（环境科学与工程专业论文）湖泊环境中营养元素磷、铁赋存及吸附机理研究.pdf

中国科学技术大学学位论文原创性声明 本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成 果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写 过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确 的说明。 作者签名： 签字日期：。盘业：= ! ! ：二 中国科学技术大学学位论文授权使用声明 作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥 有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交 论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入中国学 位论文全文数据库等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 口公开口保密( 年) 作者签名： 签字日期： 导师签名 、 签字日期 中国科学技术大学伤士亏位论支湖泊环境中营养元素( 磷、铁) 赋存及吸附机理研究 摘要 湖泊富营养化是当今国际重大水环境问题之一，研究湖泊水环境中营养元素形 态是深入了解湖泊富营养化发生机制的主要手段，探索富营养化水体磷去除技术是进 行富营养化湖泊磷污染控制与水体修复的新途径。本文以富营养化湖泊水环境中的营 养元素磷、铁为研究对象，结合环境科学、材料化学、环境化学和分析化学等理论与 评价方法，利用多种测试表征手段和化学分析方法，对富营养化水环境介质中磷元素 赋存与吸附机理、痕量游离态f e ( m ) 分析方法和磷污染控制进行t g j 新性研究。通过 研究得出： ( 1 ) 以我国典型富营养化湖泊一滇池为例，采用液体与固体”p 核磁共振技术相 结合的方法，研究了蓝藻、悬浮物和沉积物等水环境介质中有机磷和无机磷形态特征 及含量分布；分析了影响无机磷形态准确判定的主要因素；通过对两种核磁共振技术 的对比研究，揭示了我国典型富营养化湖泊水环境介质中磷的真实赋存形态，并深入 探讨了多聚磷酸盐这一缺乏充分研究的特殊无机磷形态在典型富营养化湖泊中的生 物地球化学循环过程；( 2 ) 提出了溶解有机质存在时磷在富营养化湖泊沉积物水界 面上的作用机制：低磷浓度下加入f a ，以磷酸根与f a 竞争吸附效应为主导，会显著 降低沉积物n a p 和e p c o 值：高磷浓度下f a 的存在则可能以在沉积物表面形成更多 磷酸根吸附位点为主导，促进沉积物对磷的吸附；( 3 ) 利用溶胶凝胶法制备了双模 板f e ( i i i ) e j 迹吸附材料，分析了影响其对f e ( i i i ) 选择分离、富集的主要因素；揭示了 材料对水环境中游离态f e ( i i i ) 的选择吸附机制；建立了一种高选择性水体中痕量游离 态f e ( i i i ) 钡j j 定新方法。( 4 ) 以硅藻土为载体，氧化镁为改性剂制备了环境友好型新型 镁基磷吸附材料( m o d ) ；研究了磷在m o d 上吸附行为及规律；分析了吸附过程的 热力学和动力学特征；利用材料吸附磷前后波谱学的表征，揭示了表面络合和静电吸 附为主导的吸附机理；基于m o d 可以高效的去除富营养湖泊水体中的t p 和s r p ， 形成了一种富营养化湖泊磷污染控制和湖泊水体修复新技术。 关键词：富营养化；湖泊；磷；铁；赋存；吸附；机理 a b s t r a c te u t r o p h i c a t i o ni so n eo ft h em a jo rp o l l u t i o np r o b l e m sf o rm a n yf r e s h w a t e rl a k e sa n dc a ns i g n i f i c a n t l yi m p a i rw a t e ru s e ，e s p e c i a l l yi nl a k e sf r o mt h ey a n g t z ed e l t aa n dt h es o u t h w e s t e r np l a t e a ui nc h i n a i ti se s s e n t i a lt os t u d yt h es p e c i e so fn u t r i e n te l e m e n t si nl a k ee c o s y s t e m sa n dt h ee f f e c to fd i s s o l v e do r g a n i cm a t t e r ( d o s ) o nt h ef a t ea n dt r a n s p o r to fp h o s p h o r u sb e t w e e ns e d i m e n t w a t e ri n t e r f a c ei so n eo ft h ek e ye l e m e n t sf o rf u r t h e ru n d e r s t a n d i n gt h em e c h a n i s mo fe u t r o p h i c a t i o n r e s t o r a t i o no ft h e s ee u t r o p h i cl a k e ss h o u l df u n d a m e n t a l l yb em a n a g e db yr e d u c i n gt h ep h o s p h o r u s i nt h i sr e s e a r c h ，t h ef u n d a m e n t a lo b je c t i v ew a st o o ) i n v e s t i g a t et h es p e c i e s ，d i s t r i b u t i o n sa n dt r a n s p o r to fi n o r g a n i ca n do r g a n i cp h o s p h o r u si ne c o s y s t e m so fl a k ed i a n c h ib ys o l i da n ds o l u t i o n31 pn u c l e a rm a g n e t i cr e s o n a n c es p e c t r o s c o p y ；( 2 ) s t u d yt h es o r p t i o nb e h a v i o ro fp h o s p h o r u sw i t ha n dw i t h o u tf ao ns u r f a c es e d i m e n to fl a k ed i a n c h i ( 3 ) p r e p a r e das e l e c t i v ef e ( i i i ) i m p r i n ts o r b e n tf o rd i s s o l v e df e ( i i i ) s e p a r a t i o na n dp r e c o n c e n t r a t i o nf r o mn a t u r a lw a t e rs a m p l e s ；a n d ( 4 ) p r e p a r e da ne f f e c t i v ea n de n v i r o n m e n t a l l ys a f ep h o s p h o r u sa d s o r b e n tf o rp h o s p h o r u sc o n t r o li ne u t r o p h i cl a k e s t h em a j o rr e s e a r c ha c h i e v e m e n t sa r es u m m a r i z e da sf o l l o w s( 1 ) s e v e r a lps p e c i e s ，i n c l u d i n go r t h o p h o s p h a t e ，o r t h o p h o s p h a t em o n o e s t e r s ，p h o s p h o l i p i d s ，d n a ，p y r o p h o s p h a t ew e r ed e t e c t e db ys o l u t i o n3 1 pn m r r e s u l t ss h o wt h a tpi nt h ee x t r a c t sw a sd o m i n a t e db yi n o r g a n i co r t h o p h o s p h a t ew i t hs m a l la m o u n t so fp y r o p h o s p h a t ew h i c hm a yb ep a r t i a l l yo fb i o g e n e t i c t h ef o r m so fo r g a n i cpc o m p o u n d si nb l u ea l g a e ，s u s p e n d e dm a t t e ra n ds u r f a c es e d i m e n t sa r eg e n e r a l l ys i m i l a r r e s u l t si n d i c a t et h a to r t h o p h o s p h a t em o n o e s t e r sd o m i n a t et h eo r g a n i cpp o o li na l ls a m p l e s ，f o l l o w e db yo r t h o p h o s p h a t ed i e s t e r sw h i c hh i g h l yd e g r a d a b l ei nd i a n c h il a k ew a t e r s s o l i ds t a t e31 pn m rs p e c t r o s c o p yr e v e a l e dt h a tp o l y p h o s p h a t ew a sa ni m p o r t a n ti n o r g a n i cps p e c i e ss h o u l db er e c o n s i d e r e di nl a k ed i a n c h ipc y c l i n g s u s p e n d e dm a t t e ra n ds u r f a c es e d i m e n tc o n t a i n e dm o r ec aa n dm gs p e c i e so fi n o r g a n i ca n do r g a n i crt h e s er e s u l t sa l s oi n d i c a t ei i a b s t r a c tt 蛔t u s i n g + s o l i do rs o l u t i o nn m rt e c h n o l o g yo n l ym a ym i s l e a d i n go u ru n d e r s t a n d i n ga b o u ti n o r g a n i ca n do r g a n i cpf o r m sc y c l i r i gi nl a k ew a t e r s( 2 ) e f f e c t so fd o me x t r a c t e df o r ms o i lo np h o s p h o r u ss o r p t i o nb e h a v i o rb e t w e e ns e d i m e n t w a t e ri n t e r f a c e sw e r es t u d i e dt h r o u g hs o r p t i o ne x p e r i m e n t t h er e s u l t si n d i c a t et h a td o md i dn o ts h o wm u c he f f e c to np h o s p h o r u ss o r p t i o nk i n e t i c s t h ec o n c e n t r a t i o no fn a t u r a la d s o r b e dp h o s p h o r u s 唧) a n de p c 0r e d u c e ds i g n i f i c a n t l yu p o na d d i t i o no ff aw i t hl o wp h o s p h o r u sc o n c e n t r a t i o n u n d e rh i g hc o n c e n t r a t i o nc o n d i t i o n s ，p h o s p h o r u ss o r p t i o nc a p a c i t yw a si n c r e a s e da b o u t4 0 w h e nf aw a sa d d e d p s e u d o s e c o n do r d e rk i n e t i ce q u a t i o na n dl a n g r n u i re q u a t i o na r em o r es u i t a b l et h a no t h e r st od e s c r i b et h es o r p t i o nb e h a v i o ro fp h o s p h o r u so nt h es u r f a c es e d i m e n to fl a k ed i a n c h i t h ee q u i l i b r i u mc o n s t a n tk ow a si n c r e a s e da n dt h eag 。v a l u e sw e r ed e c r e a s e di nt h es o r p t i o np r o c e s sb ya d d i n gf ai n d i c a t et h a tm u c hm o r ep h o s p h a t ea d s o r p t i o ns i t e sa tt h es u r f a c es e d i m e n to fl a k ed i a n c h is h o u l db ef o r m e d( 3 ) ad o u b l et e m p l a t ei m p r i n t e ds o r b e n tw i t hc h e l a t i n gd i a m i n e sw a sp r e p a r e db ys 0 1 g e lp r o c e s sf o rt h es e l e c t i v es e p a r a t i o na n de n r i c h m e n to ft r a c ef e ( i i i ) f r o mn a t u r a lw a t e rs a m p l e sp r i o rt oi t sd e t e r m i n a t i o nb yf a a s c o m p a r e dw i t ht h ec t a bi m p r i n t e ds o r b e n t( c t a b - i m p ) a n dt h ef e ( i i i ) i m p r i n t e ds o r b e n t ( f e i m p ) ，t h ed o u b l et e m p l a t ei m p r i n t e ds o r b e n t ( f e - c t a b i m p ) h a dh i g h e rs e l e c t i v i t ya n da d s o r p t i o nc a p a c i t yf o rf e ( i i i ) t h es o r p t i o ni s o t h e r m so nt h ef e c t a b i m pc o n f o r m e dt ot h el a n g m u i re q u a t i o n ，a n dt h et h e o r e t i c a ls o r p t i o nc a p a c i t yw a s3 6 9 0 士3 1 6m g g f u r t h e r m o r e ，t h ef e c t a b i m pp o s s e s s e df a s ts o r p t i o nk i n e t i c sf o rf e ( i i i ) f r o ma q u e o u ss o l u t i o nw i t has a t u r a t i o nt i m eo fl e s st h a n5m i n ，a n dc o u l db eu s e dr e p e a t e d l y c o m b i n e dw i t hf a a s ，t h em e t h o dd e t e c t i o nl i m i tf o rf e ( i i i ) c o u l dr e a c ht h el e v e lo f0 2 6 n g m l t h i ss o r b e n th a sb e e ns u c c e s s f u l l ya p p l i e dt ot h es e p a r a t i o na n dd e t e r m i n a t i o no ft r a c ef e ( i i i ) i nr e f e r e n c em a t e r i a l s ，a r t i f i c i a ls e a w a t e r , f r e s hw a t e ra n dn e a r s h o r es e a w a t e rs a m p l e sw i t hs a t i s f a c t o r yr e s u l t s ( 4 ) an o v e lp h o s p h o r u sp ) a d s o r b e n t ，m a g n e s i u mo x i d e m o d i f i e dd i a t o m i t e ( m o d ) w a sd e v e l o p e da n dc h a r a c t e r i z e di nt h i ss t u d y t h em o dw a sm a d et h r o u g hs u r f a c em o d i f i c a t i o nt r e a t m e n t s ，i n c l u d i n gn a o ht r e a t m e n ta n dm a g n e s i u mh y d r o x i d ed e p o s i t i o ni i i 中国科学技术大学博士亏位论支湖泊环境中营养元素( 磷、铁) 赋存及吸附机理研究 o nr a wd i a t o m i t ea n ds u b s e q u e n t l yc a l c i n a t e di n a i ra t4 50 。c t h es p e c i f i cs u r f a c ea r e ao f 7 2 5 3m 2 gf o r t h em o d ，w h i c hi sa n113 一f o l di n c r e a s eo v e rt h er a wd i a t o m i t e ( o 6 4m 2 g ) t h es u r f a c em o d i f i c a t i o na l s oi n c r e a s e dt h ep o i n to fz e r oc h a r g ev a l u e st o9 6f o rt h em o d f r o m4 5f o r t h er a wd i a t o m i t e p h o s p h o r u sa d s o r p t i o nb e h a v i o ra n da d s o r p t i o nm e c h a n i s m o fm o dw e r ei n v e s t i g a t e di nt h er e s e a r c h b e c a u s eo fi n c r e a s e ds u r f a c ea r e aa n ds u r f a c e c h a r g e ，t h em a x i m u ma d s o r p t i o nc a p a c i t yo fm o d a tp h5 0w a si n c r e a s e df r o m4 5m g p go fr a wd i a t o m i t et o4 5 7 2m gp g p h o s p h o r u ss h o w e d t h eb e s ta f f i n i t yo fa d s o r p t i o n o n t om o da m o n gc o m m o na n i o n s x r da n d 31 pn m r s p e c t r ad e m o n s t r a t et h a tpi s a d s o r b e do nt h es u r f a c el a y e ro fm o d p h o s p h o r u sr e m o v a lf r o ml a k ew a t e rb ym o dw a s e x a m i n e d p h o s p h o r u sr e m o v a lf r o ml a k ew a t e rp r o c e e d e dp r i m a r i l yt h r o u g hpa d s o r p t i o n o n t ot h es u r f a c eo fm o d w h e nad o s eo fm o do f3 0 0m g lw a sa p p l i e dt ol a k ew a t e r ，a t o t a lp h o s p h o r u s ( t p ) r e m o v a le f f i c i e n c yo fa b o v e9 0 w a sa c h i e v e da n dar e s i d u a lt p c o n c e n t r a t i o nw a s1 5 0 “g lw h i c hf a l l sw i t h i nt h eo l i g o t r o p h i ct pr a n g e ( 3 0 1 7 7g g l ) k e y w o r d s ：e u t r o p h i c a t i o n ；l a k e ；p h o s p h o r u s ；i r o n ；o c c u r r e n c e ；a d s o r p t i o n ；m e c h a n i s m i v 中国科学技术大学俘士竿业论支湖泊环境中营养元素( 磷、铁) 赋存及吸附机理研究 目录 摘要i a b s t r a c t i i 第一章绪论1 1 1 研究背景1 1 2 磷形态研究3 1 2 1 磷形态的化学逐级提取4 1 2 2 磷形态的现代分析方法6 1 3 铁形态研究1 3 1 3 1 分子光谱分析技术1 5 1 3 2 原子光谱分析技术1 6 1 3 3 溶出伏安分析技术1 7 1 4 磷污染控制技术研究1 7 1 4 1 化学沉淀法1 8 1 4 2 吸附法1 9 1 4 3 生物法1 9 1 5 研究目标与研究内容2 0 1 5 1 研究目标2 0 1 5 2 研究内容2 1 1 6 主要工作量2 2 第二章滇池水环境介质中磷形态的核磁共振波谱研究2 3 2 1 引百2 3 2 2 研究区域概况2 5 2 3 样品采集与预处理2 5 2 4 实验方法2 8 2 4 1 样品基本物理化学参数的测定2 8 2 4 2 样品中磷的提取及比色法测定一2 8 2 4 1 3 液体3 1 p 核磁共振波谱2 9 2 4 4 固体3 1 p 核磁共振波谱2 9 2 5 结果与讨论2 9 2 5 1 样品的基本物理化学特征2 9 2 5 2n a o h - e d t a 提取液的液体3 1 p 核磁共振波谱分析3 2 2 5 3 固体3 1 p 核磁共振波谱分析4 1 2 5 4 滇池水环境介质的液体和固体引p 核磁共振比较分析4 7 2 5 5 滇池水环境介质中聚磷酸盐的生物地球化学循环4 7 2 6 小结4 9 v 目录1l “第三章富营养化湖泊沉积物对磷的吸附机制d o m 的作用5 03 1 引言5 03 2 样品采集与分析5 03 3 实验方法与数据分析5 13 3 1 初始磷浓度的影响及数据拟合5 13 3 2 吸附时间的影响及数据拟合一5 33 3 3 热力学参数的计算5 43 4 结果与讨论，5 53 4 1f a 对沉积物e p c o 和n a p 的影响5 53 4 2f a 作用下的吸附动力学5 63 4 3f a 作用下的吸附等温线6 13 4 4f a 对吸附热力学的影响6 63 5 小结6 8第四章双模板f e ( i i i ) e p 迹吸附材料对环境水体中游离态铁的吸附机理研究6 94 1 引言6 94 2 实验方法与数据分析7 04 2 1 双模板印迹吸附材料的制备7 04 2 2p h 和时间的影响7 14 2 3 表面电荷的测定7 14 2 4f e ( i i i ) 初始浓度的影响及数据拟合7 l4 2 5 吸附选择性及数据分析7 24 2 6 可重复使用性能研究7 24 2 7 水样制备及预处理7 34 3 结果与讨论7 34 3 1 双模板印迹吸附剂的制各一7 34 3 2 吸附剂的表面形貌和红外光谱分析7 44 3 3 比表面积与平均孔径7 64 3 4 元素分析7 74 3 5 溶液酸度和材料零电荷点对吸附性能的影响7 74 3 6f e ( i i i ) 离子吸附动力学分析8 04 3 7 吸附选择性8 14 3 8 吸附容量和吸附等温线8 14 3 9f e c t a b i m p 印迹吸附材料的再生性能8 44 3 1 0 干扰实验8 54 3 1 1 分析性能8 54 3 1 2 水样分析8 64 3 1 3 与其他f e ( i i i ) 吸附材料的比较8 74 4 小结一8 8v i 中国科学技术大学防士毕业论支湖泊环境中营养元素( 磷、铁) 赋存及吸附机理研究 i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i il i * i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i 第五章镁基硅藻土吸附剂的制备及其对水中磷的去除8 9 5 1 引言8 9 5 2 实验方法9 l 5 2 1 镁基硅藻土吸附剂的制备9 1 5 2 2p h 对吸附性能的影响9 1 5 2 - 3 表面电荷测定9 1 5 2 4 时间对吸附性能的影响9 1 5 2 5 磷初始浓度对吸附i 生能的影响9 1 5 2 6 富营养化水体中磷的去除研究9 2 5 3 结果与讨论9 2 5 3 1 吸附剂的制备与表征9 2 5 3 2 溶液酸度对磷吸附的影响9 5 5 3 3 磷吸附动力学分析9 8 5 3 4 等温线吸附数据拟合与分析1 0 0 5 _ 3 5 吸附热力学参数计算及分析1 0 3 5 3 6 共存阴离子的影响1 0 4 5 3 7 吸附机理1 0 5 5 3 8 和其他除磷吸附剂的比较1 0 7 5 3 9 富营养化水体中磷的去除1 0 8 5 4 小结1 1l 第六章结论1 1 2 6 1 主要研究成果1 1 2 6 1 1 滇池水环境介质中磷形态的核磁共振波谱研究1 1 2 6 1 2 富营养化湖泊沉积物对磷的吸附机制d o m 的作用1 1 3 6 1 3 双模板f e ( i i i ) s p 删材料对环境水体中游离态铁的吸附机理研究1 1 4 6 1 4 镁基硅藻土吸附剂的制备及其对水中磷的去除1 1 4 6 2 主要创新点1 1 5 参考文献1 1 7 附录1 4 7 致谢1 5 5 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果1 5 6 v i i 中国科学技术大学博士亏( 乏论支 湖泊环境中营养元素( 磷、铁) 赋存及吸附机理研究 第一章绪论 1 1 研究背景 湖泊富营养化( e u t r o p h i c a t i o n ) 是一种因湖泊水体中氮、磷等营养盐过量， 引起水生生物如藻类、浮游植物或细菌开始大量生长和繁殖，并在一定条件下发 生突发性地增殖和聚集，使得溶解氧耗竭，水质恶化的现象。在自然条件下，湖 泊水体由具有较低生产力的贫营养状态向生产力较高的富营养状态变化是一个 极为缓慢的过程( c a r p e n t e r2 0 0 5 ，范成新和王春霞2 0 0 7 ) 。但随着人类社会的不断 发展，大量营养元素( n 、p 等) 及有机物随工业、农业和生活污水排放入湖泊， 造成湖泊短时间内快速富营养化( 如图1 1 所示) ，致使藻类等水生生物过量繁 殖、味觉和嗅觉变坏、溶解氧减少、透明度降低、渔业减产，湖泊水质迅速恶化 ( 赵永宏等2 0 1 0 ) 。因此人类活动被认为是造成湖泊富营养化的主要诱发因素 ( b e n n e t te ta 1 2 0 01 ，p a e r l2 0 0 6 ，p a n te ta 1 19 8 0 ，s c h i n d l e r2 0 0 6 ) 。 2 0 世纪以来，富营养化问题已经影响了全球众多的淡水湖泊。研究表明， 亚太地区5 4 的湖泊富营养化，欧洲、非洲、北美洲和南美洲富营养化的比例 分别是5 3 、2 8 、4 8 和4 1 ( m o s s1 9 9 8 ) 。我国是个湖泊众多的国家。据统 计，我国现有湖泊2 7 0 0 多个，总面积达9 1 万k m 2 。大于l 虹2 的天然湖泊 有2 3 0 余个，湖泊面积为7 0 9 8 8k m 2 ，约占全国陆地总面积的0 8 ，湖泊总贮 水量为7 0 7 7 多亿m 3 ( 王苏民和窦鸿身1 9 9 8 ) 。通过对我国1 3 1 个主要湖泊的 调查发现，己达富营养程度的湖泊有6 7 个，占5 1 2 。太湖、洪泽湖、巢湖、 滇池已达富营养程度，鄱阳湖、洞庭湖目前虽维持中营养水平，但磷、氮含量 偏高，正处于向富营养过渡阶段( l ee ta 1 2 0 1 0 ，赵永宏等2 0 1 0 ，韦立峰 2 0 0 6 ) 。因此水体富营养化的危害日益严重，给经济和社会发展、环境保护和人 类健康带来越来越大的威胁，富营养化问题已经成为当今世界各个国家特别关 注的水环境问题之一( j i ne ta 1 2 0 0 5 ，l ee ta 1 2 0 1 0 ，l i ue ta 1 2 0 1 2 ，r u s s e l la n d c o n n e l t2 0 0 9 ，s m i t ha n ds c h i n d l e r2 0 0 9 ) 。 上世纪七十年代，经济合作与发展组织( o e c d ) 曾组织1 8 个成员国参与 国际富营养化研究合作计划。经过几十年对富营养化的研究，形成以下三个主要 第一章绪论 图1 1 富营养化过程 f i g 1 1e u t r o p h i c a t i o np r o c e s e s s e s 研究领域并取得了可喜的研究成果( 赵永宏等2 0 1 0 ) ： ( 1 ) 富营养化发生机制。主要包括导致水体富营养化的限制因子和营养元 素存在形态、分布及转化与生物可利用性的关系。 水体中氮、磷含量直接决定了藻类的繁殖速率，影响着水体的富营养化进 程，是水体富营养化的主要控制因子( c a r p e n t e r2 0 0 8 ，c o n l e ye ta 1 2 0 0 9 ，l e w i se t a 1 2 0 11 ，s c h e l s k e2 0 0 9 ，s c h i n d l e ra n dh e c k y2 0 0 9 ) 。但还有一些研究表明水体中 有机质、维生素类、微有机成分以及硅、铁和钼等微量元素也是影响藻类生长 和水体富营养化发生的重要因素( p e l l e y2 0 0 0 ，u t k i l e na n d6 j o l m e1 9 9 5 ，李小平 2 0 0 2 ) 。o e c d 的研究结果表明全球8 0 湖泊的营养受磷控制，另外1 0 与磷和 氮有直接关系，其余1 0 是由氮或其它因素制约( o e c d1 9 8 2 ) 。另一方面，并 非所有形态的营养元素都可直接作用于水体初级生产力，营养元素的活性取决 于其化学赋存形态( a n d e r s o na n dm o r e l1 9 8 2 ，j i ne ta 1 2 0 0 6 ，p e r s s o n2 0 0 i ， r e y n o l d sa n dd a v i e s2 0 01 ，t e s s i e ra n dt u r n e r19 9 5 ，t u r n e ra n dh u n t e r2 0 01 ) 。 ( 2 ) 富营养化水体的水污染控制技术。主要包括减少外源营养输入的技术、 内源营养负荷控制技术、湖泊生态修复技术和水体中藻类的治理技术。 外源控制技术主要包括废污水迁移、氧化塘技术、土地处理系统、生物除磷、 前置库、限制合成洗涤剂含磷量、水栽生物过滤法等( 赵永宏等2 0 1 0 ，龚应安 2 0 0 2 ) 。内源控制技术主要包括沉积物氧化、化学沉淀、化学吸附、底泥覆盖、 引水冲刷、底泥疏浚、湖内下层水抽取、选择排放、水位操作、生物技术等( j o b g e n 2 中国科学技术大学俘士雪位论支湖泊环境中营养元素( 磷、铁) 赋存及吸附机理研冗 i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i 茜i i i i i i i i i i i i ii i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i e ta 1 2 0 0 4 ，s c h a u s e re ta 1 2 0 0 3 ，w a l p e r s d o f f e ta 1 2 0 0 4 ，w a u e re ta 1 2 0 0 5 ) 。湖泊生 态修复技术主要包括大型高等水生植物修复技术、食鱼性鱼调控技术等( c h e ne t a 1 2 0 0 7 ，p e r e t y a t k oe ta 1 2 0 1 2 ，s i e r pe ta 1 2 0 0 9 ) 。水体中藻类的治理一般有直接过 滤除藻、气浮除藻、化学药剂除藻、养鱼除藻、机械收藻等( 龚应安2 0 0 2 ) 。 ( 3 ) 富营养化水体的管理与政策措施。湖泊富营养化政策措施主要分为两 类。一种是运用激励机制去影响产生污染的生产投入，例如化肥和农药的投入。 第二种是利用税收补贴机制影响湖泊污染浓度f 陈少强2 0 0 8 ) 。 因此准确了解富营养化湖泊水环境介质中营养元素如磷的组成形态与变化 特征，有助于全面理解和分析营养元素迁移转化过程和机制，对深入了解湖泊、 河流等水生态系统中营养元素的生物地球化学循环、营养元素形态与湖泊富营 养化发生机制之间的关系以及有效实现水污染控制和湖泊富营养化管理具有重 要的意义( a h l g r e ne ta 1 2 0 11 ，s c h i n d l e r6 ta 1 2 0 0 8 ，w a n ge ta 1 2 0 0 8 ，王海军和 王洪铸2