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长江朱沱断面磷浓度与通量变化及来源解析

环境科学 2024年第1期45卷 159-172页

作者：娄保锋谢卫民黄波刘旻璇生态环境部长江流域生态环境监督管理局监测与科研中心武汉430010

磷(P)是长江流域备受关注的污染物.金沙江下游向家坝水库和溪洛渡水库分别于2012年和2013年蓄水成库,极大改变了库区及长江宜宾至江津段(金沙江、岷江和长江“三江口”与三峡水库之间)水沙条件和磷的赋存及输移规律.朱沱断面是宜宾至江... 详细信息

磷(P)是长江流域备受关注的污染物.金沙江下游向家坝水库和溪洛渡水库分别于2012年和2013年蓄水成库,极大改变了库区及长江宜宾至江津段(金沙江、岷江和长江“三江口”与三峡水库之间)水沙条件和磷的赋存及输移规律.朱沱断面是宜宾至江津段代表断面,既可以反映金沙江梯级水库及岷沱江水环境变化等所产生的综合效应,又是三峡水库的入库断面.研究了2002~2019年长江朱沱断面径流量、悬浮泥沙(SS)浓度与输沙量、磷浓度与通量[分总磷(TP)、溶解态磷(DP)、颗粒态磷(PP)]年际变化及水期特征,基于河流基流分割原理对磷的来源进行了解析.结果表明,18年来朱沱TP和PP浓度与通量丰水期高于平、枯水期;PP与SS正相关性的规律未变.从2002~2019年,TP、PP和DP浓度与通量总体上呈先升高后下降趋势,且向家坝水库运行是SS、输沙量和TP、PP浓度与通量下降的重要时间节点.相对于2002~2012年,2014~2019年SS与输沙量分别下降了94%和77%,TP与PP浓度分别下降了46%和70%,TP与PP通量分别下降了58%和74%,下降主要发生于丰水期,其次是平水期.两座水库形成后,水沙关系和磷赋存形态都发生了巨大变化,DP占比显著升高,PP占比显著下降,枯水期和平水期的磷已由颗粒态为主转变为以溶解态为主.水沙条件改变是磷浓度、通量及形态发生显著变化的主要驱动力.向家坝水库运行前,汇水次级流域中,金沙江对朱沱TP总负荷和面源负荷的贡献率最大,运行后变为岷江贡献率最大.2017~2019朱沱断面总磷负荷平均为3.575万t·a^(-1)(扣除天然背景值后),其中面源和点源贡献率分别为68%和32%;朱沱TP总负荷中岷江贡献率占49%,面源负荷中岷江贡献率占43%,点源负荷中岷江贡献率占62%.长江三峡水库上游磷污染治理的重点区域是岷沱江流域.

关键词：长江梯级水库磷通量形态源解析

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乌江磷浓度与通量变化及来源解析

湖泊科学 2024年第1期36卷 64-76页

作者：娄保锋黄波黄小龙邓世江卓海华生态环境部长江流域生态环境监督管理局监测与科研中心武汉430010 四川省广元生态环境监测中心站广元628000

磷(P)是长江流域备受关注的污染物。乌江是长江八大支流之一,位于三峡水库近库尾江段。武隆断面是乌江入长江控制断面。对1998-2019时期武隆断面径流量、悬浮泥沙浓度(SS)与输沙量、磷浓度与通量(包括总磷(TP)、溶解态磷(DP)和颗粒态磷(... 详细信息

磷(P)是长江流域备受关注的污染物。乌江是长江八大支流之一,位于三峡水库近库尾江段。武隆断面是乌江入长江控制断面。对1998-2019时期武隆断面径流量、悬浮泥沙浓度(SS)与输沙量、磷浓度与通量(包括总磷(TP)、溶解态磷(DP)和颗粒态磷(PP))年际变化及季节特征进行研究,并基于河流基流分割原理对磷的来源进行了解析。结果表明,(1)1998-2019年,乌江武隆断面径流量在一定幅度内上下波动,而悬浮泥沙浓度和输沙量下降剧烈。(2)22年来,乌江TP和DP浓度与通量总体上呈先升高后下降的趋势,2009-2013年为磷污染峰值期,TP和DP浓度与通量远高于其它时期。(3)2007年是一个重要的时间节点,该节点前,TP的赋存形态以颗粒态为主,颗粒态磷在总磷中的占比均值为65%;该节点后,TP的赋存形态转变为以溶解态为主,颗粒态磷占比均值下降为16%,相应地,溶解态磷占比由35%上升为84%。水沙条件改变是磷形态发生显著变化的主要驱动力,磷污染程度亦是磷形态变化的重要影响因素。(4)磷通量在年内的季节分布发生了显著变化,丰水期磷通量减少,枯水期磷通量增加。(5)1998-2012、2009-2013和2014-2019年3个时期点源负荷占比分别为23.5%、36.8%和62.1%,呈增加趋势。(6)建议制定适宜的总磷控制目标,结合目前所存在的磷污染风险点,进一步强化监管,侧重源头治理。

关键词：乌江磷通量形态来源解析

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污泥生物炭对水体中磷的吸附

中国环境科学 2024年第3期44卷 1347-1356页

作者：马锋锋郑旭东张建赵浩张鑫焦雅仙康宏兵李庆兰州交通大学环境与市政工程学院甘肃兰州730070

以污水处理厂剩余污泥(RS)制备成的污泥生物炭(SDBC)作为吸附剂,采用批平衡法研究SDBC对磷的吸附特征,考察投加量、溶液pH值等因素对SDBC吸附磷的影响,并通过响应面法(RSM)对影响磷吸附的条件进行优化,结合实验结果与表征数据对SDBC吸... 详细信息

以污水处理厂剩余污泥(RS)制备成的污泥生物炭(SDBC)作为吸附剂,采用批平衡法研究SDBC对磷的吸附特征,考察投加量、溶液pH值等因素对SDBC吸附磷的影响,并通过响应面法(RSM)对影响磷吸附的条件进行优化,结合实验结果与表征数据对SDBC吸附磷的机制进行探究.结果表明,SDBC对磷的吸附动力学符合Elovich(R^(2)=0.984)方程,说明SDBC对磷的吸附过程是多种反应共同作用的非均相扩散过程;Langmuir(R^(2)=0.980)和Langmuir-Freundlich(R^(2)=0.979)方程能很好地描述磷在SDBC上的吸附行为,由Langmuir拟合所得的磷最大吸附量为4.508mg/g;Langmuir-Freundlich模型拟合均相指数n(1.143)较小,说明SDBC上吸附位点分布不均匀,SDBC与磷之间存在相互作用力.SDBC吸附磷的最佳初始pH值为4.0~5.0;SDBC对磷吸附的最佳投加量为8g/L.通过RSM分析得到SDBC对磷的最佳吸附条件为SDBC的投加量为5g/L,磷的初始浓度c0为10mg/L,pH为5.0.SDBC对磷吸附的可能机制包括静电吸附作用,共沉淀作用,置换作用,配体交换作用以及孔隙填充作用.

关键词：剩余污泥生物炭磷响应面法吸附

华南热带水库丰水期浮游植物群落对氮、磷、铁加富的响应——以广东大沙河水库为例

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湖泊科学 2024年第1期36卷 43-51页

作者：谢静苏宇亮吴斌张依肖利娟顾继光暨南大学生态学系广州510632 广东省水库蓝藻水华防治中心广州510632 珠海水务环境控股集团有限公司珠海519000

富营养化是水生态系统主要的环境问题,自然条件下多种营养盐以组合形式进入水体,明确浮游植物群落对多种营养盐加富的响应对富营养化防治有重要意义。本研究以一座华南热带水库(大沙河水库)为例,分析了2021年枯水期(1-3月)和丰水期前期(... 详细信息

富营养化是水生态系统主要的环境问题,自然条件下多种营养盐以组合形式进入水体,明确浮游植物群落对多种营养盐加富的响应对富营养化防治有重要意义。本研究以一座华南热带水库(大沙河水库)为例,分析了2021年枯水期(1-3月)和丰水期前期(4-6月)氮(N)、磷(P)、铁(Fe)和叶绿素a(Chl.a)浓度的变化趋势,并通过原位添加实验,解析浮游植物丰度和多样性对N、P、Fe加富的响应。结果表明:与1-3月相比,4-6月期间水体总磷浓度(TP)明显升高,总铁浓度(TFe)呈增加趋势但月度间波动较大,总氮浓度(TN)在4月最低,之后缓慢增加,期间Chl.a浓度从3月的5μg/L快速增加到5月的29μg/L。原位实验结果表明:浮游植物群落以蓝藻、绿藻和硅藻为主要组成,所有营养盐添加组浮游植物丰度均有增加,但只有NP同时添加时(NP和Fe NP两组)生物量(以Chl.a表征)有显著升高;营养盐添加组细胞丰度的响应在门类和种类间差异明显,实验组组间群落结构和优势种类差异显著,所有处理组的群落多样性均明显高于对照组。N和P添加及其与Fe的联合添加(N、P、NP、Fe N、Fe P和Fe NP)均导致蓝藻丰度升高,绿藻仅在NP添加组(Fe NP组和NP组)显著升高且两组没有显著差异,硅藻仅在N和P单独添加组(N和P)显著升高。上述结果说明浮游植物生物量受N、P营养盐的共同影响而非单因子作用,N、P和Fe添加均影响群落结构和多样性,对水库富营养化的管理尤其是蓝藻水华防治应综合考虑3种营养盐的共同作用。

关键词：氮磷铁浮游植物群落结构大沙河水库

磷共沉淀对水铁矿相转化和有机物吸附行为的影响

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环境科学学报 2024年第6期44卷 72-82页

作者：冯羽婕陈再明浙江工商大学环境科学与工程学院杭州310018

磷酸根、植酸等含磷化合物共沉淀可阻碍水铁矿的相转化,改变水铁矿的纳米孔隙结构,但其对水铁矿吸附有机化合物行为的影响尚不清楚.本文将正磷酸、植酸和DNA加入Fe3+化学沉淀过程,得到了系列P/Fe比例的含磷2-线水铁矿,测试了水铁矿的组... 详细信息

磷酸根、植酸等含磷化合物共沉淀可阻碍水铁矿的相转化,改变水铁矿的纳米孔隙结构,但其对水铁矿吸附有机化合物行为的影响尚不清楚.本文将正磷酸、植酸和DNA加入Fe3+化学沉淀过程,得到了系列P/Fe比例的含磷2-线水铁矿,测试了水铁矿的组成结构、Fe(II)催化转化及对土霉素等抗生素、单宁酸等有机酸的吸附作用.结果表明,正磷酸共沉淀、植酸共沉淀和DNA共沉淀使水铁矿颗粒中直径为7~100 nm的孔体积增加,缓解了水铁矿通过Fe(II)催化向针铁矿和纤铁矿的转化.由于水铁矿表面正磷酸、植酸的络合位点和土霉素、单宁酸(特别是羟基)络合位点存在较大差异,正磷酸根共沉淀、植酸共沉淀对水铁矿表面的占据对富含羟基的土霉素和单宁酸的吸附位点影响相对较小,但通过缓解水铁矿团聚、促进孔体积和孔填充(或多层吸附)最终使化合物吸附能力增强.水铁矿表面磷酸、植酸、DNA与头孢克肟、水杨酸、邻苯二甲酸、腺苷单磷酸(特别是羧基和磷羟基)的络合位点显著重叠,正磷酸共沉淀、植酸共沉淀和DNA共沉淀占据了水铁矿表面吸附位点并最终导致吸附的急聚降低.这些结果丰富了磷共沉淀对水铁矿吸附抗生素和天然有机酸影响的认识,可为土壤中铁矿物对有机污染的缓解和有机质的保护提供参考.

关键词：水铁矿磷转化吸附抗生素

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铁锰胶体对地下水中无机磷的吸附-脱附特性

环境工程学报 2024年第1期18卷 71-78页

作者：陈璐黄书鑫熊瑞涵李佳森张彩香中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室武汉430078

地下水中磷富集已成为水体富营养化的重要污染来源之一,但对于地下水中磷的污染过程认识不清。本研究对比了地下水中常见4种铁锰胶体(水铁矿胶体、针铁矿胶体、二氧化锰胶体和水钠锰矿胶体)对无机磷的吸附和脱附性能的差异。结果表明:... 详细信息

地下水中磷富集已成为水体富营养化的重要污染来源之一,但对于地下水中磷的污染过程认识不清。本研究对比了地下水中常见4种铁锰胶体(水铁矿胶体、针铁矿胶体、二氧化锰胶体和水钠锰矿胶体)对无机磷的吸附和脱附性能的差异。结果表明:铁锰胶体对磷的吸附主要是单分子层的化学吸附,锰胶体吸附量与吸附速率均大于铁胶体,中性pH和较高离子强度有利于铁锰胶体对磷的吸附,但有机质的存在会大大降低对磷的吸附量,尤其是针铁矿胶体受有机质的影响程度最大,其中腐殖酸影响比富里酸更大。同时,钙离子对磷从铁锰胶体上的脱附影响高于钠离子,且铁胶体的脱附效率高于锰胶体。以上研究结果为理解地下水中磷污染过程提供数据支撑。

关键词：铁锰胶体磷吸附脱附地下水

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微塑料对土壤磷吸附的影响

重庆大学学报 2024年第4期47卷 12-21,156页

作者：唐子超唐晋梁伦套黎彦均蒋艳雪方芳郭劲松重庆大学环境与生态学院重庆400045

微塑料是一类土壤中广泛存在的新兴污染物,其对土壤磷吸附的影响尚不明确。文中分析了0.1%~10%含量微塑料对土壤磷吸附特性的影响及机制。结果表明,微塑料会使得吸附第一阶段液膜扩散阶段速率显著提升(p<0.05)。与纯土壤(qe=6.456 mg/g... 详细信息

微塑料是一类土壤中广泛存在的新兴污染物,其对土壤磷吸附的影响尚不明确。文中分析了0.1%~10%含量微塑料对土壤磷吸附特性的影响及机制。结果表明,微塑料会使得吸附第一阶段液膜扩散阶段速率显著提升(p磷吸附容量(p磷吸附容量(p磷吸附量越大。微塑料可与磷竞争吸附位点,降低了微塑料-土壤体系对磷的吸附,但微塑料也可直接吸附磷,故当微塑料为5%及以上时,微塑料-土壤体系对磷的吸附量升高。因此,土壤微塑料污染可显著改变土壤对磷的吸附特性,且与微塑料的含量和粒径等因素密切相关。

关键词：微塑料土壤磷吸附

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河岸缓冲带植被配置对径流水中磷的截留效果

林业科学研究 2024年第1期37卷 73-81页

作者：黄赛凤吴永波茆安敏南京林业大学生态与环境学院江苏南京210037 南方现代林业协同创新中心江苏南京210037

[目的]研究不同配置缓冲带对径流水中磷素截留效果的影响,为选择适宜太湖河岸缓冲带和有效治理富营养化提供参考。[方法]以7块大小为20 m×40 m的太湖人工林河岸缓冲带为研究对象,比较不同宽度(15、30、40 m)、不同植被类型(‘南林95’... 详细信息

[目的]研究不同配置缓冲带对径流水中磷素截留效果的影响,为选择适宜太湖河岸缓冲带和有效治理富营养化提供参考。[方法]以7块大小为20 m×40 m的太湖人工林河岸缓冲带为研究对象,比较不同宽度(15、30、40 m)、不同植被类型(‘南林95’杨、中山杉林、‘南林95’杨-中山杉混交林)、不同林分密度(400、1000、1600株·hm^(−2))的河岸缓冲带对径流水中总磷和可溶性磷的截留效果的差异。[结果](1)冬季缓冲带对径流水中总磷和可溶性磷的拦截效果明显优于春季缓冲带;缓冲带对径流水中可溶性磷的截留率显著高于总磷。(2)不同的河岸缓冲带对宽度的需求不同。对于中山杉林、混交林、400和1000株·hm^(−2)的杨树林而言,15 m宽的河岸缓冲带基本能满足截磷需求;1600株·hm^(−2)的杨树林需要40 m以上的河岸缓冲带宽度才能满足对磷的截留要求(3)对于中山杉林和杨树林缓冲带而言,林分密度为400株·hm^(−2)的缓冲带对径流水中总磷和可溶性磷的截留效果最好。(4)中山杉林缓冲带对径流水中磷素的截留效果优于中山杉-杨树混交林和杨树林缓冲带,中山杉可作为太湖流域河岸缓冲带构建的首选植物。[结论]15 m宽400株·hm^(−2)的中山杉林缓冲带对径流水中磷素的截留能达到最大效果。

关键词：河岸缓冲带磷宽度林分密度植被类型截留率

不同生态类型沉积物磷释放特征及影响因素研究

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生态与农村环境学报 2024年第3期40卷 426-436页

作者：刘菲菲王伟平王万忠晁建颖韩天伦淮安市水利勘测设计研究院有限公司江苏南京210000 山东省潍坊生态环境监测中心山东潍坊261041 生态环境部南京环境科学研究所江苏南京210042

为探究黑臭河道(BO-S)、藻型湖泊(A-S)和草型湖泊(M-S)3种不同生态类型沉积物磷释放特征及其影响因素,通过物化表征、释放动力学模型等方法分析3种沉积物理化性质方面的差异,并探究阴离子(CO_(3)^(2-)、SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)、HCO_(3... 详细信息

为探究黑臭河道(BO-S)、藻型湖泊(A-S)和草型湖泊(M-S)3种不同生态类型沉积物磷释放特征及其影响因素,通过物化表征、释放动力学模型等方法分析3种沉积物理化性质方面的差异,并探究阴离子(CO_(3)^(2-)、SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)、HCO_(3)^(-)和Cl^(-))和溶解性有机质(富里酸和胡敏酸)对3种沉积物磷释放特征的影响及其机理。结果表明,3种沉积物呈现不同的磷释放特征,BO-S和A-S沉积物主要释放可溶性活性磷(SRP),其占比分别为56.00%和57.14%,而M-S沉积物主要释放溶解性有机磷(DOP),其占比高达81.40%。阴离子和溶解性有机质均能促进沉积物磷的释放,阴离子主要促进SRP的释放,其中CO_(3)^(2-)的促进能力最强,与对照组相比,浓度为10 mmol·L^(-1)时CO_(3)^(2-)使3种沉积物SRP最大释放量平均增加39.2倍;而溶解性有机质主要促进DOP的释放,其中胡敏酸的促进能力较强,与对照组相比,浓度为100 mg·L^(-1)时胡敏酸使3种沉积物DOP最大释放量平均增加56.3倍。此外,磷释放前后沉积物中金属结合态磷含量的变化显示阴离子和溶解性有机质主要通过竞争沉积物金属氧化物中的磷吸附位点促进磷的释放。

关键词：沉积物物化性质磷释放影响因素