污染底泥中元素循环失衡引发环境污染问题的识别与新型修复方案
编号:3157
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更新:2023-04-15 23:08:46
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口头报告
摘要
河流多年来一直是生活污水、雨水径流、农业径流和工业废水的接收水体,导致河流水质遭受到了严重破坏。废水中的大量有机污染物在河流底泥中积累,而有机物的过度降解消耗大量溶解氧(DO),导致底泥缺氧。低DO会导致低氧化还原电位(ORP),从而导致底泥中的SO42-通过微生物还原为H2S。底泥ORP的降低也会导致Fe和Mn的减少,从而导致吸附在Fe和Mn氧化-氢氧化物颗粒上的P的释放。随后,水体和底泥中的Fe(II)与H2S反应生成FeS,因其低溶解度,并吸附在有机颗粒上,使水体和底泥变成黑色。此外,厌氧呼吸会产生有毒物质,如氨、H2S和其他有异味的气态硫化合物,导致气河流沿岸有气味现象。
硝酸盐被广泛用于底泥修复,以消除硫化物、降解有机污染物和固定磷。然而,硝酸盐逸出的低修复效率和环境风险,以及随后在施用过程中向水体释放污染物(如亚硝酸盐、铵)的问题亟待研究。
本研究在连续流反应器中,将液态硝酸钙(LN)和制备的具有缓释作用的粒状硝酸钙(GN)同时注入底泥的不同区域,比较其对底泥气味的控制效果。
结果表明:LN处理77 d后,底泥上层(U)和底层(D)酸性挥发性硫化物(AVS)浓度分别从698.5±8.0 mg/kg去除为601.6±58.0 mg/kg和753.7±101.6 mg/kg, GN去除AVS分别为180.9±149.4 mg/kg和107.5±23.5 mg/kg;与LN处理相比,GN处理组中D和U的NH4+- N生成量和PO43--P释放量分别降低了29.5% ~ 52.0%和41.2% ~ 37.8%。这说明GN可以有效地修复嗅味底泥,并能降低底泥中铵、磷的潜在生态风险。
分类分析表明,GN-处理中反硝化菌Rhodanobacter、sulimonas和Pseudomonas的丰度分别为LN-的27.0 ~ 201.8、1.5 ~ 3.0和3.0 ~ 49.6倍。
与LN处理相比,硫氧化基因(sat、aprA和aprB)和反硝化基因(nirS、nirK和nosZ)的丰度也被GN上调到较高水平。这些微生物响应机制与上述底泥修复效率相对应。
综上所述,硝酸钙的缓释应用是一种较有前景的嗅味底泥原位修复方法。
稿件作者
王棚
清华大学深圳国际研究生院
陶益
清华大学深圳国际研究生院
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