细颗粒泥沙絮凝对磷迁移转化的影响研究

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目前,对于磷素的迁移转化研究主要集中在沉积物界面对水体中的磷素迁移转化的作用,往往忽视了上覆水在扰动情况下,悬浮态的细颗粒泥沙会发生絮凝现象,这会对水相中和固相中的磷含量及其形态迁移转化的过程产生影响。实际上,自然环境中产生的扰动,均可在横向或纵向上使细颗粒泥沙发生絮凝作用,因此影响磷素的迁移转化及分布特征,进而改变水体中磷的分布,造成水体富营养化。本文采用室内试验模拟法,以发生絮凝现象的细颗粒泥沙及其所含磷素含量为研究对象,使用絮凝度对絮凝现象进行定量表征,考察了不同的泥沙颗粒粒径以及不同的泥沙浓度、水体pH、转速、温度的环境因素影响下细颗粒泥沙的絮凝现象对泥沙吸附解吸磷特性的影响,以絮凝度为泥沙絮凝过程定量表征,分析细颗粒泥沙絮凝对磷形态分布及其迁移转化过程造成的影响。主要研究结果如下:从悬浮态泥沙在不同条件下形成的泥沙絮凝体对磷的吸附解吸试验结果可以认识到在水--沙环境体系中,在水相磷初始浓度相同的条件下,泥沙颗粒粒径、浓度、水体pH、转速、温度等因素会显著的影响泥沙絮凝体和泥沙对磷素吸附解吸的过程。其中,含沙量的增加会导致细颗粒泥沙对磷的吸附量增大,解吸磷素量变大;偏酸性和偏碱性水体均有利于泥沙絮凝体对磷的吸附和解吸过程;细颗粒泥沙对磷的吸附量/解吸量均随温度的升高而增加;当转速为120r/min~150r/min时,细颗粒泥沙可形成较为稳定的絮凝过程,若转速过大,产生的水流剪切力将对泥沙絮凝团产生破坏作用,导致絮凝度的减小,从而影响到泥沙对磷素的解吸/吸附量。从悬浮态泥沙形成的泥沙絮凝体对磷素的平衡吸附动力学试验的研究结果表明,在相同温度下,同一粒径组泥沙对磷的平衡吸附量随水相磷初始浓度的增加而增加,且单位质量泥沙吸附量也随之增加;相同水相磷初始浓度下,不同温度条件下泥沙对磷的平衡吸附量均随温度的增加而呈现增加的趋势。在对等温平衡吸附试验数据用Langmuir和Freundlich等温式进行拟合后的结果表明了Langmuir和Freundlich等温式均可以对细颗粒泥沙对磷的吸附动力学过程进行拟合,但Langmuir等温式拟合效果更好。从悬浮态泥沙形成的泥沙絮凝体吸附解吸磷的过程中,重点对泥沙中磷形态含量及其分布特征和絮凝度的变化趋势进行研究后发现试验基本遵循:絮凝度越高则磷迁移转化的量越大的规律,在以下影响因子中,水体的pH值和温度是细颗粒泥沙中赋存的磷形态的迁移转化主要影响环境因子;Fe/Al-P(铁铝磷)及Ca-P(钙磷)为细颗粒泥沙中磷的主要组分,其次为OP(有机磷)。在磷素的迁移转化过程中占主导地位的磷形态为Fe/Al-P形态和Ca-P形态。
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