Phoslock®锁磷剂工程应用二十周年特辑——文献解读（15）

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，PET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。

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本期，针对“Phoslock^®锁磷剂在巴西潘普利亚湖的工程应用效果”的话题，向大家分享文献如下：

文章题目：应用 Phoslock^® 和 Enzilimp^® 微生物技术处理热带富营养水库及其支流的水质评估和溶解性有机物表征  

发表期刊：Environmental Science And Pollution Research

2021年影响因子/JCR分区：4.223/Q2

研究亮点：

一、采用Phoslock^®锁磷剂技术和Enzilimp^® 微生物技术相结合的方式进行污染水体综合治理，取得了很好的污染物去除效果。

二、通过荧光分析，表征了Pampulha湖污染与上游河道的相关性。

研究背景：

在世界范围内，淡水环境受到人类活动输入的营养物质和溶解性有机物的影响。然而水生生态系统的恢复通常只关注营养盐指标。在此项研究中，以巴西贝洛奥里藏特市城中湖Pampulha湖为研究案例，该富营养化湖泊的污染主要来自于上游的多条河道支流，应用镧改性膨润土 (Phoslock^®) 和微生物生物修复 (Enzilimp^®) 进行处理。应用后评估该处理是否可以改善水质，并根据湖泊和河道应用后几个月后的吸光度和荧光分析来表征溶解有机物来源和指数的时空变化。

研究方法：

图1  a. Pampulha湖和干流采样点 b. Pampulha湖在巴西坐标示意图

在应用前后分别检测水体和沉积物各项指标，水体检测指标为：水温、溶解氧（DO）、总磷（TP）、总氮（TN）和叶绿素a（Chla）、溶解性有机碳（DOC）、总有机碳（TOC）、溶解性有机物（DOM）、有色溶解性有机质（CDOM）等。

主要结果：

1.总磷和叶绿素a的变化

2014年治理前，水体总磷含量高达0.7mg/L，叶绿素a高达250ug/L。应用“Phoslock^®+菌剂”技术治理后，2018年总磷降至0.2mg/L以下，叶绿素a降至50ug/L以下。

图2  2018年夏季河流（绿色）和 Pampulha湖（白色）

TP、TN、Chl-a 和 DOC箱形图

（空心圆圈代表异常值，空心方块代表平均值）

2.荧光分析有机物组分变化

采用平行因子法将样品的DOM 荧光光谱分为4个成分，各成分的荧光光谱图和激发/发射剖面轮廓图成分1(Component1)的荧光光谱中观察到的两个荧光峰的激发/发射波长分别为250nm/400nm 和320nm/400nm，对应腐殖质类物质，在废水中占主导地位的腐殖质成分，也存在于农业环境中。成分2(Component2)中荧光峰的激发/发射波长分别位于253nm/478nm和367nm/478nm处，对应类胡敏酸物质，存在于所有陆地环境中。成分 3(Component3)中荧光峰的激发/发射波长分别位于 240nm/338nm和300nm/338nm处，对应游离或结合在蛋白质中的氨基酸，荧光类似于游离色氨酸，类蛋白物质。成分4(Component 4)中荧光峰的激发/发射波长位于274nm/338nm处, 对应的是游离或结合在蛋白质中的氨基酸，荧光类似于游离色氨酸，可能表明蛋白质完整或降解程度较低的多肽。

表1  PARAFAC模型确定的四种成分所属的荧光区间和来源描述

PARAFAC 模型分析结果表明Pampulha湖成分1占总荧光的 39%，其次是成分2 (28%)、成分3 (18%) 和成分4 (15%)。每条的平均相对丰度在空间上与 Pampulha湖的平均相对丰度不同。与Pampulha湖相关度比较高的是Ressaca和 Sarandi（污水处理厂的上游和下游）和 Tijuco河流以及来自Braúnas和AABB的较低贡献。

图3 Pampulha湖和河流中每个 PARAFAC 组分的平均相对丰度的空间分布

主要结论：

1.“Phoslock^®+菌剂”技术可以高效去除污染物

通过“Phoslock^®+菌剂”技术的联用，经过治理，在2017年1月达到治理目标，水体总磷浓度低于0.05mg/L，叶绿素a浓度小于60ug/L，蓝绿藻密度少于100,000cells/ml，并且氨氮和大肠杆菌数也得到削减，水体透明度得到提升。

2.通过荧光分析可以示踪污染物的来源

通过在水库中发现的生物活性的增加。我们的工作还表明，Pampulha湖和河道中有四种主要的DOM 成分，其中两种成分可能与人为活动有关，并且可能是 Pampulha流域污染的重要示踪剂，特别是在 Ressaca 和 Sarandi 河道中。

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更多内容后续我们会一一分享，敬请期待