西南梯级水库内源磷污染机制与原位控制技术研究取得新进展

湖泊富营养化是全球关注的环境问题。西南地区是中国水能资源的富集区，水库数量众多。然而，这些水库正在面临富营养化问题的挑战。已有研究指出，磷是控制水体富营养化的关键限制性因子。特别是在外源磷输入到有效控制之后，沉积物磷的释放（内源磷）仍然可以导致水体维持富营养化状态长达几十年。在对沉积物磷释放机理与治理技术已有的研究报道中，主要研究对象是天然湖泊，而对人工水库中沉积物-水界面（SWI）磷的时空特征、释放机理与控制技术的研究报道很少。  

针对西南梯级水库内源磷污染问题和治理需求，中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室陈敬安课题组，采用高分辨率分析手段，开展了西南梯级水库沉积物-水界面磷释放机理与原位控制技术研究，取得了一些新进展：  

1、针对在西南梯级水库SWI附近磷的时空变化和释放机理不明确的问题，应用复合DGT技术在红枫湖开展了全年月度原位监测研究。结果显示，红枫湖沉积物剖面中活性P、活性Fe呈极显著正相关关系，揭示了Fe-P的还原溶解是主导内源磷释放的主要机理。红枫湖内源磷具有很高的扩散通量，强调了以红枫湖为代表的西南梯级水库内源磷污染治理的紧迫性。在西南人工梯级水库，随着水库运行时间增加，其内源磷污染问题应引起重视。上述研究成果发表在《Science of the Total Environment》（2区Top ，IF= 4.610）杂志。  

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.02.194  

2、针对课题组前期研发的铝改性黏土（AMC）钝化剂的内源磷污染控制机理认识不明的问题，开展了不同条件下AMC的内源磷污染控制效果及其作用机理研究。结果表明，沉积物内源磷释放仅发生在厌氧环境条件下。在AMC覆盖层，沉积物孔隙水中溶解性磷浓度急剧降低，沉积物固相Al-P含量升高，表明物理吸附和Al-P的生成是铝盐类钝化剂抑制沉积物内源磷释放的主要机制。研究成果对西南梯级水库内源磷污染工程治理具有指导意义。上述研究成果发表在《Chemosphere》（2区Top ，IF= 4.551）杂志。  

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

3、针对传统曝气增氧技术对SWI增氧缺乏针对性、内源磷污染控制效率低的问题，开发了一种基于气态纳米科技的、专门进行SWI原位增氧的新型材料，即纳米氧泡改性矿物材料（ONBMMs），研究量化了其对SWI的增氧效率，评价了其对内源磷污染的原位控制效果。结果表明，ONBMMs可有效提高SWI处DO含量（最高可达8 mg/L），显著降低内源磷释放通量。投加ONBMMs后，上覆水可溶性P浓度降低了97.9%，沉积物中活性P释放通量降低了78.9%。ONBMMs技术在西南梯级水库内源磷污染防治中具有广阔应用前景。上述研究成果发表在《Science of the Total Environment》（2区Top ，IF= 4.610）杂志。  

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

上述研究得到了国家重点研发计划课题（No. 2016YFA0601000）、NSFC-贵州喀斯特科学研究中心项目（U1612441）、中国科学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）的资助。   

（环境室  陈敬安课题组/供稿）