氧化还原循环过程中沉积物磷的形态及迁移转化规律

作     者：郝文超 王从锋 杨正健 刘德富 纪道斌 赵萍 丹勇 胡子龙 HAO Wen-chao;WANG Cong-feng;YANG Zheng-jian;LIU De-fu;JI Dao-bin;ZHAO Ping;DAN Yong;HU Zi-long

作者机构：三峡大学水利与环境学院宜昌443002 三峡地区地质灾害与生态环境湖北省协同创新中心宜昌443002 湖北工业大学河湖生态修复与藻类利用湖北省重点实验室武汉430068 

出 版 物：《环境科学》 (Environmental Science)

年 卷 期：2019年第40卷第2期

页      面：640-648页

核心收录：

学科分类：0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：国家自然科学基金重大项目(91647207) 

主　　题：氧化还原环境 磷形态 迁移转化,扩散通量 氧化还原体系 

摘      要：为研究沉积物在氧化还原循环过程中磷循环迁移转化机制,通过控制实验模拟分析氧化还原条件下,上覆水理化性质变化特征、沉积物各形态磷变化及机制研究,并量化沉积物中磷的重新分配和沉积物磷酸盐的释放通量影响.结果表明:(1)氧化还原电位Eh和p H体系、硫体系、碳体系以及与磷相关性密切的铁体系变化规律具有周期性,并对解释沉积物-水两相界面磷的迁移转化机制有重要作用;(2)在氧化还原循环过程中,各形态磷含量随着氧化还原条件和时间变化,根据水-沉积物磷素变化量化分析可得,可还原态磷(BD-P)和铁铝结合态磷(Na OH-rP)是可逆地重新分配到弱吸附态磷(NH4Cl-P)、聚磷/有机磷(Na OH-nrP)、残渣态磷(Rest-P)和间隙水溶解性活性磷(SRP)中,且沉积物中变化量93. 7%的磷在还原反应时不会释放到水体中;(3)上覆水总磷(TP)浓度变化的92%为上覆水的SRP,表明水-沉积物在该循环过程中以水溶性磷交换为主;(4)根据Fick第一定律得,还原阶段磷扩散通量最大值为0. 58 mg·(m^2·d)-1,而氧化阶段第7 d扩散通量约为0. 16～0. 22 mg·(m^2·d)-1;氧化反应阶段,扩散通量随时间逐渐降低,还原阶段的变化趋势相反,表明还原状态会加速沉积物磷的扩散程度,而曝氧降低了沉积物磷扩散通量.