太湖入、出湖湖区磷的特征及其影响因素分析

为进一步了解人类活动及环境因子对太湖磷污染的贡献,揭示磷在太湖不同介质中的迁移转化规律,本文以太湖主要入湖湖区竺山湖、西部沿岸区、南部沿岸区和主要出湖湖区东太湖为对象,调查了表层水、上覆水、间隙水和沉积物中总磷(TP)分布的概况,分析了不同介质中磷的交换特征及其影响因素. 结果表明,表层水和上覆水TP浓度基本相当,平均值均为0.10 mg/L,上覆水和间隙水TP差异较大,间隙水平均浓度约为上覆水的7倍,表层沉积物TP含量为474~2160 mg/kg. 在本研究水域中,TP具有较强的沉积物吸附特性,沉积物作为“汇”的特征明显强于其“源”的特征,且磷的留存能力高度依赖于铁浓度. 空间分布上,入湖湖区磷污染程度明显高于出湖湖区,竺山湖和西部沿岸区存在较大的底泥污染释放风险,但竺山湖外源污染影响较内源污染更加突出,应列为当前太湖磷治理重点关注的区域,建议以控源截污作为竺山湖周边区域的治理重点. 西部沿岸区需注重外源和内源污染同步控制. 南部沿岸区周边区域需妥善处理好未来经济发展与废水排放负荷的关系.     

天津于桥水库沉积物磷赋存特征及其环境意义

研究天津于桥水库沉积物中磷形态的空间分布特征和垂直分布特征对了解水源型水库富营养化现状及其过程具有重要的现实意义.利用抓斗式采泥器及柱状采泥器分别采集表层沉积物样品及柱状沉积物样品,采用Psenner提出的连续提取法对沉积物磷形态进行分级测定,揭示整个水库沉积物各形态磷的空间分布特征以及不同区域垂直方向上的分布规律.结果表明:于桥水库表层沉积物总磷(TP)含量为303.7~997.8 mg/kg,各形态磷含量大小顺序依次为:钙结合态磷(Ca-P)铁结合态磷(Fe-P)残渣态磷(Res-P)铝结合态磷(Al-P)有机态磷(Org-P)可交换态磷(Ex-P).表层沉积物中Fe-P、Al-P、Ca-P与TP含量由东至西逐渐递减,主要受到黎河河水夹带的外源性磷输入的影响;Res-P含量由东至西逐渐递增,与活性磷的分布规律相反,表明水库下游比上游的水质更好.垂直分布上,南部区域底层与表层沉积物相差不大,说明从1960s以来磷的沉积量就比较大;西部区域沉积物中Fe-P和Org-P含量较高,随深度的增加有明显降低的趋势;中心区域的各形态磷和TP含量均较低,且随着深度增加逐渐降低,现阶段沉积物中的磷以滞留为主,释放潜力较小.     

运河(杭州段)沉积物磷释放的模拟试验

采用室内模拟的方法研究了扰动情况下运河（杭州段）表层沉积物磷的释放对上覆水的影响以及投加石灰、投加三气氛发化铁、连续曝气、换水清洗等措施对沉积物磷释放的控制效果,研究表明,在扰动、开放体系条件下,运河（杭州段）沉积物磷释放导致的上覆水总磷浓度在释放初期最高,随时间逐渐下降,表现出净吸附,采集于有机污染较重河段的沉积物磷释放能力显著高于总磷含量较高但以重金属污染为主的河段的沉积物,上覆水投加石灰最终导致沉积物磷释放量的增加,投加三氯化铁显著降低了上覆水总磷浓度,上覆水连续曝气降低了上覆水的平衡磷浓度、换水清洗对上覆水磷浓度的降低效果是有限的,然而上述措施均未能将上覆水总磷浓度控制在V类水的浓度限定值以下,因此,就上覆水TP的浓度指标而言,运河（杭州段）沉积物的内源释放对其影响很大。     

Experimental study on phosphorus release from sediments of shallow lake in wave flume

Influence of wave on sediment resuspension and nutrients release from sediments, collected from Lake Taihu and Lake Chaohu, was studied in flume experiments. Under strong-wave conditions, concentrations of suspended solids (SS), total phosphorus (TP) and dissolved total phosphorus (DTP) in overlying water were increased significantly following the sediments re-suspension. During the experiments on sediments of Lake Taihu and Lake Chaohu, TP concentrations increased 6 times and 3 times, and DTP concentration increased 100% and 70% more than it in presuspension, respectively. Concentration of soluble reactive phosphorus (SRP) of experiment on sediment of Lake Taihu increased 25%. During the massive sediment suspension, the dissolved phosphorus in pore water and much of the phosphorus adsorbed by the sediment particles were released into overlying water. The phenomena in this wave flume experiment are quite similar to the situation observed in situ of Lake Taihu. The critical wave stresses of sediment re-suspension are nearly equal. The change of concentrations of SS, TP, and SRP was the same as that in situ situation. This study showed that concentrations of TP and SRP in lake water could be increased significantly by wave disturbance. Phosphorus release was significantly enhanced by wave disturbance at the beginning of massive sediment re-suspension, but decreased later.     

1990—2018年于桥水库流域氮磷浓度变化趋势及影响因素

基于1990—2018年于桥水库流域入库河流与水库的逐月总氮(TN)和总磷(TP)监测数据,整理并分析了1990-2002、2003—2014和2015—2018年3个时段TN、TP浓度和氮磷比(TN/TP)的时空变化特征,探究流域内点面源污染削减、调水、氮磷滞留等对营养盐浓度变化的影响。结果表明,1990—2018年于桥水库TN浓度年均值在1.14～3.74 mg/L之间,水库TP浓度年均值在0.025～0.131 mg/L之间,多年TN/TP平均值为45,远高于淡水磷限氮磷比,是磷限水库。于桥水库流域5个测点中,沙河TN浓度最高,黎河TP浓度最高,入库TN、TP浓度大于库区,水库TP滞留率略大于TN。水库TN、TP浓度在2000s中后期下降,之后出现反弹。原因是2003年水源保护工程实施后,入库营养物浓度降低;2014年底南水北调中线一期工程通水后,于桥水库的引滦水量减少,TN的稀释效应弱化,上游来水TP浓度上升与水库内夏秋两季浮游植物的增殖,导致第三时段水库内TP浓度上升。基于月尺度水质分析,夏季水库TN浓度最低,TP浓度达到峰值,主成分分析表明,历年6—10月的水库Chl.a浓...     

Influence of the hyporheic zone on the phosphorus dynamics of a large gravel‐bed river,Garonne River,France

Phosphorus (P) concentrations in sediments and in surface and interstitial water from three gravel bars in a large river (Garonne River, southern France) were measured daily, downstream of a wastewater treatment plant for a city of 740 000 inhabitants (Toulouse). Measurements were made of vertical hydraulic gradient (VHG), total dissolved phosphorus (TDP), soluble reactive phosphorus (SRP) and total phosphorus (TP) in water and of three extractable forms of phosphorus (water extractable, NaOH extractable and H₂SO₄ extractable) in hyporheic sediments from the gravel bars. Dissolved phosphorus was the major contributor to TP (74–79%) in both interstitial and surface waters on all sampling dates, and in most cases surface water P concentrations were significantly higher than interstitial concentrations. Hyporheic sediment TP concentrations ranged between 269 and 465 µg g^?1 and were highest in fine sediment fractions. Acid‐extractable P, a non‐bioavailable form, represented at least 95% of sediment TP. A positive relationship was observed between VHG and TP in two of the gravel bars, with wells that were strongly downwelling having lower TP concentrations. These results suggest that in downwelling zones, hyporheic sediments can trap surface‐derived dissolved P, and that much of this P becomes stored in refractory particulate forms. Bioavailable P is mainly present in dissolved form and only occupies a small fraction of total P, with particulate P comprising the majority of total P. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

煅烧改性净水厂污泥对底泥内源磷释放的控制效果

以自主研发的煅烧改性净水厂污泥（C-WTPS）作为污染底泥活性覆盖材料,室内静态模拟实验研究C-WTPS覆盖强度对控制底泥磷释放效果的影响,分析C-WTPS和底泥中不同形态磷含量变化,探讨C-WTPS薄层覆盖对上覆水体中pH、DO和ORP的影响.结果表明,实验历时40天,在底泥TP释放强度为6.25~10.87 mg/（m²·d）时,覆盖强度为0.25、0.50、1.00、1.50和2.00 kg/m²的C-WTPS对TP平均削减率分别为59.68%、75.71%、88.75%、92.42%和96.28%,可见覆盖强度为1.00 kg/m²以上的C-WTPS能控制底泥中90%以上TP释放.C-WTPS吸附的磷主要以无机磷（IP）中的铁铝结合态磷（NAIP）形式存在,有机磷（OP）和钙磷（AP）形式较少.C-WTPS促进了底泥中易释放形态磷迁移到C-WTPS中,并转化较为稳定的形态磷,可见C-WTP覆盖不仅控制了底泥磷释放,而且也削减了底泥磷释放风险.C-WTPS覆盖后,上覆水体中pH开始呈现下降趋势,最终维持在pH=7范围波动;C-WTPS覆盖强度越大,上覆水体pH下降也明显;C-WTPS覆盖改善上覆水体中DO和ORP环境的效果不明显.     

金沙江下游梯级水库对氮、磷营养盐的滞留效应

氮、磷是水域重要的营养或污染物质,大型水库修建将对江河氮、磷物质的输运产生重要影响.以金沙江华弹、向家坝水文站2006-2016年实测水质资料为依据,通过建立污染物浓度与流量比值（TN/Q、TP/Q）与含沙量（S）的关系式,对金沙江下游溪洛渡、向家坝梯级水库蓄水前后进出库总氮（TN）、总磷（TP）浓度及通量的变化特征进行研究.结果表明：（1）华弹站不受蓄水影响,TN和TP浓度在0.38~1.41和0.01~0.73 mg/L之间变化,向家坝站蓄水前TN和TP浓度在0.32~1.33和0.03~0.42 mg/L之间变化,蓄水后在0.35~1.29和0.01~0.05 mg/L之间变化,蓄水后TN浓度较蓄水前略有升高,但TP浓度较蓄水前约降低75%;（2）蓄水前华弹站TN浓度与向家坝站基本接近,TP浓度总体低于向家坝站,蓄水后华弹站TN浓度低于向家坝站,TP浓度明显高于向家坝站;（3）金沙江TN以硝态氮（NO₃^--N）为主,占TN浓度的67.3%~91.8%;（4）两站的TN浓度随流量和含沙量变化较小,TP浓度与流量和含沙量均呈正相关关系;（5）华弹站TN、TP年通量在48357~135827和4720~14163 t之间变化,年均值分别为90337和8932 t,向家坝站蓄水前后TN年通量在64232~130966和71675~149647 t之间变化,蓄水后通量总体高于蓄水前,TP年通量在8851~18624和3131~7300 t之间变化,蓄水后通量远低于蓄水前;（6）水库蓄水对出库TN浓度与通量无明显影响,但TP浓度与通量较蓄水前明显降低,其中通量年均滞留率约为67.0%.     

南四湖消落带底泥磷形态分布特征、影响因素及释放风险

南四湖是南水北调东线最大的调蓄湖泊,周期性水位涨落会形成大面积消落带,认知消落带底泥磷形态赋存特征、影响因素及释放潜能,对于保障东线调水水质具有重要的科学意义.本研究分析了南四湖消落带底泥磷形态分布特征,探讨了各形态磷与土地利用、母质类型及底泥理化因素之间的关系,评价了南四湖消落带底泥磷的污染程度并分析了其释放风险.结果发现,消落带底泥中总磷（TP）、无机磷（IP）、NaOH提取态磷（NaOH-P）、HCl提取态磷（HCl-P）和有机磷（OP）含量的平均值分别为745.37、510.51、50.42、460.09和234.86 mg/kg,以HCl-P为主的IP占比较高.南四湖消落带底泥各形态磷含量具有较高的空间异质性,TP、IP、OP、HCl-P和NaOH-P含量的变异系数分别为30.7%、36.9%、29.6%、37.6%和51.2%.自然湿地、乔木林地和水浇地等土地利用方式下的底泥NaOH-P、HCl-P、IP、OP和TP含量差异不显著.土壤类型对消落带底泥OP含量影响明显,但对TP、IP、NaOH-P和HCl-P含量则影响不大.NaOH-P含量与HCl-P含量具有显著正相关,与OP含量则具有极显著正相关.南四湖周边30多km²消落带底泥磷污染程度相对较高,轻度、中度和重度污染底泥分别占5.9%、76.5%和17.6%,部分区域底泥磷释放潜能较高.研究结果可为南四湖消落带内源磷释放控制以及水质保障提供科技支撑.     

The effect of drawdown on suspended solids and phosphorus export from Columbia Lake,Waterloo, Canada

This study examines the effect of drawdown on the timing and magnitude of suspended solids and associated phosphorus export from a 12 ha reservoir located in an urbanized watershed in southern Ontario, Canada. Water level in Columbia Lake was lowered by 1·15 m over a 2‐week period in November 2001. The total phosphorus (TP) concentrations ranged from 63 to 486 µg L^?1 in Columbia Lake and 71 to 373 µg L^?1 at its outflow. All samples exceeded the Provincial Water Quality Objective of 30 µg TP L^?1. Outflow concentrations of suspended solids and TP increased significantly with decreasing lake level and were attributed to the resuspension of cohesive bottom sediments that occurred at a critical threshold lake level (0·65 m below summer level). Suspended solids at the outflow consisted of flocculated cohesive materials with a median diameter (D₅₀) of c. 5 µm. Particulate organic carbon accounted for 8·5% of the suspended solids export by mass. A total mass of 18·5 t of suspended solids and 62·6 kg TP was exported from Columbia Lake, which represents a significant pulse of sediment‐associated P to downstream environments each autumn during drawdown. The downstream impacts of this release can be minimized if the water level in Columbia Lake is lowered no more than 0·5 m below summer levels. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

城市浅水型湖泊底泥释磷的通量估算—以南京玄武湖为例

以南京玄武湖为研究对象,通过静态条件下5℃、10℃、15℃、25℃、35℃玄武湖底泥释磷室内实验计算玄武湖释磷速率,得出底泥释磷速率与上覆水温度的关系,进而算出玄武湖北湖每年磷释放量为0．815 t,东南湖每年磷释放量为 1．013t,西南湖每年磷释放量为0．266t．玄武湖每年底泥释磷总量为2．094 t．根据费克定理,建立了间隙水扩散模型,利用模型计算玄武湖北湖每年磷释放量为0．799 t,东南湖每年磷释放量为0．983 t,西南湖每年磷释放量为0．232 t．玄武湖每年底泥释磷总量为2．014t．在不考虑外源污染的情况下,由底泥磷释放造成的内源污染使玄武湖磷浓度年均维持在 0．101 mg/L,超过湖泊富营养化磷标准,因此,在切断外源污染的情况下应采取措施治理磷的内源污染．     

亚热带地区典型水库流域氮、磷湿沉降及入湖贡献率估算

为了探究汤浦水库流域氮、磷湿沉降对水库水体营养的贡献率,本研究对2014 2015年的汤浦水库流域4个采样点的雨水及3条溪流进行样品收集,测定其中磷和不同形态氮的质量浓度,分析汤浦水库流域大气湿沉降中氮、磷营养盐的分布特征,并估算氮、磷营养盐湿沉降对汤浦水库入库负荷的贡献率.结果表明:湿沉降中总氮(TN)平均浓度为1.02±0.58 mg/L,氨氮、硝态氮和有机氮浓度占TN浓度的比例分别为60.65%、34.07%和5.28%;总磷(TP)平均浓度为0.033±0.028 mg/L.4个采样点湿沉降中氮、磷浓度均表现为冬春季(少雨季)高、夏秋季(多雨季)低.空间上,王化点位的各形态氮和总磷浓度显著高于其他3个采样点.TN和TP年均湿沉降通量约为18.15和0.62 kg/(hm~2·a),年均沉降总量为834.94和28.39 t;库区TN和TP水面湿沉降量为24.14和0.82 t,直接贡献率占河流输入的1.77%和3.07%.湿沉降来源的氮、磷营养盐随河流输入的间接贡献率为8.3%和4.6%.综上所述,氮、磷湿沉降是水库外源营养的重要输入部分,深入掌握其时空分布特征及入库贡献率是进一步加强流域管理和减轻水库外源营养输入的重要前提.     

环太湖各水资源分区入出湖河流总磷浓度与负荷变化分析

入出湖总磷负荷变化是影响太湖湖体磷收支平衡的关键因素.基于2012-2018年水质水量监测资料,计算全湖及各水资源分区河流入出湖总磷负荷,并以水量加权计算其总磷年平均浓度,探明其时空变化规律;运用双累积曲线法分析不同分区水污关系的变化规律;以月为时间尺度,利用Pearson相关系数,揭示入湖总磷负荷分别与入湖水量、入湖...     

福建省富营养化水库沉积物磷形态及对水体的贡献

采用 SMT 法结合 X 射线荧光和 X 射线衍射分析了福建省发生富营养化的山仔深水库表层沉积物的磷赋存形态 及对水体的贡献．分析结果表明，山仔水库表层沉积物总磷含量在400-750 mg/kg 之间，铁/铝结合态磷和有机磷是沉积 物磷的主要赋存形态，分别占总磷含量的47%和37%左右．沉积物水-土界面存在明显的活性磷梯度，在一定条件下活 性磷可以从沉积物间隙水扩散到上覆水体，从而一定程度上影响山仔水库水体的营养水平．     

京蒙沙源区水库大气磷干、湿沉降污染特征

为阐明典型沙源区水库大气磷干、湿沉降的污染特征及其对水域磷素污染的贡献,为水库富营养化治理提供科学依据,以京蒙沙源区大河口水库库区为研究区,于2014年沿水库岸边布设12个大气沉降监测站点,采集干、湿沉降样品,测定干、湿沉降中总磷(TP)浓度,计算全年各月大气TP干、湿沉降通量和年入库TP污染负荷量.结果表明:研究区大气干、湿沉降季节差异显著,全年各月TP干沉降通量变化范围为4.89~35.76 kg/(km~2·月),主要集中在春季4月和秋季10月.最大TP干沉降通量出现在春季风沙最为严重的4月;湿沉降主要集中在夏季(6—8月),最大TP湿沉降通量出现在降雨量最大的8月,为28.88 kg/(km~2·月),且TP湿沉降通量与降雨量呈显著正相关.2014年大气TP沉降入库污染负荷量为0.719 t,占同期滦河和吐力根河两条河流入库TP污染负荷比率为51.17%,成为影响和限制大河口水库磷营养盐水平的重要源项之一.     

鄱阳湖沉积物中磷的赋存形态及分布特征

利用分级提取法对鄱阳湖沉积物进行了磷形态的分级提取和测定,系统研究了沉积物中磷的赋存形态及分布特征.结果表明,鄱阳湖表层沉积物中磷的赋存形态主要包括铁磷(Fe-P)、钙磷(Ca-P)、铝磷(Al-P)、可溶性磷(DP)等无机磷(IP)及有机磷(OP),各形态磷的空间分布基本具有从河口地区监测点向湖区监测点方向升高的趋势,垂向分布上总磷及各形态磷含量随深度增加而降低.表层沉积物(0-2cm)中总磷含量为578.36-813.55mg/kg,主要由无机磷组成,无机磷中以Fe-P含量最高,最大值达350.24mg/kg,占总磷的40%以上,Ca-P、Al-P含量相当,约占总磷含量的20%左右,而以DP的含量最低,含量在5%以下.有机磷含量约占总磷含量的15%左右.另外,沉积物中TP含量与Fe-P、Al-P、Ca-P及OP均具有较好的相关性,且OP含量与Fe-P、Al-P也具有较好的正相关关系,而与Ca-P的相关性较弱.     

太湖水体中胶体磷含量初探

室内静态模拟不同温度下太湖15个湖区柱状沉积物磷酸根释放,分析了相应表层沉积物形态磷,以及梅梁湾间隙水中相关离子Al(Ⅲ)、Fe(Ⅱ)、Ca(Ⅱ)和PO43-含量的季节变化．研究表明,受陆源影响较大的泥区通常是太湖内源磷的稳定源;而在开敞度较大的湖区,由于表层沉积物胶体的物化吸附,使得温度对底泥磷释放的影响作用减弱,并易产生磷的“内汇”现象;在梅梁湾区成汇区,还加上春夏季藻类的局部超负荷需磷这一控制因素,从而使得太湖大部分泥区在一年中至少发生一次源-汇转换过程．化学热力学分析揭示,Al-P较之Fe-P和Ca-P更易在界面发生溶解可能是太湖表层沉积物Al-P与PO43-P释放速率呈显著相关(r=0．3858>r1-0．01,n=45)的内在原因．虽然沉积物中Fe-P有较高的释磷潜力,但浅水湖所营造的沉积物表层氧化层和广泛覆盖的无机胶体及粘土矿物的强吸附介质,可能是抑制沉积物中Fe-P释放成为优势的主要因素．估算太湖沉积物-水界面磷的净通量为899．4±573．6 t／a,约占太湖磷入湖量的1／4-1／2,其中成汇通量约为-91．2±42．4 t/a．     

不同供氧方式对水库底泥氮磷释放的影响

采用实验室模拟试验,研究了三种供氧方式——曝气、投加过氧化氢和投加过氧化钙对水库底泥氮磷释放的影响.研究结果表明:(1)溶解氧是控制底泥氮磷释放的重要因素,厌氧条件能加速底泥释放磷和氨氮;(2)曝气、投加过氧化氢和投加过氧化钙均能显著提高底部水体的溶氧水平,并能有效抑制底泥氮磷的释放.三种供氧方式对底泥释磷的控制效率依次为:投加CaO2>曝气>投加H2O2;对氨氮释放的控制效率则为:曝气>投加CaO2>投加H2O2.     

苦草(Vallisneria natans)和黑藻(Hydrilla verticillata)对沉积物各形态磷垂直分布的影响

采用沉水植物苦草(V.natans)和黑藻(H.verticillata)作为研究对象,在其旺盛生长期测定群落内外上覆水及沉积物各形态磷的含量,以探究不同根系特点的沉水植物对沉积物中各形态磷垂直分布的影响.结果表明:实验进行30 d后苦草和黑藻组沉积物总磷(TP)、无机磷(IP)和氢氧化钠提取磷(NaOH-P)含量在垂直方向均呈现不同程度的降低.苦草和黑藻组沉积物TP的含量在4.5 cm深度处降低幅度最大,较对照组分别下降了58.91和36.46 mg/kg;IP含量分别在沉积物6.0和3.0 cm深度处降低幅度最大,较对照组分别降低了85.41和57.41 mg/kg.总体来看,沉水植物苦草对沉积物各形态磷含量降低的影响大于黑藻.