贡献较低,但水中磷的形态较为复杂,溶解性磷并不是水中磷的主要形态。青海湖水中总磷浓度与pH、DO浓度、高锰酸盐指数具有显著负相关性,而与叶绿素a浓度、藻类生物量呈显著正相关;5月、7月和9月水体总磷浓度分别为0.039～0.320、0.067～0.197和0.037～0.080mg/L;沙岛、江西沟码头采样点3个月(5月、7月和9月)间总磷浓度存在显著差异(P<0.05);151码头、鸟岛、青海湖农场采样点9月与其他2个月(5月和7月)间总磷浓度存在显著差异(P<0.05),5月和7月间无显著差异;沙柳河采样点5月与其他2个月(7月和9月)间总磷浓度无显著差异,7月和9月间存在显著差异(P<0.05);湖心3#、黑马河采样点5月与其他2个月(7月和9月)间总磷浓度存在显著差异(P<0.05),7月和9月间无显著差异;布哈河、湖心7#、泉吉河采样点3个月(5月、7月和9月)间总磷浓度无显著差异。

流动注射光度法测定水中磷

水样经不同的预处理,在酸性条件下,正磷酸盐和钼酸铵反应形成磷酸钼螯合物,加入氯化亚锡还原为钼,并呈现蓝色,用流动注射仪于700nm波长处分别测定总磷、溶解性正磷酸盐和总溶解性磷。流动注射法简化了测定步骤,提高了分析速度,灵敏度高,重复性好,测定结果与国家标准方法相比,具有较高的相关性,能满足水和废水中磷的分析。

珠江广州河段上覆水和间隙水中磷特性研究

通过研究污染比较严重的珠江广州河段(雅岗至琶洲大桥)的六个断面,共10个采样点的上覆水和间隙水的磷形态分布特征,得上覆水总磷(TP)值为0.705～3.893mg/L,均为劣V类水质。总溶解性磷(TDP)与磷酸盐磷(PO43-)在各采样点的含量分布不均匀,由PO43-含量显示,各采样点已经有明显的富营养化趋势。通过分析各采样点间隙水磷含量和引起其上下层含量差异的环境因素知间隙水TP与TDP有一定相关性。间隙水上下层TP,TDP,PO43-含量差异可能与沉积物有机质和氧化还原环境有一定相关性,总体上认为厌氧环境有利于促进沉积物的磷释放到间隙水。

德州地区地下水中磷的空间分布特征及来源分析

地下水质量与居民饮水安全及人类健康密切相关,地下水污染会直接影响水体生态环境。饮用水中过高的磷会降低人体对钙和维生素D的吸收,对老年人的身体健康存在潜在负面影响。本文以德州地区地下水（常作为农村饮用水源）为研究对象,采集了研究区内的27个地下水样,并于现场测定pH和电导率等指标。参考我国《水和废水监测分析方法》和美国环境保护局（EPA）的方法,利用紫外分光光度计分析了地下水中总磷、正磷酸盐、溶解性总磷和溶解性正磷酸盐的含量及污染状况。借助于空间分析,探讨了其空间分布和来源。结果表明,德州地区地下水总磷含量为0-1.49 mg.L 1,正磷酸盐含量为0-0.11 mg.L 1,溶解性总磷含量为0.04-0.69 mg.L 1,溶解性正磷酸盐含量为0-0.06 mg.L 1。电导率和4种形态磷的含量均存在不同的空间差异性。整个研究区地下水电导率较高,变化范围为770-5 530μS.cm 1,总体上从河流上游到下游呈明显阶梯状递增趋势;总磷和溶解性总磷含量的空间分布整体趋势从上游到下游逐渐降低,正磷酸盐出现了较明显的高值区,而溶解性正磷酸盐的空间分布整体上较均匀。影响地下水中磷含量的因素主要有地表水中磷的下渗和人类活动。该研究区各采样点地下水的埋深都在50 m以内,含水层为黄河冲积砂层,岩性主要为粉砂、细砂和中砂,累计厚度10-25 m,这样的土壤地质构造较易使地表水中的磷素渗漏到地下水中,且河流是该区地下水主要的补给源,越靠近河流越容易入渗。人类活动包括工业废水和生活污水处理不当等点源污染以及农药施肥等农业非点源污染。整个研究区地下水溶解性总磷含量的最大值达0.69 mg.L 1,平均值为0.20 mg.L 1,根据欧盟规定的饮用水中总磷酸盐的标准值（0.5 mg.L 1）和我国地表水环境质量标准（GB 3838—2002）的Ⅱ类（0.02〈溶解性总磷≤0.1 mg.L 1）或Ⅲ类（0.1〈溶解性总磷≤0.2 mg.L 1）标准,德州地区地下水中磷的超标率分别达7.41%、62.96%和40.74%。本研究为评价地下水中磷污染对人类健康及水体生态环境的影响提供了科学依据。

活性氧化铝和其他滤料除微量磷效果比较

试验研究了活性氧化铝和其他7种滤料在饮用水工艺中对微量磷和浊度的去除效果,并进行了比较和分析。结果表明,活性氧化铝对溶解性总磷的去除效果明显要优于其他7种滤料,对颗粒态总磷的去除效果和其他7种滤料相比没有优势,活性氧化铝对总磷的去除优势主要在于对溶解性总磷的吸附性能,对于浊度的去除效果和其他7种滤料相近。

长江中、下游干流磷的沿程分布特征研究

为了解长江中下游磷营养盐的分布特征及磷素的污染状况,2014年5月29日至6月7日沿长江中、下游干流在湖北武汉,江西九江,安徽安庆,江苏的南通、镇江、南京,上海等地设置采样断面,现场监测表层、中层和底层水体中总磷（TP）、溶解性总磷（TDP）、颗粒态总磷（TPP）、溶解性正磷酸盐（SOP）的含量,分析干流磷的沿程分布特征。研究结果表明：长江中、下游干流各采样地TP平均含量范围在0.15-0.25 mg/L,各采样地下游TP平均含量高于上游,各采样地下游左岸及右岸TP平均含量较中泓处高,且左岸TP平均含量较右岸高;各采样地TDP平均含量范围为0.02-0.13 mg/L,且采样地下游TDP平均含量较上游高;各采样地TPP平均含量范围为0.10-0.20mg/L,沿长江中下游沿程方向TPP占TP百分比逐渐减小,但TPP仍是长江中下游TP的主要贡献者,TPP分布与叶绿素a的分布极为相似,二者呈显著正相关;各采样地SOP平均含量范围为0.02-0.11 mg/L,且SOP平均含量沿长江中、下游沿程方向显示出增加趋势,SOP是TDP的主要组成部分,SOP平均含量占TDP平均含量70%以上。总体上,长江中下游水体中各形态磷含量较低,水质良好。

太湖流域不同类型区河流水体磷形态分布及矿化速率

采用野外采样与室内实验相结合,对种植业(A)、养殖业(B)和生活污水(C)3种影响类型河流水体中磷的形态、矿化速率和周转时间进行分析研究。结果表明,B类型影响的河流水体中总磷(TP)、可溶解性总磷(TDP)和溶解性反应磷(SRP)浓度略高于A类型,却远低于C类型影响的河流水体;但河流水体中可酶解磷(EHP)浓度则相反,以A类型影响的河流水体最高,丰水期最高可达0.11 mg L-1,而C类型影响的河流水体EHP浓度则较低。实验数据显示受农业影响的河流水体磷的矿化速率明显高于C类型影响的河流水体,尤其在丰水期,A类型影响的河流水体中磷的矿化速率最高可达1.437 nmol L-1min-1。研究表明水体中磷的矿化速率与EHP浓度呈正相关关系;受农业影响的河流水体磷的周转时间为3～7 d,低于C类型影响的河流水体的9.1 d。以上结果说明环太湖河流水体磷的形态分布、转化与影响水体的类型密切相关,生活污水对环太湖河流总磷贡献较大,而农业生产所产生的磷其生物可利用性更强。

湖泊沉积物中有机质含量对释放磷的影响

以不同污染程度的贡湖、五里湖沉积物为研究对象,通过释放试验研究了有机质的去除对沉积物磷释放动力学曲线的影响。结果表明,沉积物有机质的去除并没有影响溶解性活性磷(SRP)、溶解性总磷(DTP)和溶解性有机磷(DOP)释放动力学曲线的基本趋势;有机质的去除提高了各沉积物的SRP和DTP的释放量、释放速率,但却降低了DOP的释放量和释放速率,且有机质的去除对污染严重的五里湖沉积物释放磷的影响大于污染较轻的贡湖沉积物的影响。因此不能忽视有机质对磷释放的影响,尤其是重污染的沉积物磷释放。

德州灌区地表水中磷的空间分布与来源研究

地表水中磷污染与人类健康及水体生态环境密切相关。以黄河下游德州引黄灌区为例,采集研究区内主要水系的33个地表水样,并于现场测定pH值和电导率（EC）等指标,分析了地表水中总磷（TP）、正磷酸盐（P-ortho）、溶解性总磷（TDP）和溶解性正磷酸盐（P-D-ortho）的含量及污染状况,为引黄灌区地表水管理提供科学依据。实验结果表明,总磷的含量为0.03~5.39 mg.L-1,正磷酸盐的含量为0~5.10 mg.L-1,溶解性总磷的含量为0.01~2.19 mg.L-1,溶解性正磷酸盐的含量为0~1.73 mg.L-1。EC、总磷、正磷酸盐、溶解性总磷以及溶解性正磷酸盐的含量均存在明显的空间差异。各河流之间相比,EC空间差异不大,但是每条河流内部都存在较大的变异性;4种形态磷含量的空间分布不均,漳卫新河各形态磷的含量均高于其他河流;其次为徒骇河,而德惠新河4种形态磷的含量均最低。此外,对悬浮物中吸附的磷进行了空间分析,受河流含沙量以及工农业生产等因素的影响,其空间分布差异明显。总磷受人类活动影响增强而增加,灌区各水系均有不同程度的污染,根据我国地表水环境质量标准（GB 3838—2002）,整个灌区有84.9%的样点达到III类（0.10.4 mg.L-1）的样点达到77.8%。

珠江广州河段上覆水和间隙水中磷的形态分布研究

通过研究污染比较严重的珠江广州河段(雅岗至琶洲大桥)的6个断面,共10个采样点的上覆水和间隙水的磷形态分布特征,得上覆水总磷(TP)值为0.705～3.893mg/L,均为劣吁类水质。总溶解性磷(TDP)与磷酸盐磷(PO43-)在各采样点的浓度分布不均匀,由PO43-浓度显示,各采样点已经有明显的富营养化趋势。通过分析各采样点间隙水磷浓度和引起其上、下层浓度差异的环境因素知间隙水TP与TDP有一定相关性。间隙水上、下层TP,TDP,PO43-浓度差异可能与沉积物有机质和氧化、还原环境有一定相关性,总体上认为厌氧环境有利于促进沉积物的磷释放到间隙水。

长江涪陵段磷时空分布特征研究

文章重点研究了长江涪陵段的磷(总磷和总溶解性磷)在不同水期、不同断面的分布规律.研究表明,不同水期长江总磷显现的特征总体为枯水期和平水期明显高于丰水期;长江水质中总磷以总溶解性磷为主;受乌江水质影响,在混合段存在水质的分层现象,并提出了混合段的长度;同时,长江涪陵段的泥沙沉降也不明显.

多段式接触氧化工艺除磷效果及污泥磷回收研究

利用多段式接触氧化法工艺的中试装置(有12级反应槽)处理北京某污水处理厂的污水,以污泥减量为目的研究不同水力停留时间和曝气量下装置的除磷效果及12格沿程的磷变化情况,探究污泥灰分磷回收。结果表明,水力停留时间24h相对于12h,装置抗冲击负荷能力较好,且磷去除率高达91.92%,优于传统生物除磷工艺,腐殖污泥磷含量74.5mgP/gDS,其灰分磷含量高达167mgP/gSA,相当于高品位磷矿,采用盐酸作为浸出剂时,可快速从腐殖污泥灰分中提取90%的磷。

3种金属离子对好氧颗粒污泥形成及污染控制影响

【目的】探讨不同金属离子对颗粒污泥形成及去除氮磷的影响。【方法】采用摇床震荡法,以污水处理厂氧化沟中新鲜污泥为接种污泥,通过添加10mg/L同浓度的Zn2+、Mg2+、Ca2+3种金属离子诱导好氧颗粒污泥形成,研究其形态特征、MLSS、SVI变化、N素、P素及TOC的处理效果。【结果】结果表明,金属离子诱导的好氧颗粒污泥粒径较大均在0.5～1.5mm之间、结构紧密,具有清晰的边界。添加了Zn2+、Mg2+、Ca2+的污泥实现完全颗粒化时间分别是32d、32d、28d。后期处理中,Zn2+、Mg2+诱导形成的颗粒污泥NH4+-N去除率在70%左右,而Ca2+诱导的颗粒污泥去除率仅有32%。Zn2+、Mg2+、Ca2+诱导的颗粒污泥TP去除率分别为66.18%、64.95%、45.93%,PO43--P去除率是59.41%、55.84%、41.55%。TOC处理效果明显,在85%～92%之间,其中Zn2+诱导的TOC去除率达91.85%。【结论】添加适量金属元素促进颗粒污泥的形成,且Ca2+的添加更有利于活性污泥颗粒化进程时间的缩短;而Zn2+、Mg2+的添加有助于提高颗粒污泥NH4+-N、PO43--P、TP、TOC的降解效率。

GWLF模型的改进及其在新安江流域的应用研究

通用流域污染负荷方程(generalized watershed loading function,简称GWLF)作为一个简单有效的集总参数流域模型已经受到了国内外研究者的广泛认可。在笔者前期研究成果的基础上,对原始GWLF模型的算法和已有水文框架进行了深入修改,添加了河道模块内泥沙悬浮、沉积过程以及污染物衰减过程,进一步增加了模型在空间属性基础上的通用性。以安徽省新安江屯溪监测站为收口断面的上游流域为研究区域,对改进后的GWLF模型(revised GWLF)进行了应用测试,并在月尺度上针对流量、泥沙量、溶解性氮负荷量和溶解性磷负荷量的模型输出结果与原始GWLF模型进行了比较。3项统计学指标和时间序列图表明,改进版模型能够在不添加额外数据需求的前提下,更好地重现流域内水文、泥沙和水质的循环过程。

稻田化肥减量施用的环境效应

在太湖地区宜兴市水稻田采取田间试验与室内分析相结合的方法，研究了适当减少化肥用量（优化施肥）对水稻产量、田面水与渗漏液中氮、磷养分的影响。结果表明：优化与常规两种施肥处理下水稻产量差异不显著，但优化施肥节省22％氮肥，减少30％～40％氮素径流损失，减少32．3％氮素渗漏损失。田面水与渗漏液中溶解性总氮（TDN）浓度与施肥量呈正相关，在施肥后的1～2d内达到峰值，不同施氮处理TDN浓度在一周内差异显著，以后渐趋一致。施肥后田面水中溶解性总磷（TDP）浓度高达15．7mg·L^-1，整个稻季均高于导致水体富营养化的临界值，存在着污染附近水体的风险；稻田对灌水中的磷有净化作用。适当减少化肥用量、加强稻田水肥管理，是控制农田面源污染的重要措施。

磷元素形态及悬浮物含量对再生水磷浓度的影响

针对再生水厂出水磷浓度标准限值日趋严格的需求,开展了磷元素形态及悬浮物含量对再生水磷浓度的影响研究。结果表明,溶解性非活性磷(sNRP)和颗粒态磷(pTP)是影响再生水达到极限低磷浓度的关键因素。污水经过生物化学法处理以后,再生水中sNRP和pTP浓度分别为0.06和0.04 mg/L,其中去除sNRP较为困难,化学除磷也无明显效果,且过量使用除磷药剂会导致水中铝离子浓度升高。当硫酸铝投加量为20 mg/L时,水中残余铝离子浓度高达55.4μg/L。pTP浓度与再生水中悬浮物(SS)浓度成正比,SS中磷浓度为27~43 mg/g,SS越高,出水pTP浓度越高,进而导致出水总磷升高。此外,SS中磷浓度与水厂生物除磷效果和污泥停留时间呈正相关关系,鉴于目前水厂的处理工艺,降低出水SS是再生水达到极限低磷浓度最有效的途径。在水厂运行过程中需要控制出水SS低于1 mg/L,即可实现再生水总磷浓度低于0.05 mg/L,从而降低再生水磷元素超标引起的藻华风险。

Transformation of Phosphate Fertilizers with Different Solubilities in Calcareous Soils

In this research work, the authors, using the recently developed method of fractionating the forms of inorganic phosphorus in calcareous soils, have studied the transformation processes of inorgnic phosphorus in three different phosphate fertilizers, i. e., superphosphate, diammonium phosphate and calcium magnesium phosphate, being commonly used in China, during a period of 3 years after their application to calcareous soils, and based on the experimental results obtained, some problems in current use of phosphate fertilizers are discussed.