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

1、青草沙水庫位于中國長江口，是上海市重要的飲用水源地之一。長江口懸浮顆粒物對污染物質(zhì)有吸附和沉降作用，水量充沛，水質(zhì)優(yōu)良，自凈能力強，但長江口受咸潮入侵的影響。長江水引入青草沙水庫后，水流速度減緩，顆粒物在庫區(qū)的停留時間長，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。水力停留時間不僅關(guān)系青草沙水庫的自凈作用，而且影響藻類的滋生，從而引起富營養(yǎng)化現(xiàn)象，富營養(yǎng)化限制性營養(yǎng)元素為磷。
　　作為飲用水水源地，為防止富營養(yǎng)化，青草

2、沙水庫由于沉積物釋放磷而導致水體磷濃度升高不容忽視。因此，青草沙水庫的磷遷移轉(zhuǎn)化研究具有重要的意義。目前關(guān)于青草沙水庫中磷形態(tài)分布的全面報道較少，而對庫區(qū)沉積物中磷形態(tài)分布和釋放性能的詳細調(diào)查研究更少。本文選取青草沙水庫作為研究對象，測定水庫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水體磷的影響，揭示青草沙水庫沉積物磷遷移轉(zhuǎn)化的途徑和機理。得到主要的結(jié)論如下：
　?。?）青草沙水庫對長江來

3、水水質(zhì)具有較強的水體自凈功能。對青草沙水庫水質(zhì)監(jiān)測可得，濁度、氮和磷營養(yǎng)鹽、金屬在青草沙水庫進水口處含量高，在出水口處含量低。營養(yǎng)鹽總磷、總反應磷、總非反應性磷的沉降率分別為69.28％、80.38%、41.24%；營養(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%。
　?。?）對沉積物磷

4、的含量及其形態(tài)進行了調(diào)查分析，根據(jù) SMT（Standards Measurements and Testing）方法，青草沙水庫沉積物磷分為總磷（TP）、無機磷（IP）、鈣結(jié)合態(tài)磷（HCl-P）、鐵結(jié)合態(tài)磷（NaOH-P）和有機磷（OP）。青草沙水庫的顆粒態(tài)磷以HCl-P形式沉降于庫區(qū)沉積物中。青草沙水庫沉積物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，說明HCl-P形態(tài)可能是青草沙水庫磷的最終歸宿。青草沙水庫沉積物HCl-P含量與沉積物中活性鈣含量有一定的相關(guān)性，說明水體磷通過沉積物的活性鈣結(jié)合而降低磷含量，有利于降低富營養(yǎng)化的風險。
　?。?）青草沙水庫沉積物磷吸附和釋放作用通過修正 Langmiur方程擬合得到，青草沙水庫沉積物對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性質(zhì)決定。青草沙水庫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與沉積物無機磷 IP含量呈正相關(guān)，沉積物磷釋放的主要來源是無機磷。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活性鈣結(jié)合而形成鈣結(jié)合態(tài)磷。
　?。?）通過對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+濃度促進沉積物吸附磷而抑制沉積物釋放磷。Cl-和SO42-濃度對沉積物磷釋放的影響結(jié)果表明，Cl-使沉積物顆粒物團聚，促進沉積物鐵、鋁、鈣元素疊加，從而促進沉積物再釋放磷；而 SO42-促進沉積物有機磷的礦化作用導致磷釋放至水體。
　　青草沙水庫是來水濁度較高的水庫，水體中