藻源性湖泛不同风险的材料预防与控制机制研究

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藻源性湖泛(湖泛)是富营养化湖泊中由于藻类等大量堆积、死亡分解而诱发的湖泊水体发黑发臭的污染现象。湖泛发生后,水体氧化还原电位迅速下降,水体中氨氮、磷酸根和含硫嗅味物质浓度剧增,并伴随着水生生物大量死亡。湖泛的发生严重影响到人类的感官和饮用水安全。  目前,针对湖泛的控制技术主要有沉积物疏浚、蓝藻打捞及机械曝气等方式,但专门针对湖泛的应急处理措施不多见。根据藻源性湖泛发生过程中沉积物与水体所处的不同状态,可将湖泛发生风险定义为无险态、有险态、即发态与已发态四个等级。本文采用投加高性能去除材料的方法,针对湖泛的不同风险等级进行预控和处理,以期取得迅速降低湖泛污染物浓度,达到应急消除湖泛的目的。研究结果表明:  (1)不同类型的处理材料对湖泛嗅味物质的去除效率有明显差异。粘土对典型湖泛嗅味物质二甲基三硫的吸附去除效率要弱于生物炭质和高铁酸钾氧化剂。生物炭质吸附剂对嗅味物质有优异的吸附性能;高铁酸钾对嗅味物质的氧化去除效果要优于高锰酸钾和过氧化钙氧化剂。  (2)针对湖泛有险态,使用当地黄土和细沙进行薄层覆盖技术进行预控。结果表明:薄层覆盖有效的抑制了湖泛黑臭的发生。薄层覆盖通过提高表层沉积物的氧化还原电位,抑制水体DO、Eh的降低;并通过抑制沉积物-水之间的物质交换速率,从而降低上覆水中的氮磷浓度、藻类死亡分解速率和水体中典嗅味物质浓度,最终抑制湖泛黑臭的发生。  (3)天然黄土、絮凝黄土及含高铁酸钾的复合除泛材料均能有效抑制水体的发黑,但黄土和絮凝黄土等材料对嗅味物质的去除不佳。而含高铁的复合除泛材料通过在短期内迅速提高Eh,能够破坏致黑物质与致臭物质的形成环境,同时絮凝沉降颗粒物,从而起到有效抑制即发态向已发态的转化风险的目的。  (4)含高铁酸钾的复合除泛材料具有良好的同步絮凝和氧化性能,能够有效的对湖泛已发态进行应急消除。在材料投加30分钟后,水体氧化还原电位迅速升高,同时水体中的亚铁、典型嗅味物质浓度得到有效的抑制,水环境质量得到迅速改善。  (5)以河蚬为模式动物的急性毒性实验表明:在能够有效抑制湖泛的浓度范围内,材料不会造成河蚬的死亡。从河蚬鳃组织的扫描电镜结果看,由于河蚬鳃组织对颗粒物的过滤作用,因此也不会对其消化道等内部组织造成机械性损伤。因此在合适的投加范围内,复合除泛材料不会对底栖生物造成生态风险。
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