洞庭湖湿地潜流带地下水中氮磷迁移转化过程及驱动机制分析

为了揭示洞庭湖湿地潜流带地下水中氮磷的迁移转化过程,以洞庭湖湘江入湖口附近湿地为研究区,定期采集地表水和地下水水样进行水化学参数测试,采用熵权指数法进行水质评价,运用相关性分析、结构方程模型等方法研究理化参数对氮磷迁移转化的驱动机制。结果表明:58.8%的地下水水样为Ⅳ类或Ⅴ类水,TN、NH_(4)^(+)和TP是主要的超标因子,氮的迁移转化主要受矿化作用、反硝化作用和硝酸盐异化还原成铵等反应控制,磷的迁移富集与Fe/Mn氧化物或氢氧化物的还原性溶解密切相关;地下水中氮磷组分含量在丰水期和枯水期表现出明显差异,受潜流交换作用影响,除NH_(4)^(+)、溶解有机氮和TN外,地下水中NO_(2)^(-)、NO_(3)^(-)、TP和溶解态活性磷含量随着河岸距离增加而减小;温度、氧化还原电位、溶解氧、总溶解固体和电导率均会影响微生物活性,是地下水中氮磷迁移转化的关键驱动因子。

市政污泥热处理过程中磷迁移转化的研究进展

磷(P)是生物生长必不可少的营养物质,在自然界中主要以磷酸盐矿物质形式存在。污泥作为一种富磷的固体废物,可作为二次磷资源开发利用。本文对不同热处理方式(焚烧、热解、水热炭化)中污泥的磷迁移转化规律和影响进行了综述,热处理方式不仅可以缓解磷资源危机,促进磷资源的循环利用,而且可以减少污泥带来的环境问题,并生成有价值的副产品。在此基础上,归纳了不同添加剂(配煤、生物质和碱土化合物)对污泥中磷迁移转化的行为影响规律及机制,发现添加剂的加入可以促进热处理过程中磷的富集,并改变磷的赋存形态,从而提高灰中磷的生物可利用性。

河湖水沙对磷迁移转化的作用研究进展

泥沙颗粒对水体中的磷具有较好的亲和能力,河湖中的水沙运动可以改变磷的赋存状态并在一定条件下造成水体富营养化等生态环境问题。综合近年研究成果,目前关于河湖泥沙对磷的迁移转化作用研究存在研究内容局限、作用机理分歧、数学模型不全面等问题,且多为宏观层面研究。有必要在实验技术创新的基础上探讨水沙微界面吸附,并结合生态作用完善复杂条件多因子耦合对泥沙迁移转化磷的理论研究。

静止和水动力扰动状态下锆改性沸石添加对河道底泥磷迁移转化的影响

通过底泥培养实验,并采用磷形态分级提取方法对底泥进行分析,研究了静止和水动力扰动这2种状态下锆改性沸石添加对不同深度处底泥中磷迁移和形态转化的影响.结果表明,无论是在静止还是在水动力扰动状态下,锆改性沸石添加均不仅降低了上覆水中溶解态活性磷(SRP)质量浓度,而且降低了不同深度处间隙水中SRP的质量浓度,并且还降低了底泥-上覆水界面SRP扩散通量.此外,当不存在和存在水动力扰动作用时,向表层底泥(0～10 mm)中添加锆改性沸石,不仅促使添加层中氧化还原敏感态磷(BD-P)和盐酸提取态磷(HCl^-P)向金属氧化物结合态磷(Na OH-rP)和残渣态磷(Res-P)极大转变,降低了添加层中潜在可移动态磷(Mobile-P)含量,而且还降低了添加层下方底泥(10～20 mm)中Mobile-P含量.与静止状态相比,水动力扰动状态下锆改性沸石添加对河道底泥磷迁移转化的影响规律存在一定的差异.水动力扰动虽然可以增强锆改性沸石添加对表层底泥间隙水中SRP的钝化效果,以及对底泥-上覆水界面SRP扩散通量的削减效应,但是却会略微降低锆改性沸石添加控制底泥中磷向上覆水体中释放的效率.表层底泥中潜在可移动态磷含量、不同深度处间隙水中SRP的质量浓度以及底泥-水界面SRP扩散通量的下降,对于锆改性沸石改良技术控制底泥磷向上覆水体释放至关重要.以上结果说明,无论是在静止还是在水动力扰动状态下,锆改性沸石添加均可以有效地控制河道底泥中磷向上覆水体的释放.

反硝化细菌、硝酸钙和锆改性沸石联用对底泥中氮磷迁移转化的影响及硝态氮释放风险评估

本文考察了基于反硝化细菌、硝酸钙和锆改性沸石的组合技术(CN+DB+ZZ)对底泥中氮磷迁移转化的影响,并探讨了该技术的硝态氮释放风险.结果发现,单一的硝酸钙处理(CN)虽然可以有效地抑制底泥中磷的释放,但是会造成上覆水体的氨氮和硝态氮污染.硝酸钙和反硝化细菌联合处理(CN+DB)尽管可以有效地抑制底泥中磷的释放,并降低上覆水体的硝态氮二次污染风险,可是却无法有效地控制底泥中氨氮的释放.硝酸钙和锆改性沸石联合处理(CN+ZZ)虽然可以有效地抑制底泥中磷和氨氮向上覆水体的释放,但却会造成上覆水体硝态氮的二次污染.CN+DB+ZZ组合处理技术不仅可以有效地控制底泥中磷的释放,而且可有效降低底泥中氨氮的释放速率,并且与CN和CN+ZZ技术相比还可降低上覆水的硝态氮二次污染风险.CN+DB+ZZ组合技术对底泥中磷与铁同步释放的抑制、对底泥中氧化还原敏感态磷的削减、以及对底泥吸附磷酸盐和氨氮能力的增强,对于其控制底泥中磷和氨氮的释放是至关重要的.以上结果说明,CN+DB+ZZ组合技术是一种非常有希望的用于控制水体底泥中磷和氨氮释放的方法.

沉积物磷酸盐氧同位素技术研究进展与发展前景

磷酸盐氧同位素(δ^(18)OP)技术是识别磷来源及迁移转化过程的有效工具。为加深对δ^(18)OP技术及其在沉积物领域应用的认识,提高δ^(18)OP技术在沉积物领域的应用水平,文章综述了δ^(18)OP技术在沉积物中应用的研究进展并展望了发展前景。在沉积物样品δ^(18)OP比值测定方法方面,沉积物磷形态分级方法的不统一以及沉积物中大量存在的有机物及杂质离子干扰是制约现阶段沉积物δ^(18)OP比值测定的主要瓶颈。在沉积物磷源识别及迁移转化过程探究方面,δ^(18)OP技术发挥了独特的技术优势,在磷源定量识别及微生物作用下的磷迁移转化过程方面发挥了重要的工具价值,但仍面临应用基础争议以及应用范围受限等问题。未来沉积物δ^(18)OP技术的应用在多环境介质δ^(18)OP信息协同解译,沉积物δ^(18)OP信息的可视化表征以及深度挖掘方面具有极大的发展前景。

风浪与底栖生物扰动对底泥内源磷释放的协同作用

对浅水湖泊在风浪和底栖生物扰动下的底泥界面效应和磷迁移转化规律进行了总结,并对风浪和底栖生物组合扰动产生的协同作用进行了深入探讨。着重探讨了目前研究中存在的争议问题,并对相关研究提出了方向性的建议。分析表明,风浪和底栖生物对底泥微界面和底泥微环境的改造存在叠加效应,从长期来看,这对浅水湖泊富营养化的发展进程可能起到延缓作用。