调控底泥磷素释放的新方法研究(2)

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影响底泥磷素释放的因子很多，主要影响因素如下：1、温度，它不但是影响水生动植物及微生物生长繁殖的主要原因之一，而且还影响着有机物矿化过程的快慢。黄建军等人的实验表明，水温为 22℃时上覆水的总磷浓度是为8℃时的1.5倍[14]。同时冬季底泥中磷素的释放率没有明显的变化，而夏季时则对温度十分敏感，温度每提高10℃，磷释放率平均提高2倍[15]；2、pH值是水质的重要指标，严重影响着湖泊物理化学反应有重要影响。在中性条件下，磷释放速率最小，偏酸略微地促进内源磷释放速率，而在碱性条件下内源磷的释放速率随pH值的升高而急剧增加[16]。沉积物的磷释放量会随pH值的变化而变化，整个释磷趋势表现为一条“U”形曲线，由此可知在ph值为中性时，底泥的释磷量达到最小值；在酸性条件下能促进磷的释放；碱性条件下较大幅度地提高磷的释放量[17]。天然富营养化湖泊的ph值一般处于中性状态，其磷素含量的变化范围很小，但偏酸或偏碱条件都会极大促进底泥中磷素的释放；3、溶解氧量决定了湖水-沉积物的氧化还原状态[18]，通常富氧条件下磷的释放强度和释放量要明显小于缺氧环境，氧化环境有利于沉积物表层中的铁、铝以三价态形式存在，降低铁磷、铝磷从沉积物释放进入上覆水，并一定程度上促进磷的沉积[19-20]；4、扰动是影响内陆淡水湖中水-底泥界面反应的主要物理影响因子。水动力弥散和吸附共同作用会导致磷素被截留在底泥中，一旦水-底泥界面中水动力弥散作用强于吸附共同作用起主导作用时，临界浓度值将会增大，极易出现释磷现象而加剧湖泊的富营养化状态[21-22]。生态修复技术目前发展迅速，有研究表明千屈莱、水葱、石菖蒲等挺水植物能有效去除底泥中的磷素[23]，它们能将溶解性磷的去除率分别提高12.15%和14.36%、11.87%，而总磷的去除率也有效提升了14.21%、10.6%和12.61%。沉水植物对沉积物中磷的含量影响非常明显，它的根系能直接深入底泥中，其对底泥磷素的抑止包含了两个过程：1、从上覆水中吸收固定磷；2、直接从底泥中吸收利用磷，内源磷的释放量也因此得到了极大地缓解[24]。徐会玲等人[25]的研究结果表明菹草、伊乐藻等沉水植物会显著影响底泥中磷的形态。在无外源磷输入的情况下，菹草未影响的条件下沉积物中总磷的含量为1289mg/kg，其中难溶性铁磷只占了总磷的16%；而在菹草生长的影响下，沉积物中难溶性磷铁磷可高达800mg/kg，占总磷含量的的51%[26]。微生物在不同的环境条件下对沉积物中磷浓度的影响差异较大。研究者发现在好氧条件下，上覆水中磷的浓度保持平衡状态不变，底泥也不会发生显著的释磷作用。然而当水体处于厌氧阶段时，上覆水中磷的浓度会迅速上升，这是因为厌氧微生物的代谢活动会导致底泥环境中的氧化还原电位发生变化，使易溶于水的二价铁磷大量释放。氯化镧能够对底泥进行改性作用[27]，底泥会由释磷状态转变为改性后的吸附状态，从而提高其对可溶性磷素的吸附能力。氯化镧在实验室条件下作用可改变底泥的性质，平均每克改性后的底泥能吸附18.4μg的磷素，吸附率高达13.25%。硝酸钙能有效控制富营养化水体中底泥磷素释放[28]，在实验室条件下投加硝酸钙25天后，沉积物的释磷量得到显著控制，可溶性磷在水体中的含量下降了87%。虽然铁盐和钙盐与磷结合形成难溶盐，从而达到钝化水体中的磷素。但其钝化效果极易受pH值和水体环境氧化还原状态的影响，在pH值或氧化还原状态改变时磷极有可能重新释放并造成二次污染[29]。随着研究地不断深入，研究者们对控磷技术的改革创新也在不断进步中。目前，沉积物磷素释放控制的技术手段多种多样。原位覆盖修复技术的工艺简单、成本较低且效果较好，可是不能彻底根治污染现状。疏浚技术可以有效清除富含营养盐的表层沉积物，但是其工程进展缓慢且繁琐。生物修复技术绿色环保，无二次污染和污染物转移的风险，且具有低投入、大处理量的特点。操作者与污染物直接接触机会较少，不会对人产生健康危害。但生物修复存在处理速度慢，易受客观因素如季节、气候等变化的影响明显等缺点，从而导致控制效果不佳。虽然化学修复技术存在无法长期根治污染的问题，但是比较国内外大量工程实例，发现采用经济的化学药剂对受污染水体进行修复，具有见效快、操作简单方便的优点，并且得到了广泛的运用。综上所述，相对于其他修复技术，化学修复技术更具有良好的发展前景。