1引言(Introduction)底泥中导致湖泊富营养化的关键元素磷的累积浓度可能高达水体中的数百倍,使底泥成为湖泊磷潜在的主要内源.在一定条件下,如底泥上覆水缺氧、风浪扰动、夏季升温或pH值偏离中性时,底泥中蓄积的磷会释放出来,持续维持水体中较高的磷浓度,从而促进藻类的异常增殖(Murphyetal.,1999).湖泊底泥磷污染的控制成为近年来我国湖泊富营养化控制的重要内容(金相灿,2001).磷钝化是指通过向水体中加入钝化剂或向底泥中注入钝化剂,使底泥中不稳定态的磷与钝化剂结合或被钝化剂吸附,以有效减少底泥中磷向上覆水的释放(Cookeetal.,1993).底泥磷原位钝化技术被认为是“原位的”、“经济有效的”且“生态的”底泥污染治理技术之一(Renholds,1998),该技术自20世纪80年代初在国外开始研究,目前受到越来越多的关注.磷钝化剂的选择是原位磷钝化技术的重要内容.国外应用最早、最广泛和最常用的钝化剂是硫酸铝,硫酸铝作钝化剂具有如下优点:硫酸铝对磷的钝化效果较稳定,不受氧化还原电位的影响;处理效果好,可使水体中磷浓度降低30%~90%;有效时间长,Welch和Cooke研究了美国21个用铝盐进行原位钝化处理湖泊的工程案例,当没有大型水生植物干扰时,多循环湖进行铝盐处理有效期约为10年,双循环湖有效期约为15年(Cookeetal.,1993);处理成本低,在美国用铝盐进行原位钝化处理的成本约为0.12~0.25美元.m-2(Murphyetal.,1999).铝盐钝化磷的技术已在国外很多湖泊中应用并取得成功,如1975年的WestTwinLake湖、1978年和1988年LakeMirror湖、1980年的WhiteLake湖、1986年的MoreyLake湖、1991~2002年的GREENLake湖,用铝盐处理后钝化底泥中磷的时效长达5~12年之久(Cookeretal.,1982;1993;Rydinetal.,2000).对于磷钝化技术的研究在我国仅有少量小型实验报道.徐锐贤等曾于1996年在长春南湖湖区用聚乙烯薄膜围成直径2.8~3.2m圆柱形围栏,在围栏内用硫酸铝进行试验(徐锐贤等,1997);“十五”期间在北京官厅水库底泥污染控制技术筛选中,对底泥磷钝化技术的适用性做了一定的探索;有学者曾用天然沸石、石灰、铁盐和铝盐对星湖内源性磷负荷控制进行过试验(成晓铃等,1999).我国目前尚无用硫酸铝作底泥磷钝化的工程实例,在底泥磷钝化剂的选择与制备上更是未见报道.本研究中采用铝酸钠和石灰作为pH缓冲剂,研究不同硫酸铝剂量对底泥磷钝化的效果,并用我国资源丰富的粘土矿物对硫酸铝进行改良,研究改良后硫酸铝的长效钝化剂量与钝化效果;主要目的是探索硫酸铝作为钝化剂的效果及用粘土矿物改良后的最佳剂量与效果,为环境友好型磷钝化剂的制备提供实验室基础.2实验材料及方法(Materialsandmethods)2.1实验材料实验用污染底泥取自滇池福保湾北部(大清河河口与海河河口所夹区域,面积约12,000m2).用彼德森采泥器采取表层10cm污染底泥,现场均匀混样置于封口袋中排尽气体后带回实验室冷藏备用.底泥相关特性数据见表1.表1实验用污染底泥特性Table1Mainchemicalandphysicalcharacteristicsofexperimentalsediment氧化还原电位/mVpH含水率(g.密m度L-/1)(mFeg./Aklg-P-1/)(mCg.a-kPg/-1)(mg.IPkg/-1)52.87.0747.5%1