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西南梯級水庫內源磷汙染機制與原位控制技術研究取得新進展

發布時間:2019-02-25

湖泊富營養化是全球關注的環境問題。西南地區是中國水能資源的富集區,水庫數量衆多。然而,這些水庫正在面臨富營養化問題的挑戰。已有研究指出,磷是控制水體富營養化的關鍵限制性因子。特別是在外源磷輸入到有效控制之後,沈積物磷的釋放(內源磷)仍然可以導致水體維持富營養化狀態長達幾十年。在對沈積物磷釋放機理與治理技術已有的研究報道中,主要研究對象是天然湖泊,而對人工水庫中沈積物-水界面(SWI)磷的時空特征、釋放機理與控制技術的研究報道很少。  

针对西南梯级水库内源磷污染问题和治理需求,中國科學院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室陳敬安課題組,采用高分辨率分析手段,开展了西南梯级水库沉积物-水界面磷釋放機理與原位控制技術研究,取得了一些新進展:  

1、針對在西南梯級水庫SWI附近磷的時空變化和釋放機理不明確的問題,應用複合DGT技術在紅楓湖開展了全年月度原位監測研究。結果顯示,紅楓湖沈積物剖面中活性P、活性Fe呈極顯著正相關關系,揭示了Fe-P的還原溶解是主導內源磷釋放的主要機理。紅楓湖內源磷具有很高的擴散通量,強調了以紅楓湖爲代表的西南梯級水庫內源磷汙染治理的緊迫性。在西南人工梯級水庫,隨著水庫運行時間增加,其內源磷汙染問題應引起重視。上述研究成果發表在《Science of the Total Environment》(2Top IF= 4.610)雜志。  

原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.02.194  

2、針對課題組前期研發的鋁改性黏土(AMC)鈍化劑的內源磷汙染控制機理認識不明的問題,開展了不同條件下AMC的內源磷汙染控制效果及其作用機理研究。結果表明,沈積物內源磷釋放僅發生在厭氧環境條件下。在AMC覆蓋層,沈積物孔隙水中溶解性磷濃度急劇降低,沈積物固相Al-P含量升高,表明物理吸附和Al-P的生成是鋁鹽類鈍化劑抑制沈積物內源磷釋放的主要機制。研究成果對西南梯級水庫內源磷汙染工程治理具有指導意義。上述研究成果發表在《Chemosphere》(2Top IF= 4.551)雜志。  

原文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653518319568?via%3Dihub  

3、針對傳統曝氣增氧技術對SWI增氧缺乏針對性、內源磷汙染控制效率低的問題,開發了一種基于氣態納米科技的、專門進行SWI原位增氧的新型材料,即納米氧泡改性礦物材料(ONBMMs),研究量化了其對SWI的增氧效率,評價了其對內源磷汙染的原位控制效果。結果表明,ONBMMs可有效提高SWIDO含量(最高可達8 mg/L),顯著降低內源磷釋放通量。投加ONBMMs後,上覆水可溶性P濃度降低了97.9%,沈積物中活性P釋放通量降低了78.9%ONBMMs技術在西南梯級水庫內源磷汙染防治中具有廣闊應用前景。上述研究成果發表在《Science of the Total Environment》(2Top IF= 4.610)雜志。  

原文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S004896971930289X?via%3Dihub  

上述研究得到了國家重點研發計劃課題(No. 2016YFA0601000)、NSFC-貴州喀斯特科學研究中心項目(U1612441)、中國科學院创新交叉团队项目、贵州省应用基础研究计划重大专项([2016]2802)的資助。   

(環境室  陳敬安課題組/供稿) 

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