1、温州医学院环境与公共卫生学院本科生毕业论文（设计）题目絮凝剂对湿地底泥磷吸附的影响导师姓名导师签字导师所在单位（部门）温州医学院环境与公共卫生学院学生姓名学院（部）环境与公共卫生学院专业班级环境科学08级完成时间2012年5月10日温州医学院环境与公共卫生学院目录外文文献翻译及原文1专业文献综述17毕业论文（设计）任务书28本科生毕业论文（设计）开题报告31毕业论文（设计）35毕业论文（设计）工作进度表51毕业论文（设计）工作指导、检查登记表52毕业论文（设计）评审表541外文文献翻译及原文题目底泥硝酸盐存储治理磷释放SEDIMENTTREATMENTWITHANITRATESTORINGCO
2、MPOUNDTOREDUCEPHOSPHORUSRELEASE导师姓名学生姓名学院（部）环境与公共卫生学院专业班级环境科学08级完成时间2012年2月1日温州医学院环境与公共卫生学院2摘要用FE（）结合NO3氧化底泥，是一个公认的控制富营养化湖泊底泥磷释放进入上覆水体的程序管理。DEPOXS新开发的化合物，由FE（）和NO3组成，具有贮藏NO3的作用。NO3释放缓慢，因而减缓有害的高溶解度的NO3留滞水中。该化合物加入水使悬浮液迅速絮凝，沉淀。3个星期内，用去离子水脱附DEPOXS中的NO3。该化合物投入湖泊后，延长NO3在表层底泥的有效性达2个月。用该化合物处理后，在实验室以和机箱条件下研究
3、底泥和微生物代谢下P释放。在这两种情况下，在实验过程中P释放几乎停止。DEPOXS处理后在实验室条件下，SO42消耗显著降低，CH4的生产完全受抑制；而在机箱条件下，无论是在处理组还是对照组，水底泥界面SO42和CH4浓度没有显著性变化。关键词湖恢复；硝酸盐；磷；铁；底泥磷的释放31引言在过去50年来，人为的富营养化地表水已成为最普遍的威胁。尽管外部负载减少，湖泊底泥仍然可能作为营养源，造成内部施肥。尤其是在富营养化湖泊的深复层，在夏季分水层的下层滞水带溶解氧会快速消耗，而且厌氧底泥P释放可能是构成总磷负荷的主要部分COOKEETAL,1993MARSDEN,1989。在贫营养湖泊，氧化的底泥
4、表层，也简称为微区，控制PO43在底泥水界面的交换。在有氧条件下FE会和PO43结合。在贫溶解O2的底泥中，由于FE被用来作为替代电子受体的有机质矿化，转化为可溶性FEII，使得该化合物溶解而减少。在含氧水中FEII被氧化为FE（），随后再沉淀和吸附PO43（BOSTROM等人，1988年；COOKE等，1993FURRER和WEHRLI，1996GONSIORCZYK等，2001）。由于溶解氧水平低于10MGL1，FEII的氧化受抑制，因此氧化的微区被淘汰。在氧化还原电位下底泥中含有的SO42被微生物还原为H2S（例如在一个长期缺氧条件）。FEII与H2S反应形成不溶性的FES2，因此在好氧
5、条件为准时FE沉淀后将减少其与PO43的结合能力（CARACO等，1989；RODEN和EDMONDS，1997年）。这些机制的了解能领导联合修复技术的发展（COOKE等人，1993年）。添加结合磷的合作伙伴NO3同步处理以提高氧化还原电位，防止表层底泥中铁的还原。添加的FE直接在底泥结合注射的溶解态CANO32（RIPL和LINDMARK，1978年）或添加溶解了的或成颗粒状的CANO32（SNDERGAARD等，2000）。以上述方法底泥表面有效的NO3是短缺的你，如果水中含有高溶解度NO3。因此DEPOX化合物可作为把NO3输送到底泥并能在数周后释放出来的存储物质PANNINGETAL,
6、2001。本研究的目的是在调查NO3结合存储物质的能力和NO3扩散行为。DEPOXS添加物对底泥氧气浓度和NO3吸收影响，对P释放和微生物活动影响对两个富营养化湖泊的进行了外壳和实验室研究。42材料和方法21DEPOXS的结构和存储容量DEPOXS由一个立体的高分子组成，胶体FEOON母体形成后增加FE（）水解，使PH值上升（图1）。这个包括NO3的母体，并使NO32与FE（）摩尔比在03（FEN）。对FEOOH的物理化学性进行了充分研究。公布的表面面积数据，站点密度和表面酸碱性质可用于吸附计算DZOMBAKANDMOREL,1990。根据化学背景，表面络合理论提供了足够的基础来描述吸附面过程
7、。这个理论的作用主要在于表面积和表面电荷。酸或基团的表面氢集团是根据质子活动，所以FEOOH表面电荷密度是可变的（图2）。如果质子吸附使PH值低，导致质子表面（表面质子）带正电，而质子的分离导致表面（表面质子）带负电荷。反向充电的阴离子或阳离子可吸附在这些特定配位，被称为外球络合。因此，零电荷点是一个表面性质的基本表征参数。FEOOH的零电荷点用于确定PH值范围在7981FISCHERANDBRMMER,1993。如果PH值提高到8，带电表面的密度将会减少。因此吸附静电的阳离子是不可能低于零电荷点。至于存储复合DEPOXS，这是带有负电荷3的FEOOHN矩阵富集PH值从PH2到PH8之间增加的
8、原因。有两种类型的DEPOXSDEPOXSFE和DEPOXSAL/FE。含硝酸的DEPOXSFE是由含有水合硫酸铁溶液的硝酸合成的。增加氢氧化钙的增量促使沉淀，PH停在85，并形成了近PH值中性悬浮液。DEPOXSAL/FE与上类似，由铁和铝的硝酸水溶液，以12的质量比（FEAL）形成。DEPOXS悬浮液应用于湖水，形成大片状物使得底泥迅速沉淀。5图1DEPOXS的分子结构表1沉积物上层2CM和上覆水5CM处的特征LDAGOWLGLOBSOWWATERCONTENTWETWEIGHT965978ORGANICMATTERDRYWEIGHT361564CACO3（DRYWEIGHT）397165
9、TP（G/KGDRYWEIGHT）1533SRPINPOREWATERMG/L2509NO3INWATERMG/L00SO42INWATERMG/L45406图2PH和氧化铁与表面积和相对表面电荷的关系22研究地点DAGOW湖和GLOBSOW湖坐落在德国柏林以北大约100公里的STECHLIN湖区5310N,132E。对一个03平方公里，最大深度95米，平均水深5米，两季混合富营养化湖DAGOW湖进行机箱实验KREY,1985KOSCHELETAL,1990。机箱划成直径10米和高8米的4个部分，底部边缘埋在泥沙中接触底泥DITTRICHETAL,1997。对平均水深3米高度富营养化的GLOB
10、SOW湖底泥进行实验室实验（GONSIORCZYK等，2000）。表1给出了的沉积层表层2厘米和上覆水5厘米湖泊的特征。23实验安排在2002年的四个机箱中有两个用50MG的NDEPOXSFE处理，而另两个作为对照组。悬浮液在现场合成和通过管子均匀撒布在湖面上。每月要采集的数据为水（O2），孔隙水（溶解态可反应磷（SRP），NO3，NH4，SO42）和底泥（CH4）。7来自GOBSOW湖的八原状底泥矿样进行处理在实验室中培养两个用DEPOXSFE，两个为DEPOXSAL/FE（50GN/M2）处理，两个连续添加DEPOXS悬浮液单一组件（即FE/AL溶液，氢氧化钙一次合成），与两个没有处理的作
11、对照，为期5个星期。每周测定治疗前和治疗后上覆水5厘米处的SRP，NO3，NH4，SO42和CH4。为了衡量其对溶解O2消费的影响，添加25和127MG的NDEPOXSAL/FE到来自GLOBSOW湖的原状底泥岩芯，每小时测量一次O2量直到O2耗尽。来自GLOBSOW湖的底泥，加入不同量的DEPOXSAL/FE（50和25MGN），葡萄糖（1MOL葡萄糖/48MOLN）装于气密瓶中处理。，随着时间的推移实验组测定顶部甲烷浓度所得到的甲烷产率增高（CASPER，1992年）跟未经处理或只有DEPOXSAL/FE处理的对照组相比（每个样品浓度进行3个重复的底泥泥浆实验）。24采样和化学分析使用一个
12、UWITECS重力核心取样采取原状底泥岩芯（使用60MM长度内径）（UWITEC，奥地利）。底泥岩芯切片的视野为02和34厘米的底泥样品离（5MIN；13000G；41C）和过滤（硝酸纤维素过滤器，045毫米）以获取孔隙水。用96便携式氧气计测定氧气浓度、温度和在水中的氧饱和度（WTW，德国）。进行了用钼蓝法分析光度MACHEREYPHOSPHORUSFORMSENVIRONMENTALFACTORSPHYTORMEDIATIONSEDIMENTPHYSICALRESISTANCE19引言底泥是水体重要的营养盐储存库，对一个水体而言，在外源输入逐步得到控制的情况下，底泥对上覆水释放的氮、磷将成
13、为水质恶化和富营养化的重要原因12。湖泊富营养化是世界性的严重环境问题之一，内源磷负荷将严重阻碍富营养化湖泊的恢复3。磷是水体富营养化的限制性因子，因此针对底泥内源磷释放的控制是湖泊、水库富营养化污染治理成功与否的关键要素之一。近年来，国内外研究了多种水生植物对氮磷营养物质的去除效果，结果表明挺水植物、沉水植物、浮水植物都能有效吸收水体中的氮、磷，降低水体的富营养化水平。研究底泥中磷的形态分布，环境因子，底泥理化特征，可以为富营养化水体中磷的污染防治提供科学依据。目前国内外研究主要围绕底泥磷的赋存形态、含量分布以及迁移转化机制等问题展开研究，如FONG5等2000年研究了河口氮磷营养物质的迁移
14、转化规律，刘浏等2003年研究了密云水库底泥中磷的形态和分布特征6，张江山等2006年以福州山仔水库为研究对象研究了环境因子对底泥磷释放的影响7。201磷形态11无机磷无机磷含量一般占水体总磷的60，甚至达到80以上，因此无机磷的分析对于研究底泥中磷的吸附释放、水体富营养化的贡献等有重要意义。无机磷的存在形式可以分为易交换态磷或弱吸附态磷、铝结合磷、铁结合磷、闭蓄态磷。易交换态磷或弱吸附态磷，主要是指被底泥中活性的FE/MN氧化物、氢氧化物以及黏土矿物等颗粒表面吸附或共沉淀的磷。铁结合磷FEP和铝结合磷ALP是潜在的活性磷，一定条件下可进入水体被生物利用；钙结合磷CAP主要以钙的磷酸盐形式存在
15、，作为一种难溶性的物质，从底泥向水体释放的促进作用较小，也很难被生物利用；闭蓄态磷OCP主要是一层FE2O3胶膜所包裹的磷盐，这种磷盐包括一部分ALP和CAP，被底泥吸附后，被一层FE2O3包裹在颗粒表面上，能长时间地存在。OCP的磷被认为是生物不可利用的磷8。12有机磷有机磷包括由陆源性排放物质组成的难降解性有机磷部分和由死亡的水生生物尸体组成的可降解性有机磷部分9。其中可降解有机磷部分，可以在早期成岩过程中随有机质的降解而释放，甚至向其它结合态磷转化1011。212环境因子21溶解氧水体溶解氧DO含量对磷的释放有着非常重要的影响。水体DO含量的变化改变了水土界面的氧化还原电位EH，从而影响
16、到底泥磷的释放。当表层底泥EH较高时，FE与磷酸盐结合成不溶的FEPO4，可溶性磷也被FEOH2吸附而逐渐沉降；而当EH较低时，有助于FE3向FE2转化，使FE及被吸附的FEPO4转变成溶解态而析出，且不溶的FEOH2转化成微溶FEOH2，底泥磷的释放量增加13。厌氧条件释放大量的磷进入水体，可加速水库水质的富营养化。这表明底泥中P的释放速率随着溶解氧降低而提高，为了使底泥更好的吸附内源磷，应向水中通空气，增加水中溶解氧含量。22温度底泥对磷的释放随温度升高而加大，即温度的升高可以减少底泥中矿物对磷的吸附作用。底泥释磷强度随温度的改变而变化显著，温度升高，释磷强度增加，且温度越高增加幅度越大。
17、因为随着温度的升高加快了还原溶解和置换反应速度，还能增加底泥中微生物和生物体的活动，使其活性增加，耗氧增多，DO减少，从而使氧化还原电位降低，有利于FE3转化成FE2，致使与FE3结合的磷释放出来，使得PO43P的吸附量基本上呈线性增加1415。微生物的活动还可能使底泥中的有机质矿化速率提高从而使有机态磷转化为无机态磷酸，将不溶性磷化物转化为可溶性磷，促进底泥中内源磷的释放。23光照光照决定着湖泊生产力的水平。在浅水湖泊中，底泥中磷释放量的变化趋势与光照呈负相关，与底栖藻类的生长量呈正相关。同时光照对上覆水体PH值和温度的变化有较大影响，有利于其升高。24搅动表层底泥的扰动是浅水水体释磷的一个
18、重要机制。自然因素和人为因素都可以引起水体扰动。水体扰动会使底泥颗粒再悬浮，增加了底泥一水界面的磷交换，扰动越大，底泥中磷释放量越大21。但当水体中悬浮物达到一定程度时，底泥将不再释放磷，此时底泥、水体和悬浮物中的磷达到一种动态平衡22。223底泥理化特性31底泥干湿性底泥对上覆水体中磷酸盐有明显的吸附作用。随着气候的变化会造成河流、湖泊呈现干湿交替，导致底泥对内源磷吸附解析的影响。底泥在枯水期较长时间的暴露于空气中在风干过程中易导致底泥中有机态磷的分解16，从而再次淹水时会导致磷的释放，造成上覆水体中磷负荷的增加。底泥的风干会导致吸附作用的减弱和吸附容量的减少，不利于在枯季结束或在枯水季中对
19、突发的高浓度含磷水中磷酸盐的吸附。因此，河流的断流不仅对河流生态系统具有重要的影响，对底泥水界面的物质循环也有重要的影响17。32有机物有机质对底泥中磷的释放有明显的促进作用。植物在生长过程中会通过根系分泌大量有机物质，其中低相对分子质量有机酸是主要成分，它能够通过与铁、铝、钙等金属离子形成络合物影响磷等元素的释放及生物可利用性18。腐殖酸是底泥中沉积有机质的主要成分，约占有机物总量的608019。腐殖酸可以直接与PO4发生反应。低相对分子质量有机酸能活化铁结合磷和钙磷，当低相对分子质量有机酸浓度为001,MOL/L时，底泥产生了最大的磷解吸量20。33泥沙粒径磷解吸量与泥沙中砂粒含量显著正相
20、关，与细颗粒物质（粘粒和粉粒）含量呈显著负相关，泥沙底泥中细颗粒含量越高，磷吸附速率越大。泥沙磷的吸附和解吸过程均可分为快、慢、动态平衡3个阶段；磷吸附量和解吸量随反应时间而增加，均可用幂函数方程（QTKTA，0聚合ALCL3FECL3ALCL3。聚合FECL3作用下的底泥EPC0值最小，最小值为002G/L，最大吸磷量为33752MG/KG，可得聚合FECL3作用下的底泥显示更强的从水中吸附磷的能力。关键词底泥；磷吸附；絮凝剂；温度ABSTRACTTHISEXPERIMENTSELECTSTHEWENZHOUSANYANGWETLANDSOILTORESEARCHTHEHIGHANDLOWF
21、LOCCULANTFECL3,ALCL3,POLYMERIZATIONFECL3,POLYMERIZATIONALCL3ANDTEMPERATUREONTHEINFLUENCEOFPHOSPHORUSADSORPTIONOFWETLANDSOILTHERESULTSSHOWTHATALONGWITHTHEINCREASEOFTEMPERATURE,FLOCCULATIONAGENTCANPROMOTETHESEDIMENTOFPHOSPHORUSADSORPTIONEFFECTTHEWETLANDOFINTERSTITIALWATERSRPSEDIMENTCONCENTRATIONANDEPC
22、0CANBEREDUCEDBYADDINGFLOCCULANTATTHESAMETIMETHESEDIMENTOFPHOSPHORUSADSORPTIONEFFECTISSTRENGTHENINGBYIMPROVINGTHEDRUGDOSESUNDERTHEACTIONOFFLOCCULANT,THEMAXIMUMSMAXPSORPTIONCAPACITYISPOLYMERIZATIONFECL3POLYMERIZATIONALCL3FECL3ALCL3EPC0WASLOWESTINPOLYMERIZATIONFECL3,THEMINIMUMEPC0IS002UG/L,ITSSMAXVALUE
23、FOR33752MG/KG,ALLOFTHESEINDICATETHATPOLYMERIZATIONFECL3HASAHIGHCAPACITYOFTHESEFLOCCULANTSTOIMPROVESOILSORBPKEYWORDSSOILPHOSPHORUSSORBENTFLOCCULANTTEMPERATURE39第一章引言随着经济的快速发展，水体富营养化问题已经成为全球性的环境问题，其修复的关键在于降低水体中氮、磷的含量。水体中的磷必须由外界提供,而氮可通过水中固氮微生物获得补充,因此磷被认为是湖泊、河湾等水体的限制性营养元素之一1。在外源磷输入得到有效控制时，内源磷负荷将严重影响水体水质
24、。因此减少内源磷负荷对缓解水质有着重要作用。磷在水体中的形式有正磷酸盐、偏磷酸盐、有机磷等多种存在形式，而内源磷负荷主要由底泥所富集的铁结合态磷和易降解的有机磷组成2。目前除磷方法有生物除磷和化学除磷两种方法。与化学除磷相比，尽管生物除磷具有不需投加药剂、产生污泥量少、操作简便、运行成本低等优点34。但在实际工艺控制过程中，对进水水质水量的要求较高，因此适应性和灵活性较差。底泥自身具有一定的吸附作用，加大湿地底泥对磷的吸附能力可以减少内源磷负荷。可反应磷（SPR）在底泥水界面迁移转化会改变磷平衡浓度，进而影响湿地生态系统。底泥磷缓冲体系具有维持水体SRP浓度稳定的功能。在动态平衡条件下，底泥既
25、不吸收亦不释放SRP，水中SRP浓度被定义为底泥磷平衡浓度EPC0。当外界SRP浓度高于此值时，湿地底泥从水体吸收磷，反之底泥则向水中释放磷5。因此EPC0值已被广泛用于底泥磷趋向吸附或解吸附的判定。加强湿地底泥对磷吸附能力是控制内源磷释放的关键。絮凝剂除磷是通过向含磷废水中投加金属盐，形成不溶性磷酸盐物并由水中沉淀分离，所生成的絮凝体还同时具有磷吸附作用。向水体中投加FE、AL金属化合物能显著降低叶绿素和总磷浓度56。湿地作为水陆交互作用的自然综合体，对湿地水体中磷的迁移具有一定的影响7。絮凝剂作用下对底泥吸磷作用的影响研究涉及较少。本文拟通过对常规除磷药剂和新型药剂及在温度对湿地底泥磷吸附
26、影响，探究高低分子药剂对底泥固磷差异及其机理，以获取减缓内源磷负荷的较优药剂，为湿地治磷提供依据。40第二章材料及方法21样品采集采集自温州三洋湿地不同区域的三处底泥作为样本。湿地水质用多功能水质监测仪检测。采用灰化法测底泥总磷，用UV2550紫外可见分光光度计测定。湿地水样理化性质见表1。表1湿地水样理化性质样品电导率M/CMPH叶绿素G/LDOMG/LNH4MG/LNH3MG/LS100747161586831560005S201617163368050008S303286985391590024S1为菜地底泥，叶绿素含量较高；S2为柑橘林底泥，叶绿素含量低，DO量最大；S3为居民生活区底
27、泥氨氮含量最高，DO含量低于正常值，污染较严重。S1、S2、S3土样总磷含量依次为1005G/G、1619G/G、3890G/G。综合比较可得S3污染较严重，所以采用S3土样为实验样本，研究各絮凝剂作用下对底泥磷吸附的影响。22试验设计称取5G底泥样品干重用蒸馏水按泥水比19制备悬浮液。设置六个温度档（5C、10C、20C、25C、30C、35C），在不投加药剂下测定各温度下底泥吸磷情况。选取合适的温度，依据FE3、AL3与PO43发生沉淀反应所需的量计算而得FEP和A1P为11，P的量以土样总磷计（比值为摩尔比，向悬浮液中添加各絮凝剂（FECL3、ALCL3、聚合FECL3、聚合ALCL3）
28、，混匀，每个药剂按124设置三个浓度梯度，实验重复三次。23吸附测定取5ML经不同处理的悬浮液于离心管，分别准确加入含磷量为为0，01，05，10，50，10，25，50MGL用KH2PO4配制的001MOLL的NACL溶液，在恒温振荡器上分别振荡24H后，取出离心10000RMIN，30MIN。取其上清液于比色管中，用钼锑抗比色法测定上清液中活性磷酸盐的含量。24计算参数吸附在底泥上的总磷量通过公式1计算SSS01式中S底泥总吸附磷量MG/KG；S0底泥本身吸附的磷MG/KG；S底泥吸附的外源磷MG/KG，S可以通过公式2计算得到SKDCS0241式中C24H平衡后溶液中的活性磷浓度MG/L
29、；KD线性吸附系数L/KG。平衡浓度EPC0可以通过公式（3）得EPC0S0/K3最大吸附量SMAX通过LANGMIUR型吸附定律求得C/S1/KSMAXC/SMAX4式中K结合能常数。42第三章结果与讨论31温度对底泥磷吸附的影响从表2可得在一定温度范围内，底泥对磷的吸附作用随着药剂量的增加而加强。5C、10C、20C、25C、30C、35C下底泥EPC0值为0508、0239、0131、0083、0060、0057。由此可见25C至35C吸磷量变化不大，从经济角度出发，可把常温25C作为底泥除磷的适宜温度档。表2各温度下底泥的吸磷量G/GPMG/L5C10C20C25C30C35C0100
30、04000901502023026050250470881571671891047084174375454597540776615131867210225471073114372847351337438072526184843700595741051711044506442111821793321267216292191332絮凝剂作用下对底泥吸磷的影响通过絮凝剂的不同处理，每样试剂分为03MG/G、06MG/G、12MG/G三个浓度。底泥对磷的吸附量用Q表示由表3至表6所示。321FECL3对湿地底泥磷吸附的影响表3FECL3作用下底泥的吸磷量G/G随着絮凝剂剂量的增加，FECL3作用下的底
31、泥吸磷量增加。当溶液中加入含磷量为50MG/L时，此时每1G干重底泥中，Q3浓度下的FECL3吸磷量最大，最大为29603G。PMG/LQ1Q2Q3010350450690521724531414435127685285733784023104023532781225883100231564502245623822960343322聚合FECL3对湿地底泥磷吸附的影响表4聚合FECL3作用下底泥的吸磷量G/G聚合FECL3作用下的底泥吸磷量随着药剂剂量的增加而增加。当溶液中加入含磷量为50MG/L时，此时每1G干重底泥中，Q3浓度下的聚合FECL3吸磷量最大，最大为37141G。与FECL3（
32、表3）相比聚合FECL3吸附的磷量较大。323ALCL3对湿地底泥磷吸附的影响表5ALCL3作用下底泥的吸磷量G/G随着絮凝剂剂量的增加，ALCL3作用下的底泥吸磷量增加。当溶液中加入含磷量为50MG/L时，此时每1G干重底泥中，Q3浓度下的ALCL3吸磷量最大，最大为2763G。ALCL3作用下的底泥吸磷量比FECL3（表3）作用下的底泥吸磷量稍低。PMG/LQ1Q2Q30100480055007405333387418168585789653964337343510700478049237251253156281854750256832816337141PMG/LQ1Q2Q30100300
33、3800570521323343314644899635285630584561038434905727625805397691364950216721753276344324聚合ALCL3对湿地底泥磷吸附的影响表6聚合ALCL3作用下底泥的吸磷量G/G随着絮凝剂剂量的增加，聚合ALCL3作用下的底泥吸磷量增加。当溶液中加入含磷量为50MG/L时，此时每1G干重底泥中，Q3浓度下的聚合ALCL3吸磷量最大，最大为35785G。聚合ALCL3作用下的底泥吸磷量比FECL3（表3）作用下的底泥吸磷量高，比聚合FECL3作用下的底泥吸磷量稍高。高分子聚合物作用下的底泥吸磷能力高于低分子化合物（见表3
34、和4，表5和6）。四种絮凝剂中吸磷量大小依次为聚合FECL3聚合ALCL3FECL3ALCL3，可得聚合FECL3是促使底泥吸磷量最大的药剂，同时增加絮凝剂剂的投入量有利于湿地底泥底泥固磷。33絮凝剂作用下对底泥最大吸磷量的影响要真正衡量湿地底泥除磷效果，不能仅仅从吸附量来比较，还必须从底泥的最大吸磷量和底泥对磷吸附平衡浓度等吸附参数来衡量，如下图所示。图1FECL3作用下底泥最大吸磷量图2聚合FECL3作用下底泥最大吸磷量PMG/LQ1Q2Q3010040049006505304342389164780482553042375940771065457224886325120681507417
35、5455023544262743578545图3ALCL3作用下底泥最大吸磷量图4聚合ALCL3作用下底泥最大吸磷量各絮凝剂作用下底泥最大吸磷量（图1至图4）明显表明聚合物的最大吸附量大于低分子化合物最大吸附量，随着药剂投加量的增加最大吸附量也在增大。低分子絮凝剂中FECL3最大吸附量大于ALCL3最大吸附量；聚合物中聚合FECL3最大吸附量大于聚合ALCL3最大吸附量。因此聚合FECL3作用下的底泥最大吸磷量高于其它3种絮凝剂。34絮凝剂作用下对底泥EPC0的影响EPC0是衡量底泥吸附作用有效地参数，四种絮凝剂的EPC0为图5至图8所示。图5FECL3作用下底泥EPC0G/L图6聚合FECL
36、3作用下底泥EPC0G/L46图7ALCL3作用下底泥EPC0G/L图8聚合ALCL3作用下底泥EPC0G/L随着絮凝剂浓度的增加，EPC0值在减小。各絮凝剂作用下底泥EPC0值表明聚合物的EPC0值小于低分子化合物EPC0值。低分子絮凝剂中FECL3的EPC0值小于ALCL3的EPC0值；聚合物中聚合FECL3的EPC0值小于聚合ALCL3的EPC0值。在同一浓度时，四种絮凝剂中聚合FECL3的EPC0值最小，最小值为002G/L。35絮凝剂作用下对底泥结合能常数的影响结合能常数（K）是衡量底泥吸附能力的重要参数，见图9至图12所示。图9FECL3作用下底泥的K图10聚合FECL3作用下底泥
37、的K47图11ALCL3作用下底泥的K图12聚合ALCL3作用下底泥的K随着各絮凝剂浓度的增加，结合能K在增大。从图9至图12可得高分子聚合物的K值都高于低分子化合物的K值，大小依次为聚合FECL3聚合ALCL3FECL3ALCL3。因此聚合FECL3作用下的底泥表现出对磷的结合能力是最好的。从各项参数表明高分子聚合物具有更强的吸磷能力，各药剂除磷能力为聚合FECL3聚合ALCL3FECL3ALCL3。36讨论底泥对磷的吸附是一个吸热反应，底泥对磷吸附的结合能大小与温度有关,温度越高，磷的吸附强度越大，磷被吸附得越牢固8。因此随着温度的升高，底泥吸附磷的能力加强，可得夏季更有利于底泥对磷的吸附
38、。如表2所示，25C至35C底泥吸磷量相差不大，从经济方面出发，可以在常温25C下投加絮凝剂加大底泥对磷的吸附作用。絮凝剂处理湿地底泥除磷的效果不一。相对于低分子絮凝剂，高分子絮凝剂具有更低的EPC0值，从而显示更好的除磷能力。其原因可能为无机高分子絮凝剂，经过氢氧基离子官能团和多价阴离子聚合官能团的作用，产生拥有大分子量和高电荷的无机高分子9。化学除磷，是由化学沉淀和絮凝作用共同完成的，两个过程都非常重要，磷酸盐特别是正磷酸盐的去除过程中，絮凝沉淀起主要作用，而不是典型的化学沉淀10。聚合物分子结构大，其线性长度较大，吸附能力强，可被胶粒强烈吸附1112，能发挥更强的絮凝沉淀作用，因而具有更
39、好的除磷效果。铁和铝的添加不仅能显著增加底泥磷吸附量和吸附能，而且可显著降低底泥EPC0值（如图2所示），铁和铝增加底泥吸附量和吸附能的效用相当，但同处最低投加计量时，铁能以更大的幅度降低底泥的EPC0值。究其原因可能为铁盐作为除磷的絮凝剂对受纳水体的影响比铝盐小。研究表明有机质含量以及植物生长过程释放的有机酸对磷的吸附和解吸行为影响很大，主要影响的是铁结合磷和钙磷13。且铝的安全使用PH范围较窄当PH8时，铝会形成溶解态有毒的ALOH14。有研究结48果表明，经用铝盐絮凝剂处理后出水中的铝含量大幅度增加，并且其中相当多的铝是易被人体生物体吸收和结合的铝。近代医学研究表明，铝随饮食进入人体后，
40、能在一些组织和器官中积蓄，引发多种疾病。铝是一种慢性毒物，作为水处理的絮凝剂受到很大的局限。四种药剂中聚铁EPC0值最低，对磷的最大吸附量SMAX与吸附常数K最大，具有最强的除磷作用。其原因为聚合FECL3是在铁分子簇的网络结构中插入了羟基，形成以OH作为架桥形成多核配离子，聚铁的盐基度越高，其分子聚合度越大，形成的羟基配合物就具有更多的电荷和更大的表面积，其絮凝性能也就更好15。而且聚合FECL3具有多处优势絮凝体形成速度快，密集度高且质量大，沉降速度快，尤其对低温低浊水有优良的处理效果；适用水体PH值范围广；具有较强的去除水中BOD、COD及重金属离子的能力，并且有脱色、脱臭、脱水、脱油等
41、功效，残留的铁离子少；使用时腐蚀性小。实验表明，用聚铁净化水，不但不会增加亚硝氮及铁的含量，反而会降低它们的含量，因此它是优良的饮用水絮凝剂1617。综合比较聚合FECL3是四种除磷絮凝剂中效果最好的药剂，在适宜的指标下，选取它作为湿地底泥除磷药剂，有利于湿地底泥固磷。49第四章结论与展望41结论1、随着温度的升高，底泥吸磷能力加强，从经济方面出发，可以把25C作为底泥除磷的适宜温度。2、四种絮凝剂中，高分子聚合物作用下的底泥具有更强的吸磷能力。3、EPC0值是最有效广泛的评价各絮凝剂除磷能力的参数，各絮凝剂处理下的底泥吸磷能力依次为聚合FECL3聚合ALCL3FECL3ALCL3。42展望为
42、了更好地探明絮凝剂对湿地底泥固磷的影响，加大湿地底泥吸磷的作用我们认为有必要在以下方面继续开展相关的研究1、本实验只研究了温度对湿地底泥固磷的影响，可以研究其它环境因子（PH、有机质、有机酸等）对底泥吸磷的影响。2、可以研究藻类作用下，絮凝剂对湿地底泥磷吸附的影响。由于时间有限，我们在这些方面的工作未能深入开展，关于这些方面的研究还有待后续工作的开展。50参考文献1LIUJ,WANGH,YANGH,ETALDETECTIONOFPHOSPHORUSSPECIESINSEDIMENTSOFARTIFICIALLANDSCAPELAKESINCHINABYFRACTIONATIONANDPHOSP
43、HORUS31NUCLEARMAGNETICRESONANCESPECTROSCOPYJENVIRONMENTALPOLLUTION,2009,15749562SNDERGAARDM,JENSENJP,JEPPESENEROLEOFSEDIMENTANDINTENALLOADINGOFPHOSPHORUSINSHALLOWLAKESJHYDROBIOLOGIA,2003,5061135L453王文超,张华,张欣化学除磷在城市污水处理中的应用J水科学与工程技术,2008,11414164陈亚松化学除磷中混凝剂对活性污泥活性的影响J环境工程,2011,82923265MCGECHANMBSORPT
44、IONOFPHOSPHORUSBYSOIL,PART2MEASUREMENTMETHODS,RESULTSANDMODELPARAMETERVALUESJBIOSYSTEMSENGINEERING,2002,8221151306LEONIB,MORABITOGROGORAM,ETA1RESPONSEOFPLANKTONICCOMMUNITIESTOCALCIUMHYDROXIDEADDITIONINAHARDWATEREUTROPHICLAKERESULTSFROMAMESOCOSMEXPERIMENTJLIMNOLOGY,2007,821211307KOPACEKJ,BOROVECJ,HEJ
45、ZLARJ,ETA1ALUMINUMCONTROLOFPHOSPHORUSSORPTIONBYLAKESEDIMENTSJENVIRONMENTALSCIENCETECHNOLOGY,2005,3922878487898,曾光辉,黄宏湿地底泥磷的吸附与解吸研究J水土保持学报,2008,2221871909庞燕,金相灿,王圣端长江中下游浅水湖底泥对磷的吸附特征吸附等温线和吸附/解吸平衡质量J环境科学研究,2004,172182310王挺,王三反混凝剂对去除不同水质污水中磷的效果分析J工业安全与环保,2008,32117911龚云峰,孙素敏,钱玉山污水化学除磷处理技术J能源环境保护,2009,23
46、31412俞蕴芳,顾俊城市污水化学除磷药剂的选择实验研究J污染防治技术,2010,234747713RICHARDSONAE,BAREAJM,MCNEILLAM,ETALACQUISITIONOFPHOSPHORUSANDNITROGENINTHERHIZOSPHEREANDPLANTGROWTHPROMOTIONBYMICROORGANISMSJPLANTANDSOIL,2009,321230533914刘云兵,张爱华,曹秀云等不同固磷方式对巢湖底泥磷吸附行为的影响J水生生物学报,2011,3532032415徐丰果,罗建中,凌定勋废水化学除磷的现状与进展J工业水处理,2003,235,18
47、2016李京雄,孙水裕,苑星海城市生活污水化学除磷试剂的应用比较J广东微量元素科学,2006,131192217曹红化学除磷在中水回用工程中的运用和控制条件J环境保护科学,2010,365364751致谢本文能够如期完成，离不开所有关心和帮助过我的人，在此表示由衷的感谢。首先，感谢我的导师，感谢您在此期间对我的指导。感谢水域科学和生态环境研究所师姐、师兄在实验上和技术上给予我的帮助以及该研究所提供的实验仪器设备。感谢环境科学系里的所有老师对我的指点和帮助。感谢我的家人和所有朋友对我的支持谢谢52温州医学院毕业论文（设计）工作进度表学生姓名学号0807030010专业年级环境科学08级指导教师论
48、文（设计）题目絮凝剂对湿地底泥磷吸附的影响序号日期工作安排要求1201220120122252009212文献综述、外文翻译、开题报告完成220122262012311预实验方案设计完成设计、初步建立320123112012425进行实验，得出数据完成420124262012510实验数据整理，设计论文完成52012510论文答辩完成620125102012515论文修改，完成论文完成53温州医学院毕业论文（设计）工作指导、检查登记表学生姓名学号0807030010专业年级环境科学08级指导教师论文（设计）题目絮凝剂对湿地底泥磷吸附的影响序号日期指导、检查内容学生签名12012218指导外文文
49、献翻译、文献综述写作22012223指导开题报告32012224查看实验器材42012227室外采样，水质监测5201232指导实验操作，仪器使用6201236查看试剂配置7201238指导土样灰化8201239查看标准曲线图，测总磷92012312察看预实验102012316察看正式实验54序号日期指导、检查内容学生签名112012319检查实验数据并分析、处理122012323指导绘图制作132012328指导论文写作14201245修改论文152012411修改论文162012417论文修改172012419论文修改182012426PPT指导19201254修改PPT20201258综合指导55温州医学院本科生毕业论文（设计）评审表论文题目絮凝剂对湿地底泥磷吸附的影响学生姓名专业班级08环境科学论文起止时间2012年2月1日2012年5月10日指导老师（签名）教学院长（签字）年月日56温州医学院毕业论文（设计）评审表姓名专业年级环境科学学号0807030010指导教师论文题目絮凝剂对湿地底泥磷吸附的影响指导教师评语初评成绩指导
