Phoslock^®锁磷剂工程应用二十周年特辑——文献解读（2）

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，针对水质理化指标和水生植物群落响应方面的话题，分享文献如下：

文章题目：18个湖泊应用Phoslock®锁磷剂后水质及水生植物群落的响应研究

发表期刊：Water Research

2021年影响因子/JCR分区：11.236/Q1

文献链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135415301718?via%3Dihub

研究亮点：

一、对18个应用Phoslock^®锁磷剂的湖泊连续跟踪监测了24个月，并对湖泊的总磷、溶解性活性磷、叶绿素a、塞氏盘深度、大型水生植物物种数量及大型水生植物＊大定植深度进行了研究。

二、应用Phoslock^®锁磷剂后，湖泊水体总磷、溶解性活性磷和叶绿素a浓度显著降低。湖体水质提升是应用Phoslock^®锁磷剂的直接结果。

三、Phoslock^®锁磷剂应用后的24个月间，大型水生植物的物种数量普遍得到了恢复。应用前后，大型水生植物的物种中位数从5.5种增加到7.0种。

四、Phoslock^®锁磷剂应用后的24个月间，大型水生植物的＊大定植深度普遍增加。应用前后，大型水生植物的＊大定植深度中位数从1.8m增加到2.5m。

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研究背景：

Phoslock^®锁磷剂的学术名称为“镧改性膨润土”（Lanthanum Modified Bentonite；LMB）。该产品被广泛作为地质工程方法用以抑制湖泊沉积物向上覆水的磷释放通量。

水体富营养化是全球＊主要的水环境问题。减少营养盐的输入是解决富营养化问题的关键。研究表明，磷是水体富营养化的主要限制因子，磷负荷的削减成为富营养化治理的关键。然而，在外源磷负荷得到控制后，湖泊的水质好转仍需多年，甚至数十年之久。湖泊水质对外源污染负荷削减相应延迟的主要原因之一是沉积物中积累了大量的磷，会向上覆水体再释放，形成内源磷负荷，较长时间地维持水中磷的高浓度。因此，在削减外源磷输入后，控制湖泊内源磷负荷是加快湖泊修复的关键治理措施。

Phoslock^®锁磷剂作为内源原位修复技术的领创者，能够在显著降低上覆水磷浓度的同时，有效抑制沉积物磷的释放通量，达到“泥水共治”的效果。

研究对象：

Phoslock^®锁磷剂目前在全球20多个国家，共有300多个成功的应用案例。但目前针对Phoslock^®锁磷剂在多种类型湖泊应用中的水质理化指标及水生植物群落响应方面的研究则很少。本研究对18个应用了Phoslock^®锁磷剂的湖泊进行了连续跟踪监测（表1），呈现了投加Phoslock^®锁磷剂（投加量1.4~6.7吨/公顷）后的24个月内，湖泊总磷（15个湖泊）、溶解性活性磷（14个湖泊）、叶绿素a（15个湖泊）、塞氏盘深度（15个湖泊）、大型水生植物物种数量（6个湖泊）及大型水生植物＊大定植深度（4个湖泊）的变化。

表1 研究对象水体概况及Phoslock^®锁磷剂投加量概况 

主要结果：

1、水质理化指标响应

数据表明，应用Phoslock^®锁磷剂后，18个湖泊的年均总磷浓度显著下降（0.08mg/L降至0.03mg/L），尤其是对于秋冬季节效果更加明显（秋季：0.08mg/L降至0.03mg/L；冬季：0.08mg/L降至0.02mg/L）。同时也监测到溶解性活性磷的年均、夏季、秋季以及冬季的浓度显著下降（年均：0.019mg/L降至0.005mg/L；夏季：0.018mg/L降至0.004mg/L；秋季：0.019mg/L降至0.005mg/L；冬季：0.033mg/L降至0.005mg/L）。应用Phoslock^®锁磷剂后，各湖泊的总磷浓度存在差异性，但均与溶解性有机碳浓度呈正相关。应用Phoslock^®锁磷剂后，夏季叶绿素a 浓度的响应与赛氏盘深度显著相关，第75百分位数的变化区间分别为119 μg/L 降至74 μg/L；398 cm 增至506 cm。Phoslock^®锁磷剂的应用，显著改善了湖泊水质。 

2、水生植物群落响应

应用Phoslock^®锁磷剂后，大型水生植物的物种数量普遍得到了恢复。应用前后，大型水生植物的物种中位数从5.5种增加到7.0种，＊大定植深度中位数从1.8m增加到2.5m（图1）。双因素方差分析表明（表2），大型水生植物物种数量的响应具有湖泊特异性，与Phoslock^®锁磷剂应用的显著性不突出，湖泊与Phoslock^®锁磷剂应用之间没有显著的相互作用。然而，分析显示＊大定植深度的响应与Phoslock^®锁磷剂应用的显著性明显，而且通过湖泊与Phoslock^®锁磷剂应用之间显著的相互作用也反映出＊大定植深度的响应同样具有湖泊特异性。Phoslock^®锁磷剂的应用，显著改善了湖泊水质，进而改善了湖泊水生态环境。 

图1 大型水生植物物种及大型水生植物＊大定植深度变化

表2 双因素方差分析结果

研究结论：

1、在应用Phoslock^®锁磷剂后的24个月监测周期内，湖泊水体的总磷浓度及溶解性活性磷浓度显著下降。

2、在应用Phoslock^®锁磷剂后的24个月监测周期内，叶绿素a浓度显著下降，塞氏盘深度显著提升，且这种响应在夏季＊为明显。

3、在应用Phoslock^®锁磷剂后的24个月监测周期内，大型水生植物的物种数量和＊大定植深度均得到了恢复和提升。

4、在应用Phoslock^®锁磷剂后的24个月监测周期内，湖泊总磷、溶解性活性磷和叶绿素a浓度的中值与溶解性有机碳浓度呈正相关，表明溶解性有机碳可能是影响Phoslock^®锁磷剂发挥效用的因素之一。

5、由于双因素方差分析的对象仅涉及18个湖体，因此并不具备广泛的代表性。笔者建议需对影响目标水体生态结构及功能性的过程进行全面的应用前、应用后评估，以便为今后使用Phoslock^®锁磷剂提供更多信息和依据。

编外语：

1、地质工程方法（Geo-Engineering）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、后做好充分且客观的评估是效果体现的关键。

2、Phoslock^®锁磷剂作为内源原位修复技术的领创者，能够在显著降低上覆水磷浓度的同时，有效抑制沉积物磷的释放通量，达到“泥水共治”的效果。

3、Phoslock^®锁磷剂有助于水生生境的构建与恢复，能够对清水型生态系统的构建提供有力的支撑与保障。

更多内容后续我们会一一分享，敬请期待。