海河干流沉積物原位修復(fù)方法研究.pdf

1、本論文主要選取海河干流8個典型斷面作為研究對象,分別研究河流上覆水總磷污染、河流底泥總磷污染及底泥磷形態(tài)分布特征；并在不同位置采集底泥柱狀樣,分析磷的垂直分布特點；探討上覆水和底泥磷的平衡關(guān)系,研究天然及改性沸石和粉煤灰對水中磷和銅的去除效果,對底泥磷及銅釋放的抑制等。 現(xiàn)場采樣分析表明：海河干流各斷面上覆水TP含量為0.11-0.59mg/L,多數(shù)斷面TP含量超過《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》V類標(biāo)準(zhǔn),磷污染嚴(yán)重。海河排污溝渠各斷面上

2、覆水TP范圍為0.20-5.0mg/L,且大多數(shù)支流的含磷量高于相應(yīng)干流的含磷量。海河干流表層沉積物八個斷面OM含量為5.07-10.5％,TP含量為968.0-2017 mg/kg。海河干流表層沉積物TP含量屬于較高水平。 海河干流表層沉積物各形態(tài)磷的平均含量順序為HCl-P>NaOH-P>BD-P>NH4Cl-P。可交換態(tài)磷(NH4Cl-P)含量范圍為6.70-26.6 mg/kg,可還原態(tài)磷(BD-P)含量范圍為54.5-

3、90.2 mg/kg,鐵鋁結(jié)合磷(NaOH-P)含量范圍為185.2-382.5mg/kg,鈣結(jié)合態(tài)磷含量為252.3-425.5 mg/kg。柱狀沉積物各形態(tài)磷的平均含量順序為HCl-P>NaOH-P>BD-P>NH4Cl-P。且隨著深度增加,各形態(tài)磷含量逐漸減少。 底泥與上覆水的平衡特性研究表明：靜態(tài)實驗條件下,海河底泥中的磷向上覆水釋放,釋放量在十天前后達(dá)到最高值,其后逐漸緩慢下降并維持動態(tài)平衡。微生物活動、溫度、pH的變

4、化是影響海河底泥磷釋放的主要因素；較高的溫度、堿性pH和有微生物存在等環(huán)境條件會促進(jìn)海河底泥磷的釋放。 海河底泥磷的形態(tài)與釋放量(溶解態(tài))的相關(guān)分析表明,海河底泥中NH4Cl-P、BD-P和NaOH-P是比較容易釋放到上覆水中的磷形態(tài)；這三種形態(tài)的磷在海河底泥總磷中的相對含量為21％-33％,說明在自然狀態(tài)下,海河底泥總磷中大概有1/3的磷有較大的生態(tài)風(fēng)險。 利用天然及改性沸石和粉煤灰對水中及底泥中磷進(jìn)行控制實驗研究,結(jié)

5、果表明： 改性可以提高沸石和粉煤灰對磷酸鹽的吸附量。天然及改性沸石和粉煤灰對磷酸鹽的吸附等溫線均符合Freundlich方程；其吸附容量由大到小依次為：改性粉煤灰>原狀粉煤灰；有機(jī)改性沸石>無機(jī)改性沸石>天然沸石。沸石與磷酸鹽反應(yīng)速度很快,半小時內(nèi)即可達(dá)到吸附平衡,粉煤灰對磷酸鹽的吸附1小時內(nèi)基本可達(dá)平衡；隨著溫度增加,沸石和粉煤灰對磷酸鹽的吸附量稍有增加；吸附劑用量為10g/L時可達(dá)較高的吸附量；粒徑對吸附量影響較小,隨著粒徑

6、減小,吸附量稍有增加。 厭氧狀態(tài)下富營養(yǎng)化底泥會釋放大量磷,沸石及粉煤灰覆蓋層可以有效降低磷的釋放速率。覆蓋材料粒徑越小,其控制底泥磷釋放速率的效果越好；覆蓋材料用量越大,其覆蓋效果越好；覆蓋材料對磷的抑制效率隨著溫度升高而降低。改性沸石和改性粉煤灰覆蓋層控制底泥磷釋放的效果好于天然沸石及原狀粉煤灰覆蓋層。 天然沸石及粉煤灰對水中及底泥中銅的控制實驗表明：天然沸石及粉煤灰對銅都有較好的吸附能力。兩者吸附等溫線均符合Fre

7、undlich方程；其吸附容量順序為：粉煤灰>天然沸石。 底泥銅的批量及柱淋濾釋放結(jié)果表明：底泥中銅釋放量很低,在酸性條件下的釋放大于堿性條件下的釋放；中性條件下釋放量最低。釋放前后銅的形態(tài)分布發(fā)生一定變化。 對于底泥的柱淋濾釋放,沸石和粉煤灰能在短時間內(nèi)有效控制銅的釋放。二者的效果都很好,抑制率高于90％。 在底泥靜態(tài)模擬釋放中,底泥中的銅能緩慢持續(xù)釋放到上覆水中,對上覆水有長期潛在風(fēng)險。沸石和粉煤灰覆蓋層能有