水体沉积物磷元素释放的影响因素及控制技术研究

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1、水体沉积物磷元素释放的影响因素及控制技术研究孙远军（上海市环境科学研究院，上海２０１２００）摘要基于欧洲委员会颁布的ＳＭＴ协议，采用连续提取的方法进行磷的分级分析，提供磷的形态及生物可利用性等信息。介绍了影响底泥释磷的物理、化学和生物等过程。以及对于富磷底泥常用的金属盐的直接沉降、帽封阻隔、原位稳定化和植物修复等原位修复技术。关键词富磷底泥磷释放磷形态影响因素原位修复［７］０引言（ＮＡＩＰ），而Ｃａ－Ｐ则称之为磷灰石磷（ＡＰ）。有机由于人类活动的影响，很多淡水水体都受到了磷的存在形态较为复杂，但是也能在磷

2、酸酶的催化［８］水体富营养化的困扰，而作为限制性营养物质的磷下转化成可被藻类直接利用的磷。底泥中的［１］元素往往是富营养化的关键因素。水体中营养物ＮＡＩＰ和部分有机磷都存在向上覆水释放的潜在风质主要有两种来源：面源污染或点源污染的外部来［７］险，因此是环境界较为敏感的形态。［２］源和沉积物释放的内部来源。虽然截流、加强污底泥中磷的形态分析以连续提取的方法最具代水深度处理等措施减少了进入水体的外部磷源，但表性，表１中列举了历史上４种最具代表性的提取是内源磷的释放却在很大程度上延缓和限制了污染［９］方法。由于

3、各方法采取的提取程序各不相同，因水体修复的速度和效果，有报道指出营养物的内源此测定结果不具有广范围的可比性，为改善这种情［３］释放量甚至与外部进入总量相当，底泥中释放的况，欧洲委员会（ＥｕｒｏｐｅａｎＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）于２０００年［４］磷有时还会迁移至水体下游而引起污染的转移。通过标准、测量和测试（ＳＭＴ）程序颁布了ＳＭＴ协因此，在外部污染源得到有效削减的前提下，底泥释议，将其作为测定淡水水体沉积物中磷形态的统一磷的机理研究和技术控制对根治水体富营养化问题测定方法［１０］。该方法具有测定步骤简单、操作

4、重现至关重要。性好等优点，并将磷的形态与生物可利用性联系起１磷元素在底泥中的存在形态及其分析方法来，因此推广至对污泥和土壤样品的分析上。底泥中的磷元素除极少数为溶解态外，绝大多表１４种不同磷形态的分析方法数都以颗粒态存在。并非所有形态的磷都具有因释Ｈｉｅｌｔｊｅｓ－项目ＷｉｌｌｉａｍｓＧｏｌｔｅｒｍａｎＲｕｔｔｅｎｂｅｒｇ放而引起水体富营养化的风险，某些形态的磷可能Ｌｉｊｋｌｅｍａ会永久性地束缚在底泥中，而某些形态的磷则有很分级详细；对对磷灰石磷［３］。简单，可简单，可操有机磷进行分进行分级分强的可移动性

5、优点操作性强作性强析；提供生物可析；无磷的再底泥中的磷主要分为有机磷和无机磷两大类。利用性信息分配现象其中，无机磷包括：①溶解态无机磷；②松散结合磷、部分ＮａＯＨ会溶程序复杂，可ＮａＯＨ解少量铁—铝提取时间不稳定磷或可交换磷，以分子间引力吸附于底泥晶操作性差，ＥＤ－缺点提取磷会磷；有机磷会长，可操作［５］ＴＡ会干扰磷的体颗粒表面的可交换点位上，很容易释放进入水再分配水解；无生物性差分级至钙磷可利用性信息体而被藻类利用；③与铁、铝、锰的氧化物及其氢氧［６］２影响底泥中磷元素释放的因素化物结合的无机磷；④与钙

6、结合的无机磷。不稳定磷和Ａｌ／Ｆｅ／Ｍｎ结合态磷又被称为非磷灰石磷２．１环境因素分析在众多环境因素中，ｐＨ对底泥中磷元素释放的影响非常明显。对可交换态磷而言，ＯＨ－会与国家自然科学基金重点项目（１１０３２００７）。１３８给水排水Ｖｏｌ．３９增刊２０１３３－［１１］ＰＯ４竞争颗粒表面的正吸附点位，因此ｐＨ的有关，微生物对底泥有机质的矿化过程会引起可交［１４］升高将会引起可交换态磷的释放。磷多沉积于Ｆｅ、换态磷的释放，矿化过程会改变底泥环境的氧化Ａｌ、Ｍｎ的氧化物或氢氧化物表面，由于氢氧根离子还原电位和ｐＨ，

7、因此也将间接影响底泥中磷的［２１］对磷酸根的竞争吸附和置换作用，这些化合物对磷释放。［１２］的束缚能力也会随着ｐＨ的升高而降低。由于铁是影响底泥释磷的一个关键性元素。有人以酸解作用，ＣａＰ会随着ｐＨ的降低而大量释放，但Ｆｅ／Ｐ来衡量铁氢氧化物表面吸附磷酸根自由点位［１３］［２２］在碱性条件下却保持相对稳定。一般来讲，极端多少的指标，如果Ｆｅ／Ｐ较低，说明吸附点位趋于ｐＨ会影响磷元素的释放，在ｐＨ为７～１０内释放速饱和，对磷酸根的吸附能力不高，此时底泥有向上覆率最小，当ｐＨ＝１３时释放速率可提高１倍，而在水

8、释放磷的趋势。反之，如果Ｆｅ／Ｐ高于某一特定［１４］ｐＨ＝２时则提高３倍。值，说明吸附点位处于未饱和状态，该情况多数在好［２０］氧化还原电位也会对底泥释磷产生明显的影氧状况下才能实现。该特定值目前还没有确定［２３］响，氧化还原电位的降低将会促进Ｆｅ／Ａｌ－Ｐ的释放。的统一值，但是其合理范围应该在１０～１５（质量３＋［３］好氧或缺氧状况下，底泥中的Ｆｅ与磷酸根结合成比）。因此，向底泥中投加铁元素以减少内源磷负［２４］Ｆｅ２（ＰＯ