[发明专利]一种控制浅水沉积物磷释放的生态-化学法与应用

说明书

技术领域

本发明属于水生生态系统危害防治的技术领域，特别涉及一种控制浅水沉积物磷释放的生态-化学法与应用。

背景技术

磷是影响水体富营养化的关键营养元素。虽然影响藻类爆发的机理比较复杂，但磷仍是水体浮游藻类的限制性营养元素，其水体含量与湖泊的营养程度密切相关。一般认为当水体磷的浓度在0.02mg/L^-1以上时，对水体的富营养化程度就能起到明显的促进作用。水体中磷的来源可分为外源性磷和内源性磷。外源磷进入水体的渠道主要有生活污水的大量排放、工业污染、农用化肥的使用和水产养殖业等。外源磷的长期输入和水生生物残渣的沉积导致河流、湖泊等水体的沉积物形成一个磷库，其中的磷和水体的磷进行交换，这就是磷的内源释放。外源磷输入可通过截污、前处理等方式缩减。随着环境监管力度的加大，外源磷污染得到控制，沉积物的磷即内源磷会逐步增加释放，在一定条件下，成为湖泊富营养化的主导因子。

在底泥中的结合态磷(内源磷)，主要是以无机磷和有机磷的形式存在，这些不同形态的磷在其释放特性、生物有效性以及对水体富营养化的影响方面有着很大的差别。有机磷不易直接被藻类等水生植物吸收，只能在微生物的作用下，矿化分解为易被植物吸收的活性可溶性磷，并由固相转移到液相中，引起水体营养水平增加，其释放速率与微生物的活性密切相关。无机磷(IP)分为弱吸附态磷(NH₄Cl-P)、可还原态磷(Fe-P)、金属氧化物结合态磷(Al-P)、钙结合态磷(Ca-P)、残渣态磷(Res-P)。我国内源磷主要以无机态存在，一般占总磷的60％以上。其中钙磷、铝磷等是难释放态磷，对富营养化程度贡献较小；铁磷由于受氧化还原电位的影响，较不稳定；弱吸附态则最不稳定，随时与水体磷进行着交换。内源磷的释放主要来自于弱吸附态磷和铁磷的释放。弱吸附态磷易于溶解于沉积物间隙水中，可直接与水体交换。在绝大多数湖泊中，沉积物上覆水和间隙水之间有较大的浓度梯度，间隙水中磷浓度一般比上覆水高大约5至20倍，为磷的扩散驱动力，这种浓度梯度也导致了磷从沉积物中的释放，形成了通过沉积物-水界面向上至上覆水的扩散。

目前，用于降低内源性磷释放到水体中的方法主要是：利用沉水植物吸收磷生长的特性降低内源性磷的含量；或是使用常规絮凝剂稳定住内源性磷。但是，前者方法需要收割沉水植物，费时费力，且除磷效果不佳；后者用量大，稳定住磷又加入了不利于环境保护的成分。因此，亟需一种既环保、又能更好地控制内源磷释放到水体中的方法。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种控制浅水沉积物磷释放的生态-化学法。

本发明的另一目的在于提供所述控制浅水沉积物磷释放的生态-化学法的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种控制浅水沉积物磷释放的生态-化学法，是在待控制磷含量的水体中添加铁盐，并辅以在水体中种植沉水植物，利用沉水植物将底泥固着以及提供有氧环境，将磷和铁磷稳定控制在沉积物中。

所述的控制浅水沉积物磷释放的生态-化学法，优选包含如下具体步骤：通过检测待控制磷含量的水体中沉积物的无机磷和铁磷含量，按照一定的比例向水中加入铁盐，待水体中的絮凝反应停止，透明度得到提高时，往水体中种植沉水植物。

所述的待控制磷含量的水体包括池塘、浅水湖泊等，优选为浅水湖泊，浅水湖泊一般是指深度在6米以内的湖泊；更优选为无机磷：铁磷的摩尔比小于15的浅水湖泊。

所述的沉水植物优选为穗状狐尾藻。

所述的铁盐的加入量依据如下计算式确定：

Z∈(15∑X_i，15∑X_i+14∑Y_i)；Xi为弱吸附态磷的值，Yi为铁磷的值，i为深度，Z为铁盐的摩尔数。

所述的铁盐为三价铁盐，优选为氯化铁。

所述的穗状狐尾藻的种植时间优选为3月份～7月份完成；种植密度为5～50株/m²。

所述的检测的方法可为常规方法，优选采用SEDEX分级提取法分层提取湖泊沉积物的无机物磷和铁磷。

所述的用SEDEX分级提取法的具体步骤如下：打10cm沉积物柱；利用MgCl₂提取弱吸附态磷，得到Xi，i为深度；利用CBD(柠檬酸钠-碳酸氢钠-连二亚硫酸钠)提取铁磷，得到Yi，i为深度；每一级磷的提取进行反复提取到阈值，再继续下一级提取。

所述控制浅水沉积物磷释放的生态-化学法特别适合用于修复浅水湖泊生态环境。