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湖泊沉積物磷污染及其釋放風(fēng)險研究

文檔作者：路丁郭沛涌文檔來源：華僑大學(xué)化工學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程系		點擊數(shù)：	更新時間： 2023年11月17日
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湖泊沉積物磷污染及其釋放風(fēng)險研究
路丁郭沛涌
(華僑大學(xué)化工學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程系福建廈門361021)
摘要湖泊水體富營養(yǎng)化問題已成為世界范圍內(nèi)的重大環(huán)境問題．而湖泊沉積物磷污染又是湖泊富營養(yǎng)化的一項重要
原因。對沉積物磷的分級、磷的吸附性質(zhì)、以及磷的釋放風(fēng)險評價進(jìn)行分析．提出目前存在的主要問題，以及對未來研究的建
議．期望對湖泊沉積物磷污染的治理提供參考。
關(guān)鍵詞湖泊沉積物磷污染釋放風(fēng)險
中圖分類號：X524 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672—9064(2015)03一020—02
l 研究概況
近年隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展．水污染問題也日益嚴(yán)重．其
中水體富營養(yǎng)化問題已成為世界性的環(huán)境問題．目前在我國
131個主要湖泊中．已達(dá)到富營養(yǎng)程度的湖泊有67個．占
51．2％?。湖泊沉積物在湖泊環(huán)境研究體系中占有極其重要
的地位。對湖泊沉積物大量的研究發(fā)現(xiàn)．沉積物磷含量及其
形態(tài)對湖泊的營養(yǎng)狀態(tài)存在重要影響。國內(nèi)對湖泊沉積物磷
時空分布特征及其環(huán)境意義、釋放風(fēng)險等進(jìn)行了大量的研
究，如長江中下游地區(qū)的太湖、鄱陽湖等[2-3]。沉積物是磷的
重要蓄積庫或者釋放源．通過問隙水與上覆水體進(jìn)行營養(yǎng)鹽
交換．從而影響水體的營養(yǎng)狀態(tài)．是水域營養(yǎng)鹽循環(huán)的重要
環(huán)節(jié)。湖泊的內(nèi)源磷污染已經(jīng)成為富營養(yǎng)化治理的一大難
題。因此通過研究沉積物磷分布特征與賦存狀態(tài)．并結(jié)合具
體湖泊的污染狀況．分析其釋放風(fēng)險就顯得十分重要。
2湖泊沉積物磷分級研究及賦存形態(tài)
湖泊沉積物中磷含量及其形態(tài)．對于沉積物一上覆水界
面的營養(yǎng)鹽交換以及沉積物磷的生物可利用性存在決定性
的影響，然而．不同形態(tài)磷的釋放風(fēng)險不同，其生物有效性亦
不相同．因此，就有必要對沉積物磷進(jìn)行分級研究。
1957年，Chang和Jackson?最早開始了沉積物磷分級的
研究．但是，其只是對無機(jī)態(tài)磷進(jìn)行了分級．而且沒有研究各
形態(tài)磷的分布特征及環(huán)境意義．后續(xù)研究者在對沉積物磷的
分類方法上與C—J法思想一致。Simon等[512009年對Upper
Klamath湖進(jìn)行了磷分布特征的研究．并對水華期間表層沉
積物會作為磷源向上覆水體釋放磷的假設(shè)進(jìn)行了研究．其通
過大規(guī)模水華爆發(fā)前后表層沉積物磷含量的變化進(jìn)行了分
析．發(fā)現(xiàn)湖泊不同點位的沉積物磷含量的變化情況并不一
致，有的點位磷含量明顯降低。而有的點位則明顯升高．這與
具體點位沉積物磷的生物可利用性有關(guān)。Gunduz等㈣2011
年對Meditemnean海岸表層沉積物磷分布特征進(jìn)行了研
究．其對沉積物磷分級采用的方法與金相燦提出的類似．各
形態(tài)磷含量大小關(guān)系為：Ca—P>Al—P>Fe—P>松散結(jié)合態(tài)磷。
Zhang等[712012年對三峽水庫磷的分布特征以及吸附一釋放
特性進(jìn)行了研究．得出結(jié)論：在研究區(qū)域內(nèi)．無機(jī)磷為磷的主
要存在形態(tài)．而鈣結(jié)合態(tài)磷為無機(jī)磷的主要存在形式。
3湖泊沉積物磷吸附性質(zhì)
在湖泊沉積物磷分布特征研究之外．對沉積物磷吸附性
質(zhì)的研究日益成為湖泊研究的重點之一。目前對沉積物磷吸
附性質(zhì)的研究多集中在大型淺水湖泊以及入湖河道上．如
An等[8]在2009年對南四湖及其主要人湖河道的沉積物一水
界面上表層沉積物對磷酸鹽的吸附性質(zhì)進(jìn)行了研究．并得出
沉積物對磷酸鹽的吸附過程主要發(fā)生在接觸后的1卟內(nèi)．在
48h內(nèi)完成整個吸附過程；Wang等[9 32012年在賦石水庫對
沉積物磷的吸附性質(zhì)的研究中加入了沉積物本身性質(zhì)的研
究．并探討了沉積物磷的吸附性質(zhì)與沉積物自身性質(zhì)的相關(guān)
性，得出沉積物粘土、鐵、鋁含量以及鐵與鋁含量之和為影響
沉積物對磷吸附性質(zhì)的主要因素：姜霞等【1032011年在太湖
對沉積物磷吸附一解吸性質(zhì)進(jìn)行了研究．以期明確太湖沉積
物“源”“匯”情況，通過90組實驗以及結(jié)合間隙水、沉積物各
形態(tài)磷的分布特征最終得出結(jié)論：在總體水平上．太湖沉積
物是上覆水體的“源”．
4沉積物磷釋放風(fēng)險
沉積物磷釋放風(fēng)險的研究方法為采用沉積物磷吸附指
數(shù)(PSI)和磷吸附飽和度(DPs)及其衍生參數(shù)進(jìn)行評價。國
內(nèi)黃清輝等[11]在對太湖表層沉積物進(jìn)行磷釋放潛能研究時
首次使用了沉積物磷吸附指數(shù)(PSI)與磷吸附飽和度(DPS)2
個指數(shù)，并結(jié)合2者得出沉積物磷釋放風(fēng)險指數(shù)(ERI)。之
后．邢友華等【12]沿用黃清輝總結(jié)的方法在東平湖對表層沉積
物磷釋放潛能進(jìn)行研究．最終得出結(jié)論：東平湖表層沉積物
磷釋放誘發(fā)富營養(yǎng)化的風(fēng)險處于高度風(fēng)險范圍：同樣．盧少
勇等”引在北京6個湖泊(前海、青年湖、昆明湖、紫竹院湖、陶
然亭湖、紅領(lǐng)巾湖)對沉積物磷釋放風(fēng)險進(jìn)行了研究．其得出
結(jié)論：PSI與DPS、草酸銨提取的磷、鋁均呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系．
草酸銨提取的鐵是影響PSI的主導(dǎo)因素．而DPS與草酸銨提
取的磷呈顯著正相關(guān)．且DPs主要受沉積物原吸附態(tài)磷的
影響，最終對前海、青年湖、紫竹院湖以及陶然亭湖表層沉積
物磷的釋放潛能評價高度風(fēng)險。國外學(xué)者在研究沉積物磷釋
放風(fēng)險時通常采用磷吸附飽和度(DPS)及其衍生指數(shù)．如
基金項目：國家自然科學(xué)基金(No．20777021)，福建省自然科學(xué)基金(2011J05112，2014J01049)，泉州市科學(xué)技術(shù)項目(No．20142110，2012285)，晉
江市重點科學(xué)技術(shù)項目(No．2013S002)
作者簡介：路丁(1990～)，男河北磁縣人，華僑大學(xué)化工學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程系在讀碩士研究生。
通訊作者：郭沛涌，男，博士，教授，華僑大學(xué)化工學(xué)院。

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