镧铝改性凹凸棒粘土对富营养化湖泊有机磷控制效果

中国环境科学 2020,40(9)：3801~3809 China Environmental Science 镧铝改性凹凸棒粘土对富营养化湖泊有机磷控制效果

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教师教育研究汪逸云1,2，尹洪斌3，孔明2*，张毅敏2，刘茹2(1.河海大学环境学院，江苏南京 210098；2.生态环境部南京环境科学研究所，江苏南京 210042；3.中国科学院南京地理与湖泊研究所，湖泊与环境国家重点实验室，江苏南京 210008)

摘要：通过吸附与原位模拟实验，研究了镧铝改性凹凸棒粘土(La/Al@ACP)对水体有机磷的吸附性能及其覆盖对沉积物磷释放的影响，并通过沉积物磷分级、DGT技术、扫描电镜能谱技术探讨材料覆盖对沉积物磷形态影响机制.结果显示, La/Al@ACP添加后，上覆水及底泥间隙水中磷含量显著下降，并伴随沉积物有效磷通量的减少.有机磷形态分析表明，添加La/Al@ACP后活性态的Lab-P o不断向稳定态的Hum-P o转化，有效控制了底泥磷向上覆水释放的风险. La/Al@ACP作为一种控制湖泊富营养化的有效材料，可用于底泥内源磷的固定与控制.

关键词：镧铝改性凹土；沉积物；有机磷；磷形态

中图分类号：X524 文献标识码：A 文章编号：1000-6923(2020)09-3801-09孔子学院

Effects of lanthanum/aluminum modified attapulgite clay on organic phosphorus control in eutrophic lak

es. WANG Yi-Yun1,2, YIN Hong-bin3, KONG Ming2*, ZHANG Yi-min2, LIU Ru2 (1.College of Environment, Hohai University, Nanjing 210098, China；

2.Nanjing Institute of Environmental Science, Ministry of Ecology and Environment, Nanjing 210042, China；

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3.State Key Laboratory of Lake Science and Environment, Nanjing Institute of Geography and Limnology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China). China Environmental Science, 2020,40(9)：3801~3809

Abstract：Adsorption experiments and in situ simulation experiments were used to study the adsorption performance of lanthanum/ aluminum modified attapulgite clay (La/Al@ACP) on organic phosphorus in water bodies as well as the effects of its coverage on the phosphorus release from sediments. Sediment phosphorus grading, DGT technique, and scanning electron microscope energy spectrum were used to examine the material coverage mechanism on sediment phosphorus. The results showed that the phosphorus content in the overlying water, sediment, and interstitial water significantly decreased after the addition of La/Al@ACP along with a decrease in the available phosphorus flux in the sediment. Analysis of the organic form of phosphorus showed that active Lab-

Po were converted to stable Hum-P o after the addition of La/Al@ACP, which effectively controlled the risk of the release of phosphorus from the sediment to the overlying water. These results suggested that La/Al@ACP could be an effective material for controlling lake eutrophication, and be used for sediment phosphorus fixation and control.英国首例死亡病例

Key words：lanthanum-aluminum modified attapulgite clay；sediment；organic phosphorus；phosphorus speciations

湖泊富营养化已成为全球性亟待解决的水环境问题之一，其主要原因是底泥中过量磷的累积[1-3].湖泊水体中的磷主要来自外源磷的输入和沉积物中内源磷的释放.但即使近年来外源磷负荷得到有效控制，湖泊富营养化仍可能持续，内源磷的存在将一直威胁着湖泊生态安全[4].

湖泊内源磷污染的控制技术主要分为底泥污染异位控制技术和原位控制技术[5-6].目前国内外底泥磷的原位控制技术主要有底泥疏浚、底泥钝化和水生植物修复等.其中底泥钝化技术通过在沉积物表面投加一层覆盖材料，使材料中的有效成分与水和沉积物中的磷化合物形成络合物或沉淀而达到对底泥污染物的固定作用，从而从根本上降低了底泥污染物向上覆水迁移的风险.目前用于底泥原位钝化的常用吸附剂有铝盐[7-8]，铁盐[9]，镧改性膨润土[10]以及天然凹凸棒石等，这些材料均在浅水富营养化湖泊底泥内源磷控制中显示出良好的应用前景.其中天然凹凸棒石作为一种价格低廉的硅铝酸盐矿物，因其

特殊的晶体形态和较大的比表面积，具有良好的吸附能力.通过改性加入镧、铝等金属元素，使得材料表现出更好的交换吸附性能[11].

钛板目前，国内外对湖泊底泥钝化技术主要集中于钝化剂对沉积物中无机磷形态研究的控制效果上[12-13]，而对钝化剂对沉积物有机磷控制效果及其机理的研究较少，且缺乏水-钝化层-沉积物系统的整体研究.有机磷的分解与释放是湖泊生命演替和营养物质循环过程的重要环节之一，并影响着磷的收稿日期：2020-01-16

基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助(2019B76414)

* 责任作者, 助理研究员,*****************

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