以典型高原山地分散養(yǎng)殖型農(nóng)村溝渠底泥為研究對象,通過室內(nèi)模擬滅菌和未滅菌處理條件下pH為5.5、7.5、9.5、11.5的環(huán)境條件,估算底泥-水界面總磷（TP）和正磷酸鹽(PO^3-₄-P)釋放通量變化,研究pH對底泥磷釋放及各形態(tài)磷含量變化的影響。結(jié)果表明,溝渠底泥中鐵鋁結(jié)合態(tài)磷（NaOH-P）占TP比例最高,鈣結(jié)合態(tài)磷（HCl-P）次之,有機磷（OP）則相對較少;NaOH-P和OP占TP的比例隨pH的升高而降低,HCl-P則相反。隨時間推移,NaOH-P和HCl-P占TP比例在15 d時出現(xiàn)拐點,均呈現(xiàn)先增后減趨勢;OP則先降后增;堿性條件（pH>9.5）更有利于底泥磷釋放,且底泥中各形態(tài)磷在pH影響下存在相互轉(zhuǎn)化的可能性。冗余分析結(jié)果表明,酸性條件下（pH=5.5）pH與HCl-P含量為正相關(guān)關(guān)系,中性條件下（pH=7.5）pH與NaOH-P、HCl-P含量為負相關(guān)關(guān)系,堿性條件下（pH≥9.5）pH與NaOH-P含量呈正相關(guān)關(guān)系。未滅菌處理組的釋放通量和上覆水中TP、PO^3-₄-P質(zhì)量濃... 

【文章來源】：江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報. 2020,36(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

采樣點示意圖

4個不同pH梯度下溝渠底泥NaOH-P占TP比例隨著pH的增大總體呈現(xiàn)減少趨勢。由于采樣點位于農(nóng)村溝渠下游匯合處,農(nóng)民生活用水、食品廠和養(yǎng)豬廠污水都排放于溝中,導(dǎo)致溝渠底泥磷賦存形態(tài)以NaOH-P為主。底泥中鐵鋁結(jié)合態(tài)磷能以可溶態(tài)形式釋放到水體中,在偏強堿條件下底泥鐵鋁結(jié)合態(tài)磷占TP比例較酸性條件下要低,說明高pH值條件下底泥中鐵鋁結(jié)合態(tài)磷比低pH值條件下更易釋放。并且在堿性條件下,底泥中可變電荷體表面會帶有負電荷,使得水體中H2PO-4的吸附性降低,水體中OH-大量存在并與底泥膠體中的陰離子競爭吸附[21],同時與鐵鋁結(jié)合態(tài)磷中的H2PO-4發(fā)生交換,增加上覆水中磷含量。這與黃清輝等[22]和金相燦等[6]的研究結(jié)果一致。2.1.2 pH值對HCl-P含量的影響

如圖3所示,當pH值為5.5時,底泥中TP的釋放量從第5 d到15 d緩慢增加,但是從第16 d到25 d逐漸下降,總體呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。pH值為5.5時釋放通量滅菌處理和不滅菌處理分別為2.91 mg/(m2·d)和4.07 mg/(m2·d)。上覆水TP含量和釋放通量變化都與pH值密切相關(guān),并且總磷含量和釋放通量變化趨勢為隨著pH值的升高而不斷增加,這與李兵等[28]、金相燦等[6]的研究結(jié)果一致。在酸性條件下,由于隨著時間的推移從底泥中釋放的磷又重新吸附到底泥表面,和強堿性條件下相比,pH值越小其吸附的能力越強,上覆水中TP含量相對下降,且呈現(xiàn)不對稱的倒“U”型曲線[29],這是由于H+使礦物表面基團質(zhì)子化從而有利于磷的吸附,H+的濃度越大其吸附能力越強[30]。在pH值為7.5時,底泥中TP釋放量相對較小,最大質(zhì)量濃度為7.22 mg/L。此時磷酸鹽主要以HPO 4 2- 和H2PO-4的形式存在,極易與底泥中的金屬元素Al、Fe等發(fā)生反應(yīng),水解為膠體狀氫氧化鐵和氫氧化鋁,這2種物質(zhì)具有較大的比表面積和強大的吸附磷酸鹽的能力[31],能將磷吸附并綁定在沉積物底泥表面,所以釋放量相對較小。當pH為9.5和11.5時,上覆水TP含量隨時間推移不斷增加,底泥中的磷酸鹽持續(xù)向水中釋放,在30 d時出現(xiàn)最大值,分別為10.92 mg/L和28.9 mg/L。釋放通量隨著pH的增加而升高,滅菌處理從17.08 mg/(m2·d)增加到36.08 mg/(m2·d),而不滅菌處理從19.4 mg/(m2·d)升高至53.7 mg/(m2·d)。在高pH條件下,羧基將和磷酸鹽競爭有機鍵或金屬有機鍵的結(jié)合點,水溶液中OH-與底泥中的Fe3+、Al3+生成更穩(wěn)定氫氧化物,伴隨著離子交換作用發(fā)生,底泥中的磷重新釋放到上覆水中[32],增加了上覆水中的磷含量。因此,對于高原山地分散養(yǎng)殖型農(nóng)村溝渠底泥,在pH偏堿性條件下磷釋放風(fēng)險最大,而在酸性和中性條件下磷釋放風(fēng)險相對要低。。圖4 不同pH下溝渠底泥上覆水PO3-4-P濃度和釋放通量的變化

【參考文獻】：
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