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Phoslock®锁磷剂自2000s首次工程应用以来,一直受到国内外广大科研工作者及水环境治理从业者的关注,并在国内外进行了大量的第三方认证工作。第三方认证主要涉及除磷效果、生态安全等领域。2022年,在该技术产品全球应用20周年之际,PET中国团队将对第三方认证文件加以解读分享,以便广大用户深入了解Phoslock®锁磷剂的差异化特性。—————————————————————————————本期,我们向大家分享的是Phoslock®锁磷剂水生态安全风险评估的认证文件,内容如下:《PHOSLOCK的水生态安全风险评估报告》1 评估机构中国环境科学研究院,国家环境保护化学品生态效应与风险评估重点实验室2 评估依据① 《新化学物质环境管理办法》(中华人民共和国环境保护部令第7 号);② 《新化学物质申报登记指南》(环办[2010]124号);③ 《化学物质风险评估导则》HJ 送审稿;④ 《新化学物质危害性鉴别导则》HJ/T 154 送审稿;⑤ 《化学品测试导则》HJ/T 153;⑥ 《化学品测试合格实验室导则》HJ/T 155;⑦ 《检测和校准实验室能力认可准则》CNAS-CL01;⑧ 《 检测和校准实验室能力认可准则在化学检测领域的应用说明》CNAS-CL10。3 参考标准① 大型溞急性毒性实验方法GBT 16125-2012 等标准测试方法,生态环境部化学品登记中心《化学品测试方法——生物系统效应卷》(第二版)202溞类急性活动抑制试验;② 蚯蚓急性毒性试验GB/T 21809-2008 等标准测试方法,生态环境部化学品登记中心《化学品测试方法——生物系统效应卷》(第二版)207蚯蚓急性毒性试验;③ 快速生物降解性 呼吸计量法试验GB/T 21801-2008 等标准测试方法;④ 环境保护部化学品登记中心《化学品测试方法2生物系统效应卷》203鱼类急性毒性试验等标准测试方法;⑤ 藻类生长抑制试验GB/T 21805-2008 等标准测试方法。4 评估方法依据相关法律、法规及标准等有关规定,开展了Phoslock®锁磷剂对斑马鱼(Brachydanio rerio)、大型溞(Daphnia magna)、浮游藻类(Scenedesmus obliquus)、蚯蚓(Eisenia fetida)的急性毒性测试和快速生物降解性测试,对Phoslock®样品的水生态安全风险进行评估。5 评估时间2016年4月至9月。6 评估结论(1)生态毒理学测试在受试条件下,Phoslock®对鱼类(斑马鱼)、浮游动物(大型溞)、底栖生物(赤子爱胜蚓)等模式生物不产生急性毒性效应。在试验条件下,Phoslock®锁磷剂样品对浮游藻类(斜生栅藻)生长量抑制的72h EC50值为31.92%,表明Phoslock®锁磷剂会对藻类生长产生抑制效应。原因在于Phoslock®锁磷剂产品作为一种除磷材料,常被用于治理水体中磷含量过高以及由其引起的藻类爆发等水环境问题,在实际应用中,Phoslock®锁磷剂对藻类生长的抑制效应高于标准试验条件下的抑制效应。(2)快速生物降解性测试通过28 d的快速生物降解测试,得出Phoslock®锁磷剂样品在第14 d和第28 d的降解率分别为0%和0%。Phoslock®锁磷剂不具快速生物降解性,原因是Phoslock®锁磷剂主要成分为无机矿物(镧改性膨润土)。(3)水生态安全风险评估通过危害性鉴别,得出Phoslock®锁磷剂为不能分类级别,即Phoslock®锁磷剂不属于危险类或重点环境管理危险类物质,其可被分为一般类环境管理物质。在水生态暴露级别划分中,Phoslock®锁磷剂在水生态系统中为高暴露级别。考虑到在试验条件下Phoslock®锁磷剂样品对斑马鱼、大型溞、蚯蚓未产生急性毒性,因此,Phoslock®锁磷剂样品属于水环境生态低风险物质。————————————————————————————————————————编外语水生态安全一直是我们关注的重点,也是Phoslock® 锁磷剂的一大优势。我们在已开展的项目中有进行长达十多年的水生态监测,结果表明Phoslock® 锁磷剂是安全可靠的。本评估报告实验中采用的是高浓度Phoslock® 锁磷剂浸出液,而在实际工程应用中的投加浓度远低于此,因此我们相信在水环境治理工程中应用Phoslock® 锁磷剂是非常安全的。

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。--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------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 Research2021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:Pampulha湖是一个热带湖泊,在 10 月和 4 月(雨季)之间水体有热分层,在 5 月和 9 月(旱季)之间有返浑现象。水域面积2.7km2,*大深度为17米。汇集来自8条主要河流覆盖98 km2的雨水。从 2015年12月起至2017年10月,水库共投加了1000 吨 Phoslock®(370 g/m2) 和 51 吨 Enzilimp® (19 g/m2)进行处理。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。--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------更多内容后续我们会一一分享,敬请期待

行至年中,全国疫情持续向好,七月份我司参加了2022(第二届)全国蓝藻防控与治理及水生态修复高级研讨会,与专家学者分享Phoslock®锁磷剂深度控磷技术在藻类水华防控方面的应用经验。Phoslock®锁磷技术为蓝藻水华与水体富营养化等问题提供了更多的解决思路。会议背景过量的营养负荷是蓝藻水华发生的主要原因,水华可能导致水体浑浊并散发恶臭,因此导致的低溶氧状态可能使鱼类死亡,蓝藻毒素也对人类和动物的健康构成威胁。会议围绕蓝藻生物学研究前沿与热点、蓝藻水华的治理及其无害化处置、探究蓝藻水华与水体富营养化共同治理策略、河湖蓝藻水华暴发及水质突发性污染监测预警、应急处理技术与应用等新成果展开交流,共同推动我国水生态建设与健康发展。                                                        会议报告我司报告主题为“以Phoslock®锁磷剂深度控磷为主导的藻类水华防控技术应用经验”,并向与会的专家学者介绍Phoslock®锁磷剂的原理、性能,安全性及应用程序。报告提出,近年来我国水污染防治取得明显成效,水环境质量持续向好,但在外源污染得到有效控制后,内源污染释放通常是水体主要磷营养源,因此,富营养化治理和藻类水华防控要从水体深度控磷和底泥释放控制双管齐下,才能实现藻类水华的长效管控。末尾,我司分享了Phoslock®锁磷剂应用于国内外蓝藻防控的成功案例,从Phoslock®锁磷剂单独应用及与其它技术相结合应用的不同场景,与现场学者深入交流,受到广泛关注。下一站第16届中国广州国际环保产业展览会2022年8月16日-18日第17届成都国际水展2022年9月07日-09日    澳大利亚Phoslock Environmental Technologies集团(股票代码:PET),以Phoslock®锁磷技术及产品为核心,聚焦水体富营养化治理及降磷防藻 20 年,为受污染的湖泊、水库、河流、湿地、景观水体等提供长效解决方案和运维服务。

Phoslock®锁磷剂工程应用二十周年特辑——文献解读(14)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。--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------本期,针对“Phoslock®锁磷剂(镧改性膨润土)应用于水产养殖尾水降磷”的话题,向大家分享文献如下:文章题目:Phoslock®锁磷剂(镧改性膨润土)有效去除水产养殖尾水中磷酸盐的潜力发表期刊:Environmental Science And Pollution Research 2021年影响因子/JCR分区:4.223/Q2 研究亮点:一、在磷酸盐标准溶液和水产养殖尾水中进行了批量实验,验证Phoslock®锁磷剂(镧改性膨润土)降低水产养殖尾水中溶解性磷(通常以磷酸盐的形式存在)的能力。二、通过分别采用相对于磷酸盐含量50、100和200倍的Phoslock®锁磷剂(镧改性膨润土)实验发现,较高用量的Phoslock®锁磷剂(镧改性膨润土)可以更快的去除磷酸盐(前150分钟去除率达94%)。三、Phoslock®锁磷剂(镧改性膨润土)可设计用于水产养殖尾水高效除磷的处理工艺。--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------研究背景:工业废水和农业面源污染导致河流、湖泊、海洋受到污染,进而使水体中营养物质的浓度增高,如碳、氮和磷。高浓度磷酸盐是促成湖泊富营养化、藻类大量繁殖和溶解氧(DO)减少的因素之一。因此,科研人员开展了大量研究,试图找到去除流向湖泊的水产养殖尾水中磷酸盐的有效方法。然而,当废水中磷酸盐的浓度很高时,如何去除磷酸盐是一个很棘手的问题。例如,水产养殖尾水的磷酸盐含量通常在0.06至80mg/L之间。如此高的浓度主要是投放饵料以及水产养殖户缺乏有效的降磷方法所导致的,在某些情况下,为了使鱼类获得较佳的生长发育环境和维持酸碱平衡,甚至在鱼塘中添加了过量的磷。因此,为了确保自然水体水环境的健康,有必要解决水产养殖尾水中高浓度磷酸盐的问题。以不溶性化合物的形式吸附、螯合、沉淀磷酸盐是一种简单、安全、高效和具有成本效益的方法和技术。镧可以与磷酸盐结合且镧对磷酸盐的沉淀效果优于铝或铁盐。这种结合效率在较大的pH范围(4.5-8.5)内保持不变。澳大利亚联邦科学和工业研究组织开发了一种Phoslock®锁磷剂(镧改性膨润土),用于去除水体中过剩的磷。实验室和工程应用已经证明了Phoslock®锁磷剂(镧改性膨润土)在自然水体(如河流、湖泊和水库)中降低溶解性磷酸盐的有效性。然而,利用Phoslock®锁磷剂(镧改性膨润土)吸附、螯合水产养殖尾水中的磷酸盐,目前相关研究较少。本研究揭示了Phoslock®锁磷剂(镧改性膨润土)去除水产养殖尾水中过剩磷酸盐的效率。材料与方法:1.水产养殖尾水中磷酸盐吸附动力学测定BDan养鱼场(以色列;北纬31°30′,东经34°45′),是一个养殖鲟鱼、鲤鱼、罗非鱼的集约化渔场,每年产生总磷约4000kg。实验采用不同质量的Phoslock®锁磷剂:100、200和400mg,分别代表相对于磷酸盐质量50、100和200倍的用量。采集600毫升的鱼塘水体置于1000毫升的玻璃烧瓶内进行实验,设置三组平行实验。在室温下,使用搅拌器以150转/分的速度搅拌。每个瓶定期取样,离心、分析磷酸盐浓度,以确定不同Phoslock®锁磷剂用量的去除率。2.水的物理化学参数所有试验均采用标准方法。采用氯化亚锡比色法,在650nm处测定磷酸盐浓度。表1 本研究所用鱼塘水的水质参数主要结果:1.吸附等温线通过平衡吸附等温线测试了不同用量Phoslock®锁磷剂(0、100、200、400mg)发现,随着Phoslock®锁磷剂浓度的增加,磷酸盐吸收呈近似线性增加(R2=0.9147,p<0.001)因此,Phoslock®锁磷剂对磷酸盐的吸附可以用朗缪尔模型来描述。Phoslock®锁磷剂对磷酸盐的吸附比为1:92(磷酸盐: Phoslock®)。对照组未添加Phoslock®锁磷剂,在整个24小时的实验期间,磷酸盐浓度只有非常轻微的非显著变化。图1 不同用量(0、100、200、400mg)下,Phoslock®锁磷剂对磷酸盐的吸附等温线结果2.从水产养殖尾水中去除磷酸盐图2 为鱼塘水体中Phoslock®锁磷剂对磷酸盐的吸附结果。可以看出,在200和400mg用量下吸附速度*快。30分钟后,磷酸盐浓度快速下降,去除率分别为70% 和79%。此外,在加入Phoslock®锁磷剂150分钟后,降幅达94%。然而,100mg用量的吸附相对较慢,在30和372 min后,吸附率分别为35%和94%。在整个实验过程中,对照处理组保持不变,表明磷酸盐浓度的降低完全是Phoslock®锁磷剂的作用。因此,三个实验用量均几乎完全去除了水产养殖尾水中的磷酸盐。而且,高用量组(200和400 mg)处理更具效率。图2 不同用量(0、100、200和400mg)Phoslock®锁磷剂对鱼塘废水中磷酸盐的吸附结果研究结论:1.应用Phoslock®锁磷剂(镧改性膨润土)去除水产养殖尾水中的磷酸盐是很容易实现的,应用方式简单,不需要调整pH值,优于其它吸附剂的使用条件。2. 根据以往的经验和上述研究的结果,使用Phoslock®锁磷剂(镧改性膨润土)去除水产养殖尾水中的磷酸盐是一个有效的解决方案,其实施便捷且具有更广泛的操作条件 (温度,pH值等)。--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------更多内容后续我们会一一分享,敬请期待

Phoslock®锁磷剂工程应用二十周年特辑——文献解读(13)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。--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------本期,针对“Phoslock®锁磷剂在湖北鄂州洋澜湖的工程应用效果”,分享文献如下:文章题目:镧改性膨润土(Phoslock®锁磷剂)与聚合氯化铝(PAC)联合使用对洋澜湖水质和沉积物磷形态的影响发表期刊:Water 2021年影响因子/JCR分区:3.103/Q2 研究亮点:一、首次在中国的湖泊生态修复工程项目中采用“絮凝剂+Phoslock®锁磷剂”(Flock&Lock)技术组合进行水生态修复取得成功并发表科学文献。二、“Flock&Lock”技术组合在湖北洋澜湖示范湖区应用后,水体磷营养盐指标得到有效削减,沉积物中活性磷含量降低,惰性磷含量升高,浮游藻类得到有效控制,透明度明显提升。三、提出“Flock&Lock”的技术组合在亚热带湖泊水生态修复中依然具有适用性。--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------研究背景:“絮凝剂+Phoslock®锁磷剂”(Flock&Lock)的技术组合在温带湖泊生态修复中应用广泛并取得了良好且长久的工程效果,这在我们过往案例分享中已有介绍(PHOSLOCK|工程应用二十周年特辑—文献解读(9) (qq.com))。我国长江流域处于亚热带地区,在长江流域湖泊群中已有不少湖泊应用了“Flock&Lock”技术组合,但相关科学文献报道极少。本研究以湖北省鄂州市洋澜湖生态修复项目为契机,全程跟踪监测了“Flock&Lock”技术组合在该湖泊生态修复应用过程中水质及沉积物指标变化情况,从水质指标变化及沉积物磷组分变化角度评估了Phoslock®锁磷剂与絮凝剂联用的效果。研究方法:本研究地点为湖北省鄂州市杨澜湖(30°00′ N-30°06′ N, 114°32′-115°05′ E),湖泊面积为369.7ha,平均深度为1.7m。虽然已经采取了大量工程措施减少外源污染负荷,但内源污染负荷的释放使湖泊仍然保持高度富营养化状态,总磷(TP)浓度超过0.15mg/L。本研究依托洋澜湖水生态修复示范工程,在4万m2的示范水域内开展生态修复,2017年8月31日至9月8日,以絮凝剂50g/m2,Phoslock®锁磷剂500g/m2 的投放量,将以上两种材料投放至示范水域。图1 项目区所在位置及修复后航拍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:透明度(SD)、总磷(TP)、颗粒态磷(PP)、可溶性反应磷(SRP)、总悬浮物(TSS)和叶绿素a(Chla)等;采用沉积物分级提取法测定表层10cm沉积物中每2cm厚沉积物的不同形态磷含量,包括弱吸附态磷(NH4Cl-P)、氧化还原敏感态磷(BD-P)、有机磷(Org-P)、金属氧化态磷(NaOH-rP)、磷灰石态磷(HCl-P)、残渣磷(Ref-P)和总磷(TP)。图2 洋澜湖Phoslock®锁磷剂投加实景图主要结果:1.水质指标变化情况“Flock&Lock”技术组合应用后,水体中TP、SRP、PP、TSS和Chla浓度均显著低于技术应用前,与应用前相比,水体中TP、PP、SRP和TSS浓度分别降低了89%、80%、93%和86%,水体透明度从平均40cm增加到平均186cm,水体理化指标及感官得到极大提升。图3 洋澜湖“Flock&Lock”应用前后水质变化2.沉积物中磷组分的变化“Flock&Lock”技术组合应用后,表层2cm和4cm沉积物中NH4Cl-P、BD-P和Org-P三种具备释放潜力的“活性磷”含量显著低于应用前。同时,表层沉积物中HCl-P和Ref-P两种更稳定的“惰性磷”含量则显著高于应用前,而总磷含量无显著变化。表明“Flock&Lock”技术组合的应用使沉积物中“活性磷”向“惰性磷”转变,控制了内源污染的释放。图4 洋澜湖“Flock&Lock”应用前后沉积物磷组分变化主要结论:洋澜湖水生态修复示范项目的应用结果表明,“絮凝剂+Phoslock®锁磷剂”(Flock&Lock”)的联合应用可以显著改善水质,提升水体感官,通过将可被浮游植物直接利用的活性磷转变为难溶性的惰性磷,削减水体中的磷污染负荷。同时将沉积物中的活性磷组分(即弱吸附态磷、氧化还原敏感态磷、有机态磷)转化为稳定的惰性磷。“Flock&Lock”技术组合在亚热带富营养化湖泊生态修复中得到了成功验证。--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------编外语:洋澜湖项目的成功实施,是Phoslock®锁磷剂灵活应用于国内水生态修复项目中的成功代表之一,Phoslock®锁磷剂可以作为亮点技术有机整合到大型水生态修复技术方案中,为实现生态修复目标,构建清水型生态系统发挥作用。更多内容后续我们会一一分享,敬请期待

Phoslock®锁磷剂工程应用二十周年特辑——文献解读(12)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。--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------本期,针对“Phoslock®锁磷剂与沉水植物联合应用”的话题,跟大家分享文献如下:文章题目:镧改性膨润土(Phoslock®锁磷剂)与沉水植物联合应用于缓解底栖鱼类存在导致的水质恶化发表期刊:Journal of Environmental Management 2021年影响因子/JCR分区:6.789/Q1 文献链接:https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.115036(或点击底部“阅读原文”) 研究亮点:1.阐明了有鱼类存在下,Phoslock®锁磷剂与沉水植物对水质保持的互作效应。2.Phoslock®锁磷剂-沉水植物互作效应显著降低了水体中叶绿素a和净养分通量。3.探讨了Phoslock®锁磷剂-沉水植物互作效应缓解水质恶化的可能机制。4.提出将Phoslock®锁磷剂与沉水植物联合应用在富营养化水体生态修复中具有很大的潜力。--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------研究背景:沉水植物在水生态修复项目中占有重要地位,沉水植物群落的稳定性是*终实现并保持清水型水生生态系统的关键。但由底栖杂食性鱼类引起的生物扰动通常会引起沉积物的再悬浮和营养物质的释放,从而促进浮游植物的生长,并可能导致清水稳态到浊水稳态的转变。一般来讲,清除大型底栖杂食性鱼类并种植沉水植物是湖泊生态修复的主要措施,但(亚)热带浅水湖泊小型底栖杂食性鱼类的快速繁殖和活动会对沉积物产生不可避免的生物扰动。近年来,一些生态修复项目中采用了镧改性膨润土(Phoslock®锁磷剂)和种植沉水植物相结合的方法,可以协同改善水体水质,实现了清水稳态长期保持的综合效应。但在小型底栖杂食性鱼类存在的情况下,这种综合效应是如何起作用的还未有过研究,考虑到(亚)热带湖泊中小型底栖杂食性鱼类存在是极其普遍的现象,开展Phoslock®锁磷剂和沉水植物互作效应的研究很有必要。研究方法:本研究以Phoslock®锁磷剂和苦草(Vallisnerianatans)设计双因素正交试验,在含有10 cm厚沉积物和400L湖水的试验系统中设置以下处理:(1)对照组——不含Phoslock®锁磷剂和苦草;(2)Phoslock®锁磷剂处理组——含Phoslock®锁磷剂,不含苦草;(3)苦草处理组——含苦草,不含Phoslock®锁磷剂;(4)Phoslock®锁磷剂+苦草处理组——同时含有Phoslock®锁磷剂和苦草。每组处理设置4个重复且都放入2条经过预培养的大小一致的鲫鱼(Carassius),尽可能模拟太湖五里湾现场条件,试验设计示意图如图1所示。试验于2019年8-9月在太湖湖滨现场开展,研究所用沉积物、湖水、鲫鱼、苦草等材料均采集自太湖。图1 试验设计示意图在试验过程中,测量上覆水中浮游植物(蓝藻、绿藻、硅藻和隐藻)的叶绿素a(Chl a)浓度、水体浊度,试验前后总氮(TN)和总磷(TP)浓度,以及底栖藻类的叶绿素a等水质和水生态指标。主要结果:1.水体浊度数据结果显示,Phoslock®锁磷剂处理组和Phoslock®锁磷剂+苦草联合处理组的浊度显著低于对照组和苦草处理组,苦草单独处理对浊度无显著影响。试验结束时对照组的浊度比单一Phoslock®锁磷剂处理的浊度高42.6%,而单一苦草处理的浊度比Phoslock®锁磷剂+苦草联合处理的浊度高43.5%。即有Phoslock®锁磷剂处理的试验系统浊度更低,透明度更高,各处理组浊度变化趋势如图2所示。图2 试验过程各处理组水体浊度变化情况2.养分通量动态变化养分通量数据结果显示,Phoslock®锁磷剂和苦草均显著降低了氮、磷净通量,对照组养分通量*高,苦草处理组次之,Phoslock®锁磷剂+苦草联合处理组养分通量*低(分别为0.91 mg N/m2·d和0.19 mg P/m2·d)。Phoslock®锁磷剂显著增加了氮磷比(TN:TP),苦草对氮磷比无影响。各处理组氮磷养分通量如图3所示。图3 各处理组氮磷养分通量3.不同浮游植物的叶绿素a变化情况对不同种类浮游植物的叶绿素a检测发现,Phoslock®锁磷剂和苦草显著降低了蓝藻类叶绿素a浓度。试验结束时,对照组的蓝藻类叶绿素a浓度为103 μg/L,分别是Phoslock®锁磷剂、苦草和Phoslock®锁磷剂+苦草各处理组的1.3、3.0和5.3倍。Phoslock®锁磷剂也能显著降低绿藻类叶绿素a浓度,而苦草对绿藻类叶绿素a无显著影响。试验结束时,对照组的绿藻类叶绿素a浓度比单一Phoslock®锁磷剂处理组高1.7倍。试验结束时,苦草处理组的绿藻类叶绿素a浓度比Phoslock®锁磷剂+苦草联合处理组高出79.6%。数据显示Phoslock®锁磷剂和苦草对硅藻的叶绿素a均无影响。此外,Phoslock®锁磷剂+苦草联合处理组的隐藻类叶绿素a显著低于其他处理组。各处理组浮游植物的叶绿素a浓度如图4所示。图4 各处理组浮游植物叶绿素a浓度变化趋势4.底栖藻类叶绿素a变化情况对底栖藻类的检测结果显示,Phoslock®锁磷剂也能显著降低底栖藻类的叶绿素a,而苦草对底栖藻类叶绿素a无显著影响。试验结束时,在没有d苦草的处理组中,对照组底栖藻类的叶绿素a比Phoslock®锁磷剂处理组高16.3%。在有苦草处理组中,苦草处理组的底栖藻类叶绿素a比Phoslock®锁磷剂+苦草联合处理组高19.0%。各处理组底栖藻类的叶绿素a浓度如图5所示。图5 各处理组底栖藻类叶绿素a浓度差异性研究结论:1)基于本研究结果而言,在小型底栖杂食性鱼类存在的情况下,Phoslock®锁磷剂和沉水植物的互作效应对沉积物养分释放和浮游植物生长的控制效果*好。Phoslock®锁磷剂能显著降低水体浊度,是因为它具有稳定沉积物的能力,提高了沉积物对扰动的抵抗力。2)Phoslock®锁磷剂可显著降低养分通量,Phoslock®锁磷剂不仅可以固定磷酸盐,也可以显著降低由扰动引起的沉积物再悬浮带来的影响;此外苦草根系释放氧气可有效改善沉积物环境,促进铁结合态磷的形成,并增强耦合硝化-反硝化过程。Phoslock®锁磷剂和苦草形成的协同效应使沉积物中氮磷养分通量达到*低。3)鱼类扰动引起的沉积物中营养物向上覆水体的释放促进了浮游植物的生长,特别是蓝藻的生长。本研究中苦草显著降低了蓝藻生物量,略微降低了绿藻类生物量。Phoslock®锁磷剂显著降低沉积物中活性磷含量,抑制了蓝藻生长,使浮游植物群落中蓝藻的优势度降低。Phoslock®锁磷剂+苦草对蓝藻有明显的协同抑制作用。4)由于Phoslock®锁磷剂使沉积物表面生物有效磷的有效性降低,使得底栖藻类的生长也受到一定抑制。5)在以往的全湖修复应用中,Phoslock®锁磷剂应用后,大型沉水植物的数量、覆盖率和*大定植深度均有所增加。研究发现在有鱼类存在的情况下,当Phoslock®锁磷剂应用后对沉水植物的生长有促进作用,这也加强了沉水植物和Phoslock®锁磷剂对养分去除和抑制藻类生长的联合作用,随着时间的延长这种效应越发明显。--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------编外语:1、近年来,Phoslock®锁磷剂与沉水植物协同应用于国内水生态修复项目中越来越多,效果也得到有力验证,包括武汉东湖、武汉金银湖、贵阳白鹭湖、成都锦城湖等水体,Phoslock®锁磷剂在底泥改良、内源污染控制、与沉水植物协同作用以及后期水质保持方面都可起到积极的应用效果。2、因本研究规模限于中宇宙尺度,在自然水体中存在更复杂的工况,清水稳态的长效保持比构建难度更大,内源污染释放、大型底栖鱼类、风浪扰动、水动力等都会给清水稳态的长效保持带来挑战性,因此有不少水体出现了“清水返浊”的现象,基于此,我们相信Phoslock®锁磷剂与沉水植物联合方法在清水稳态构建与长效保持的工程应用中能发挥更大的作用。更多内容后续我们会一一分享,敬请期待

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