沉积物中氮磷元素的形态分析与去除技术
辽河吉林省段干支流沉积物中氮和磷的形态与释放特征
（ 吉林大学 地下水资源与环境教育部重点实验室 ，
水资源与水环境吉林省重点实验室 ， 环 境与资源学院 ， 长春 １ ３ ０ ０ １ ２ ）
摘要 ：利用 化学提 取方 法测定 分析 辽 河吉林 省段 干支 流 沉 积物 中氮和 磷 的质 量 比及 形 态 ，并 在 实验 室条件 下模 拟研 究沉 积物 中氨 氮和可 溶性 磷酸 盐 的释 放 过程 ．结果 表 明：除杨 木水 库 与支流条 子 河的沉 积物 中总磷 和 总 氮质 量 比较高 （ １ ． ０ ９ ～３ ． ０ ０ ｇ ／ ｋ ｇ ） 外 ，其 他 干 支流 沉 积 物 中的 总磷 和 总氮质 量 比均较低 （ ０ ． ２ ５ ～０ ． ７ ０ ｇ ／ ｋ ｇ ） ；氨 氮 的质 量 比在杨 木 水 库 中下游 的沉 积
Ｉ ｔ ｓ Ｍａ ｉ ｎ Ｔｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ａ ｒ ｉ ｅ ｓ ｉ ｎ Ｊ ｉ ｌ ｉ ｎ Ｐｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｅ
ＣＨ ＥＮ Ｈｕｉ — ｌ ｉ ｎ，ＨＵ Ａ Ｘｉ ｕ — ｙｉ ，ＣＨ ＥＮ Ｓｉ ，ＸＵ Ｅ Ｈｏ ｎｇ — ｈ ａ ｉ ，ＺＨ ＡＮＧ Ｘｉ ａ ｏ — ｎ ａ ｎ， ＤＯＮＧ Ｄｅ — ｍｉ ｎｇ，ＬＩ ＡＮＧ Ｄａ — ｐ ｅ ｎ ｇ，ＧＵ Ｏ Ｚｈｉ — ｙ ｏｎ ｇ （ Ｋｅ ｙ Ｌａ ｂ ｏ ｆ Ｇｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ｗａ ｔ ｅ ｒ Ｒｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｅｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｍｉ ｎ ｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｅｄｕ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， Ｋｅ ｙ Ｌａ ｂ ｏ ｆ Ｗａ ｔ ｅ ｒ Ｒｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ａｑ ｕ ａ ｔ ｉ ｃ Ｅｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｊ ｉ ｌ ｉ ｎ Ｐｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｅ， Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｅｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ Ｒｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ，Ｊ ｉ ｌ ｉ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ，Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｃ ｈ ｕ ｎ １ ３ ０ ０ １ ２，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
氮磷的处理方式
氮磷的處理方式
氮磷的處理方式主要有以下幾種：
1. 分解處理：將含氮磷的有機物分解為無機物，例如使用生物處理方法，如厭氧消化或好氧生物處理等，可以將有機廢水中的氮和磷轉化為氨氮和磷酸鹽等無機形態。
2. 吸附處理：利用吸附劑吸附含氮磷的物質，例如使用活性炭、離子交換劑或沸石等吸附劑，可以將含氮磷的物質從水中去除。
3. 沉澱處理：通過調節水體pH值、添加化學沉澱劑等方式，
使水中的氮磷形成沉澱物沉降下來，例如添加氫氧化鈣、聚合氯化鋁等沉澱劑，可以將水中的氮磷去除。
4. 復肥利用：將含氮磷的廢水中的氮磷以肥料形式回收利用，例如通過生物處理將廢水中的氮磷轉化為固定氮和有效磷，然後用於農田或植物生長。
需要注意的是，不同的廢水處理方式適用於不同的情況，具體的處理方法需根據廢水中氮磷的濃度、特性和排放標準來確定。
同時，在處理氮磷廢水時，需要考慮到經濟性、環境友好性和可持續性等因素，選擇適合的處理方式。
富营养化湖泊沉积物磷原位控制技术
富营养化湖泊沉积物磷原位控制技术1. 富营养化湖泊问题富营养化湖泊是指湖泊中富含大量营养物质，特别是磷和氮物质，这些物质会导致湖泊水体变得浑浊、富营养化程度加剧。
其中，磷是引起富营养化的主要因素之一。
富营养化湖泊水质的恶化会导致水体富营养化、蓝藻大量繁殖、水体缺氧等问题，对水生态环境产生严重影响。
2. 沉积物磷原位控制技术针对富营养化湖泊中的沉积物磷问题，科研人员提出了沉积物磷原位控制技术。
该技术主要通过改变湖泊中沉积物内磷素的形态和有效性，达到控制湖泊中磷素迁移和释放的目的。
这种技术在治理富营养化湖泊中的沉积物磷问题方面具有较好的应用前景。
3. 基本原理沉积物磷原位控制技术的基本原理是通过改变湖泊沉积物中磷的形态，将容易被水体吸收的无机磷转化为难以迁移的有机磷，或者将磷固定在沉积物中，减少其在水体中的释放。
这样可以有效控制湖泊中磷的循环和释放，从而改善湖泊的水质。
4. 技术手段在实际应用中，沉积物磷原位控制技术可以采用多种手段，例如生物修复技术、化学沉淀技术、微生物降解技术等。
这些手段可以有针对性地改变沉积物中磷的形态，达到控制磷释放的目的。
结合湖泊的实际情况，选择合适的技术手段进行应用，可以取得更好的效果。
5. 个人观点和理解就我个人而言，我认为沉积物磷原位控制技术是一种有效的手段，可以在一定程度上解决富营养化湖泊中的沉积物磷问题。
然而，该技术在实际应用中还存在一些挑战，例如技术成本高、操作复杂等问题，需要进一步研究和改进。
结合其他治理手段，如水体循环调控、生态修复等，可以更全面地解决富营养化湖泊问题。
总结回顾沉积物磷原位控制技术是一种针对富营养化湖泊中的沉积物磷问题提出的有效技术手段。
通过改变沉积物中磷的形态和有效性，可以有效控制湖泊中磷的释放，改善水质环境。
然而，该技术在实际应用中仍需进一步研究和改进，以解决存在的挑战。
结合其他治理手段，可以更全面地解决富营养化湖泊问题，达到水质保护和生态恢复的目标。
毕业设计(论文)-大河口水库表层沉积物氮、磷分布特征及释放规律分析
学院水利与土木建筑工程学院
论文题目大河口水库表层沉积物氮、磷分布特征及释放规律分析
学生姓名学号
专业环境工程年级12级
指导教职称实验师、教授
内蒙古农业大学教务处制
2016年6月
摘要
本文以位于内蒙古锡林郭勒盟多伦县境内的沙源区水库-大河口水库表层沉积物为研究对象，采用野外采样，室内实验分析的方法对大河口水库表层沉积物氮、磷的时空分布特征以及同期上覆水体的富营养化状态进行了分析；并通过室内模拟实验，探讨了当环境因子（pH值、DO、温度）变化时内源营养盐释放对上覆水体水质的影响。
研究的意义
大河口水库是国内高原干旱区比较典型的蓄水抗洪型水库，也是当地生活、工业污废水的排放渠道，其下游滦河更是天津地区的生活饮用水来源之一。并且也是国家级4A旅游景区。当下，大河口水库因为人为污染被取消了4A级景区，环境日渐恶化，水库水体不堪承受整个地区的污水接纳工作，富营养化情况日益严重，必须引起社会各界的关注，对其进行相应的管理、整治与修复工作。水库中底泥沉积物是湖泊营养盐的重要载体，就算是鱼塘养鱼，也要定期挖取塘泥方可持续进行水产养殖，可想而知其重要性。国内已经有很多学者对太湖，东湖等湖泊的沉积物污染进行了研究与分析，而对于我国北方的寒旱区湖泊研究寥寥无几。
The results show:(1) large estuarine reservoir surface sediment types and sandy loam, followed by a silty loam, loamy sand; overlying water body overall national Grade III standards; and slight overall reservoir lakes (reservoirs) rich eutrophication.(2) of TN and TP in surface sediments seasonal distribution of content presented low winter spring, summer and autumn higher levels, the spatial distribution, the reservoir is higher than the concentration in the northwest southeast of spatial concentration distribution; nitrogen and phosphorus ratio of 1: 1.53, the ratio is small, indicating a lower degree of rich reservoir of the camp.(3) The higher the temperature of the reservoir sediment, pH value, the more significant the higher the weak acid and dissolved oxygen content, its N, P release strength is stronger.The study of governance, restoration, protection and management of future large estuary reservoir provides data support, but also for the community to provide a surface sediments Cold and Arid Regions Research highland lakes and reservoirs to some data and experience.
沉积物中磷的形态分析方法研究现状
第50卷第1期2021年1月辽宁化工Liaoning Chemical IndustryVol.50,No.1January,2021沉积物中磷的形态分析方法研究现状檀建国■,郭凤锐2（1.邯郸市环境保护研究所.河北邯郸056002; 2.河北润和环境科技有限公司.河北邯郸056008）摘要：环境中磷的赋存状态决定了其在环境中的迁移和转化，对环境磷的形态进行分离提取极为重要。
对近年来沉积物中磷的形态分析方法研究进行了总结.对现存的问题进行了探讨，并对今后环境中磷形态分析方法的发展进行了展望：关键词：沉积物；磷；赋存形态中图分类号：XI32文献标识码：A文章编号：1004-0935（2021）01-0058-02地球系统中主要的营养元素是：C、N、P、Si、Ca等元素，其中磷（P）是水环境中动植物的重要生源要素,大量的输入到水层会产生水体富营养化、赤潮、蓝藻、水华等重大生态环境问题。
当磷质量浓度超过20mg-L'1的水体可导致水体富营养化，造成水葫芦、蓝藻等大量繁殖，死后分解成会使水体产生霉臭味的微生物，影响到鱼类、贝类等水生动物、植物、微生物的生长叭不仅仅这些，在近些年来磷的生物地球化学循环和作用，已经成为与全球变化的系列国内外重大研究合作计划的主要内容。
通过一系列的大量研究发现，水环境是一个重要的磷营养集成库，磷的生物有效性与总量的关系不是很大，而与磷形态有密切的关系.其赋存形态和其分析测定对研究其环境生态效应、生物地球化学作用有着很重要的作用。
到目前关于磷的赋存形态分类和其提取方法各有优缺点，因此建立水环境、固体和土壤样品中快速、准确的磷形态分析方法，具有重要的现实意义曰。
1沉积物磷的分级提取方法根据各种形态性质，可将不同形态磷的提取方法综合成几大类型：活性磷（一）（松结合态磷、可交换态磷、不稳态磷、弱吸附性态磷）、活性磷（二）（铝结合态磷、铁结合态磷）、有机磷、相对稳态磷，从而来改善不同的方法、不同的研究对象在沉积物磷形态分析上缺乏可比性现状。
海河干流沉积物氮磷钾含量及其赋存形态研究
养化问题比较严重ꎮ 目前ꎬ国内对河流、湖泊和水库
等水体沉积物中 Ｎ、Ｐ 的形态分析和释放机理的研
究较多ꎬ磷形态分析多采用七步连续提取法ꎬ氮形态
分析多采用 ＫＣｌ 浸提 － 蒸馏法测定 ＮＨ４＋ － Ｎ 和酚
(１. Ｔｉａｎｊｉｎ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬ Ｔｉａｎｊｉｎ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｔｉａｎｊｉｎ ３００３８７ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ
２. Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｕｒｂａｎ ａｎｄ Ｒｅｇｉｏｎａｌ Ｅｃｏｌｏｇｙꎬ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｅｃｏ － Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅꎬ
Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ Ｂｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｎｉｔｒｏｇｅｎꎬ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ
ａｎｄ Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ Ｓｐｅｃｉｅｓ ｉｎ Ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ ｆｒｏｍ Ｈａｉｈｅ Ｒｉｖｅｒ
Ｓｏｎｇ Ｑｉｕｙａｎｇ１ ꎬ Ｑｉｎ Ｒｅｎｊｉｅ１ ꎬ Ｌｕｏ Ｗｅｉ２ ꎬ Ｗｕ Ｇｕａｎｇｈｏｎｇ１第 ４４ 卷第 ຫໍສະໝຸດ １ 期２０１９ 年 １１ 月
环境科学与管理
ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ
Ｖｏｌ ４４ Ｎｏ １１
Ｎｏｖ. ２０１９
文章编号:１６７４ － ６１３９(２０１９)１１ － ００７２ － ０５
海河干流沉积物氮磷钾含量及其赋存形态研究
宋秋阳１ ꎬ秦人洁１ ꎬ罗维２ ꎬ吴光红１
ａｎｄ ｂｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ ａｎｄ ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｏｔａｌ ｎｉｔｒｏｇｅｎ( ＴＮ) ａｎｄ ｔｏｔａｌ
沉积物中磷的化学提取分析方法
柠檬酸钠
在室温进行 以避
各种连续提取法的异同
等 年提出的被广 泛应用的 步连续提取法 对于分 析钙质沉积物中 ° 的形态是一有 效的技术 然而在对结果特别是
≤2 °和 2° 进行解释时必
免形成硫化铁 如中性 ≤ ⁄ 提取液 中温度升高时形成高价铁类似相 水铁矿
∗ ε
年的
≤ 代替
步形 态
而大多数方法选择在 该法成功地将软体
° 分析方法比较
年的有机 后者灰化后溶解
等 与以往
× 和 ≥
年的 等
步提取法 年及许多在 用≤2 和 较
年的
步提取法 步连
此基础上改进的方法相比
2 ∞⁄× 代 替
了部分无机 ° 而前者在 ∗ 步提 取过程中部分有机 ° 被提取出 来∀
°
实际上是选择性提取法与
续提取法的总和 是在对 种提取 方法分析的基础上提出的 实际上 也是对 等 年 步提取
分 析方法 较 以 前 方 法 有 所 改 进
≤ 使部分 ≤
动物壳表面水合 ƒ 氧化物膜结合
° 与壳的矿物相 ° 或壳的有机介质
结合 ° 分开
2°
该方法不包括
≤ 淋洗
结合 ° 溶解 各步间用 ≤ 洗 涤以克服 ° 的再吸附 ∀提取第 步 若元素 ≥ 不沉淀或加入试剂后形 成沉淀 钼兰络合物需用 己醇 和 异丙醇混合物萃取 于 测定 ∀ 等根据 等 年和 ∏ 年修改的 方法适用于碳酸盐沙质沉积物 ≈ ∀
∂ ∞
须注意 ∀ 该法对于较软的矿物 如 银星石和磷灰石可提取总 ° 的 和 而对于硬矿物 如磷 铝石和纤磷钙铝石 仅可提取 的 ×° 不溶部分以残渣的形 式存在 ∀
∗
各提取相间用
水域沉积物氮磷赋存形态和分布的研究进展
挥着营养源的作用， 不断向上覆水释放营养盐， 对水 体富营养化具有重要的贡献（ 岳维忠等， ２ ０ ０ ３ ） 。一 般来说， 水体中的氮磷进入底质都是要经过“ 沉 降—降解—堆积” 的 ３个阶段， 自上而下呈现逐渐 变小的趋势。但是由于各个地方物质来源组成、 水 动力环境、 生物化学条件及生物种群等不同， 使其含 量在垂直分布变化上产生波动， 从而反映出不同区 域环境的不同变化。沉积物氮磷主要来源于水体中 颗粒有机物的沉降积累（ Ｒ ｅ ｎｅ ｔ ａ ｌ ， ２ ０ １ ０ ） 。以人工 养殖系统为例， 饵料、 肥料输入及其有限的利用率导 致水体和底质氮磷积累较为明显。据报道， 人工投 ９ ％ 转 化 为 体 内 氮， 大部分 饵输入虾池的氮仅 有 １ （ ６ ２ ％～ ６ ８ ％） 积累到底质中， ８ ％～ １ ２ ％ 以悬浮物 颗粒氮、 溶解态有机氮和无机氮的形式存在水体中 （ 杨逸萍等， １ ９ ９ ０ ） 。Ｆ ｕ ｎ ｇ ｅ Ｓ ｍ ｉ ｔ ｈ 等曾对精养虾池中 的物质平衡做过研究， 发现在养殖过程中只有 １ ０ ％ 的氮和 ７ ％的磷被利用， 其他都以各种形式进入环 境中， 大部分沉积下来。水域系统中未被动物利用 水体浮游植物和 的氮磷营养盐主要分为 ３个去处： 藻类吸收利用、 排放到外环境中和水域自身底质积 累。水体氮磷营养盐含量过高易引发自身及外部水 域的富营养化， 严重时导致赤潮或水华频发。很多 研究早已证明外源输入的氮磷污染是导致水体富营 养化的主要原因。如泰国 Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ 湾氮含量被证明与 养殖面积呈正相关关系， 渤海湾养殖场附近水域活 性磷含量高出近海 ９ ０ ０倍（ 周小壮等， ２ ０ ０ ４ ） ， 都是 受到养殖业的排放污染。而底质积累也被证实会作 为内源污染重新释放到水体中， 造成二次污染。 １ ． １ 氮形态 沉积物氮形态可分为有机态和无机态。 有机氮含量一般能占到 ７ ０ ％～ ９ ０ ％， 主要是蛋 白质、 核酸、 氨基酸和腐殖质 ４类， 大部分是腐殖质， 以颗粒有机氮的形式进入沉积物。有机氮必须经过 底质微生物转化成为无机态氮才能被水生生物利 用。各种含氮有机物的分解随其分子结构的不同和 环境条件的不同差异很大。在被物理作用转运， 化 学作用转化和被埋入沉积物之前， 每个氮原子通过 各种各样的生物地质化学形态循环着， 但大部分颗 粒氮最终会被矿化。 Ｎ Ｈ Ｎ作为有机氮矿化产物 有 ３个可能的出路： 一是扩散到上覆水中刺激藻类 的生产， 二是在硝化细菌的作用下转化为硝酸态氮， 从而有可能发生反硝化作用， 转化为不能被大多数 藻类 直 接 利 用 的 Ｎ ， 三是进入沉积物的无机氮 ２ Ｎ Ｈ Ｎ库中（ 常杰， ２ ０ ０ ６ ； 侯立军等， ２ ０ ０ ７ ） 。因此，
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沉积物中氮磷元素的形态分析与去除技术
近年来，国内外的许多水体中都出现了氮磷污染问题。
因为氮磷元素是植物生
长的必需元素，而过多的氮磷元素则会造成水体富营养化、细菌滋生、藻类水华等现象，不仅让水体变得混浊臭臭的，还会对水生生物造成极大的危害。
为了避免水体受到氮磷污染，许多科学家和研究人员投入了大量的研究力量，在沉积物中的氮磷元素形态分析与去除技术方面进行了深入探索。
首先，我们来谈一谈沉积物中氮磷元素存在的形态。
氮和磷元素在水体中主要
以有机形态（如蛋白质、核酸等）和无机形态（如硝酸盐、亚硝酸盐等）存在。
其中，无机氮和无机磷在水体中的占比较大，而有机氮和有机磷则主要存在于沉积物中。
在沉积物中，氮磷元素的形态主要有三种类型：可交换态、还原态和稳定态。
可交换态是指氮磷元素与沉积物颗粒表面吸附作用较弱，可以与外界环境交换
的形态。
可交换态氮主要存在于铵态和硝态两种形式。
当外界环境中含有丰富的氮源时，可交换态氮会迅速释放到水体中，使水质变得混浊浑浊。
有时，这种现象甚至会引起藻类的大量繁殖，从而形成水华。
可交换态磷主要存在于磷酸盐的形式，它与水体中其他物质相比，较容易被吸附到颗粒表面上。
还原态是指氮磷元素处于低价态或还原化合物中的形态。
它们与可交换态相比，吸附能力更强，难以被外界环境所影响。
还原态氮主要以氨态和有机氮的形式存在。
由于还原态氮并不容易被微生物降解，因此难以转化为其他形态，对水体污染的影响也非常大。
还原态磷则主要以微生物耗氧作用产生的铁锰磷酸盐形式存在。
稳定态是指氮磷元素与沉积物颗粒结合较为牢固的形态。
它们与可交换态和还
原态相比，吸附能力更强，难以被外界环境所影响。
稳定态氮主要以有机氮的形式存在，在水体中很难转化为其他形态。
稳定态磷则主要以钙磷酸盐的形式存在，其释放速度较慢，对水体污染的影响也相对较小。
了解了沉积物中氮磷元素的形态，我们接下来可以探讨一下如何去除其中的污
染物。
这方面的技术也是比较多的，常用的方法主要有化学还原法、生物还原法、吸附法和沉淀法等。
化学还原法主要是通过还原剂将沉积物中的氮磷元素还原成可交换态形式，然
后通过沉淀或吸附的方式将其去除。
这种方法需要借助一定的化学药品，成本较高，操作也相对复杂，但已被广泛用于工业和城市污水处理中。
生物还原法则是利用微生物的代谢作用将沉积物中的还原态氮还原为氨态氮或
氮气等无害物质，从而达到去除氮磷污染的目的。
这种方法工艺流程简单，成本较低，操作也比较方便，已被广泛应用于农村污水处理和生态修复。
吸附法则是通过添加适量吸附剂，将可交换态氮磷元素吸附在表面上，从而达
到去除的目的。
这种方法成本低，操作也简单，但吸附剂和反应产物的处理比较困难，对环境污染风险较大。
沉淀法是利用物理特性，通过添加沉淀剂将沉积物中的氮磷元素转化为可沉淀
的形式，然后从水中去除。
这种方法成本较低，已被广泛应用于城市污水处理和农村集中式污水处理中。
综上所述，沉积物中氮磷元素的形态分析与去除技术已成为当前环境保护的研
究热点之一。
不同的方法各有优缺点，应根据具体情况选择合适的技术手段，以达到最大的环境保护效益。
同时，还需要加强对水体污染的源头控制，从而减轻环境保护和修复的压力，确保水体的健康和安全。