摘要
富营养化现象是水体自然发展的必然阶段，人类社会的快速发展是加快水体富营养化进程的主要原因之一。磷是引起水体富营养化的主要污染之一，部分河湖水体总磷负荷长期居高不下，成为水体污染治理的难点。泥沙是水体运输磷素的重要载体和蓄积库，一方面水体挟沙会携带大量的总磷，另一方面水体扰动会导致底泥内源磷的释放，将对水质和水环境造成严重影响。因此，基于环境友好、材料易获取以及清淤底泥资源化再利用需求，选择河床泥沙作为吸附减磷主体，采取有效措施提升泥沙对磷的吸附固磷能力，减小水体的磷污染风险，对保障河湖及其下游水体水质改善效果具有重要且长远的意义。 本文首先探讨了粒径和含沙量对泥沙磷吸附的影响;在此基础上根据研究区域水体的酸碱性，选择盐酸和氯化钙溶液作为改性剂，探讨了不同浓度改性剂制得的泥沙对磷吸附的能力，利用等温吸附模型和吸附动力学模型对比分析了不同改性泥沙对磷的吸附特性，并开展了细颗粒泥沙削减水体磷现场试验，评估了泥沙对水体磷的削减效果;最后将改性泥沙作为原位覆盖材料，进行了改性泥沙覆盖控制内源磷释放试验，探讨了改性泥沙覆盖层对上覆水体pH值、溶解态活性磷(SRP)浓度的影响，以及底泥和覆盖层中各种磷形态的分布。通过试验研究得到了以下的结论: (1)通过室内吸附试验，探究粒径和含沙量对泥沙磷吸附的影响，阐明了泥沙对磷的吸附机理。泥沙对磷的吸附方式表现为以物理吸附为主;泥沙粒径越小，含沙量越少，单位质量泥沙对磷的平衡吸附量越大。 (2)提出利用盐酸和氯化钙溶液对泥沙进行改性处理的方法，通过室内试验探究了不同浓度改性剂对泥沙磷吸附的影响，揭示了改性泥沙提升磷吸附量的原理，结果发现:1)盐酸可以通过去除泥沙表面附着的活性磷等本底物质，增加吸附位点的方式提升泥沙对磷的吸附能力。2)负载氯化钙可通过增加泥沙表面钙含量的方式来增加对磷的吸附量。 (3)通过改性泥沙对磷的等温吸附试验、吸附动力学试验和现场试验，阐明了改性泥沙对磷的吸附机理和吸附过程，评估了泥沙削减水体磷的效果，结果发现:1)酸改性泥沙对磷的吸附方式以物理吸附为主;钙改性泥沙对磷的吸附方式以化学方式为主。2)酸改性泥沙的吸附速率更大，能快速地到达吸附平衡状态;钙改性泥沙对磷的平衡吸附量大于酸改性泥沙和天然泥沙。 (4)通过改性泥沙覆盖控制底泥磷释放试验，评估了改性泥沙对底泥内源磷的控制效果，结果发现:1)改性泥沙的覆盖对上覆水体的pH值影响较小。2)酸改性泥沙覆盖层可短暂地控制底泥内源磷的释放。3)钙改性泥沙覆盖层能有效控制底泥磷释放，可将部分活性磷转化为惰性磷。 综上所述，泥沙负载氯化钙改性提升了天然泥沙吸磷固磷性能，钙改性泥沙吸附减磷方法可作为水体减磷的有效手段，研究成果可为河湖水质提升和污染治理提供科学理论基础。
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