Phoslock^®工程应用二十周年特辑——文献解读(1)

Phoslock^®锁磷剂自2000s首次参与工程应用以来，一直受到国内外广大科研工作者及水环境工作者的关注，并在国内外学术期刊发表了逾百篇学术论文。目前学者们对该技术产品的研究已经涉及除磷效果、沉积物修复、影响因素、生态安全、深度开发等多个领域。

2022年，在该技术产品全球应用20周年之际，Phoslock中国团队将针对热点关注话题，甄选文献加以解读分享，以便于广大科研工作者和水环境工作者深入了解Phoslock^®锁磷剂的学术背景及差异化特性。

本期，我们针对科研工作者和水环境工作者们普遍关注的产品效果和长效安全性方面的话题，跟大家分享文献如下：

文章题目：荷兰Rauwbraken湖应用Phoslock锁磷剂10年后镧在水体，沉积物，大型植物和底栖动物（摇蚊幼虫）间的分布

发表期刊：Science of the Total Environment

2021年影响因子/JCR分区：7.963/Q1

文献链接： https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.135188

研究亮点：

一、Phoslock^®锁磷剂可以抑制沉积物中的磷释放。

二、测定了稀土元素镧（La）在Rauwbraken湖水体、沉积物和生物体的分布情况。

三、水体总磷在11年间从0.134 mg/L下降并稳定保持在0.014 mg/L，削减率约90%。

四、Phoslock^®锁磷剂应用后可过滤镧（FLa）10年后为0.4µg/L，低于荷兰国家标准（10.1µg/L）25倍。

五、Phoslock^®锁磷剂应用11年后 91%的镧依然存在于沉积物中，不到1%的镧存在于大型植物中。

研究背景：

Phoslock^®锁磷剂的学术名称为“镧改性膨润土”（Lanthanum Modified Bentonite；LMB），其中稀土元素镧是该产品的主要有效成分，但该元素的含量却不是却高越好，因为不论是哪种元素一旦过量后都会对水体产生负面影响，因此在生产过程中，我们既要尽可能的在膨润土结构中嵌入足够多的镧，又要严格控制产品应用到水体中后游离镧的浓度，从而同时达到深度除磷和生态安全两大产品差异化优势。目前在中国涉水标准中尚未有关于镧元素的限值要求，因此在Phoslock^®锁磷剂应用后，除了关注水体水质指标及营养状态变化外，长时间尺度上跟踪监测镧元素的去向及分布，为评估该产品的生态安全性提供数据支撑，显得尤其重要。

研究对象：

本文分享的水体Rauwbraken湖位于荷兰南部城市蒂尔堡，该湖泊水域面积约3万m²，平均深度8 m，＊大深度16 m，由北部2.6万m²主湖体和南部约4000 m²浅水区组成，本研究范围主要集中在主湖体。Rauwbraken湖的功能定位为城市景观娱乐用水，但因为水体污染引起藻类水华（水华束丝藻）发生，导致该湖泊一度处于关闭状态。2008年4月，Phoslock^®锁磷剂作为主要措施应用于该湖泊进行治理，以提升湖泊水质，改善水体富营养化状态。后期由瓦格宁根大学研究团队跟踪监测，研究Phoslock^®锁磷剂在该湖泊应用11年的过程中，水体的变化及镧元素的分布情况。

主要结果：

1、水质变化情况

在环境协同的作用下，Phoslock^®锁磷剂的应用显著降低了水体叶绿素a浓度、蓝藻比例、总磷浓度、总氮浓度、活性磷浓度和浊度，同时增加了透明度和底层水溶氧浓度/饱和度，湖泊营养状态由富营养状态转变成中营养状态。

2、湖泊中镧的分布

在这项研究中，2008年4月在Rauwbraken湖应用的18吨Phoslock^®锁磷剂中约含有810 kg 镧。假设在应用过程中，Phoslock^®锁磷剂平均分布在湖泊和表层沉积物上，这意味着大约有678 kg的镧分布在主湖体，这与沉积物中实际测量计算得到的619 kg相当接近，表明91%以上的镧依然留存在沉积物中。此外，沉水植物中镧含量为2.4 kg（2008年）和2.1 kg（2009年），植物体中镧含量不足1%；水体中镧含量为1.9 kg，水体留存量不足0.1%；水土流失量为0.2 kg（0-9%）。这些量化的数据能够有助于我们评估Phoslock^®锁磷剂应用后镧是否会造成潜在的生态风险，至少Rauwbraken湖应用至今依然保持着健康稳定的状态。

研究结论：

1. 与应用前相比，在Phoslock^®锁磷剂应用后，水体中可过滤镧和总镧的浓度均有所升高，在短期内会有较大升幅，但此后会随着时间推移逐步降低至可控范围。

2. 如果Phoslock^®锁磷剂在应用过程中在湖底均匀分布，那么应用3年后，Phoslock^®锁磷剂材料从沉积物浅层重新分布到更深层。

3. Phoslock^®锁磷剂中的镧元素会被沉水植物吸收一部分，并附着在沉水植物上，并由于底栖动物取食会存在于摇蚊幼虫的肠道中。这意味着沉水植物和摇蚊幼虫可能是镧元素在食物链中的载体。

4. 过滤样品中镧的浓度取决于过滤器的孔径，这表明存在着各种镧的胶体形式。这意味着FLa的真实浓度可能比之前估计的要低。

编外语：

1. 地质工程方法（Geo-Engineering）应用于水体污染治理在全球已经发展为控制水体内源污染的主要措施之一，在应用前做好充分且客观的评估是效果体现的关键。

2. 从现有的众多工程应用案例来看，Phoslock^®锁磷剂的安全性得到了时间的验证，并且在未来还会得到持续验证。

3. 从长时间尺度看，Phoslock^®锁磷剂不仅 “治标”，而且“治本”（重点前提：外源污染可控）。从根本上使引起水体富营养化的关键营养元素失去活性，不参与水体物质循环，从而改善水体富营养化状态，恢复健康稳定的水生生态系统。

更多内容后续我们会一一分享，敬请期待。