水體和表層沉積物不同形態(tài)磷分布及其遷移轉(zhuǎn)化——以青草沙水庫(kù)為例.pdf

1、青草沙水庫(kù)位于中國(guó)長(zhǎng)江口，是上海市重要的飲用水源地之一。長(zhǎng)江口懸浮顆粒物對(duì)污染物質(zhì)有吸附和沉降作用，水量充沛，水質(zhì)優(yōu)良，自凈能力強(qiáng)，但長(zhǎng)江口受咸潮入侵的影響。長(zhǎng)江水引入青草沙水庫(kù)后，水流速度減緩，顆粒物在庫(kù)區(qū)的停留時(shí)間長(zhǎng)，污染物質(zhì)附著于顆粒物，顆粒物沉降于沉積物，污染物被去除。水力停留時(shí)間不僅關(guān)系青草沙水庫(kù)的自凈作用，而且影響藻類的滋生，從而引起富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象，富營(yíng)養(yǎng)化限制性營(yíng)養(yǎng)元素為磷。
　　作為飲用水水源地，為防止富營(yíng)養(yǎng)化，青草

2、沙水庫(kù)由于沉積物釋放磷而導(dǎo)致水體磷濃度升高不容忽視。因此，青草沙水庫(kù)的磷遷移轉(zhuǎn)化研究具有重要的意義。目前關(guān)于青草沙水庫(kù)中磷形態(tài)分布的全面報(bào)道較少，而對(duì)庫(kù)區(qū)沉積物中磷形態(tài)分布和釋放性能的詳細(xì)調(diào)查研究更少。本文選取青草沙水庫(kù)作為研究對(duì)象，測(cè)定水庫(kù)水體和沉積物的磷含量，分析水體和沉積物中各種磷形態(tài)分布特征，探討沉積物磷吸附和釋放對(duì)水體磷的影響，揭示青草沙水庫(kù)沉積物磷遷移轉(zhuǎn)化的途徑和機(jī)理。得到主要的結(jié)論如下：
　　（1）青草沙水庫(kù)對(duì)長(zhǎng)江來(lái)

3、水水質(zhì)具有較強(qiáng)的水體自凈功能。對(duì)青草沙水庫(kù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)可得，濁度、氮和磷營(yíng)養(yǎng)鹽、金屬在青草沙水庫(kù)進(jìn)水口處含量高，在出水口處含量低。營(yíng)養(yǎng)鹽總磷、總反應(yīng)磷、總非反應(yīng)性磷的沉降率分別為69.28％、80.38%、41.24%；營(yíng)養(yǎng)鹽總氮、硝酸氮和氨氮的沉降率分別為43.44%、45.71%和40%；金屬Ni沉降率為25%、As為41%、Mn為38%、Mo為13%、Fe為79%、Co為42%、Cr為47%、Pb為23%。
　?。?）對(duì)沉積物磷

4、的含量及其形態(tài)進(jìn)行了調(diào)查分析，根據(jù) SMT（Standards Measurements and Testing）方法，青草沙水庫(kù)沉積物磷分為總磷（TP）、無(wú)機(jī)磷（IP）、鈣結(jié)合態(tài)磷（HCl-P）、鐵結(jié)合態(tài)磷（NaOH-P）和有機(jī)磷（OP）。青草沙水庫(kù)的顆粒態(tài)磷以HCl-P形式沉降于庫(kù)區(qū)沉積物中。青草沙水庫(kù)沉積物TP含量處于中等污染水平。NaOH-P和OP在TP中占的百分含量低，說(shuō)明沉積物磷的人為污染水平低。HCl-P占TP的百分含量最

5、高，說(shuō)明HCl-P形態(tài)可能是青草沙水庫(kù)磷的最終歸宿。青草沙水庫(kù)沉積物HCl-P含量與沉積物中活性鈣含量有一定的相關(guān)性，說(shuō)明水體磷通過(guò)沉積物的活性鈣結(jié)合而降低磷含量，有利于降低富營(yíng)養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)。
　?。?）青草沙水庫(kù)沉積物磷吸附和釋放作用通過(guò)修正 Langmiur方程擬合得到，青草沙水庫(kù)沉積物對(duì)磷的吸附量最大值為39.84 mg/kg，沉積物的吸附-釋放臨界濃度（EPC0）范圍為0.067~0.242 mg/L，沉積物上顆粒物原吸附的

6、磷含量（NAP）范圍為1.89~5.66 mg/kg。沉積物吸附水體磷的容量主要由沉積物的物理化學(xué)性質(zhì)決定。青草沙水庫(kù)水體磷含量低于沉積物的吸附-釋放臨界濃度EPC0，處于釋放狀態(tài)。沉積物 EPC0與沉積物無(wú)機(jī)磷 IP含量呈正相關(guān)，沉積物磷釋放的主要來(lái)源是無(wú)機(jī)磷。NAP和鈣結(jié)合態(tài)磷HCl-P存在一定的相關(guān)性，沉積物吸附磷的途徑主要通過(guò)活性鈣結(jié)合而形成鈣結(jié)合態(tài)磷。
　?。?）通過(guò)對(duì)沉積物磷釋放的影響因素研究得出，沉積物磷釋放作用與溫

7、度、pH、水體中Ca2+、Cl-和SO42-濃度和水體磷濃度等因素相關(guān)。水體溫度高有利于沉積物磷釋放，而堿性條件下有利于沉積物鈣結(jié)合態(tài)磷形成，咸潮入侵的Ca2+濃度促進(jìn)沉積物吸附磷而抑制沉積物釋放磷。Cl-和SO42-濃度對(duì)沉積物磷釋放的影響結(jié)果表明，Cl-使沉積物顆粒物團(tuán)聚，促進(jìn)沉積物鐵、鋁、鈣元素疊加，從而促進(jìn)沉積物再釋放磷；而 SO42-促進(jìn)沉積物有機(jī)磷的礦化作用導(dǎo)致磷釋放至水體。
　　青草沙水庫(kù)是來(lái)水濁度較高的水庫(kù)，水體中