基于热改性粘土矿物对沉积物固磷效果研究文献综述

1.引 言

近30多年来，由于社会经济的发展和人类活动的影响，大量的外源污染物进入湖泊，并沉积于底泥中，使我国多数湖泊底质遭受严重污染。1990年的全国湖泊大调查结果，所调查的50％ 的湖泊TP(总磷)超过1000 mg／kg；近年来的调查结果，许多湖泊尤其是城市湖泊底质污染惊人，如太湖、滇池、巢湖许多水域底泥中TP高达30004000 mg／kg。目前我国湖泊底泥污染的普遍性与严重性，使底泥污染释放成为许多湖泊重要的内源。因而，开展湖泊底泥污染控制成为我国很多湖泊富营养化控制与生态修复的重要内容。

湖泊底泥污染底泥控制技术主要有原位处理技术和异地处理技术两类。原位处理技术是将污染底泥留在原处，采取措施阻止底泥污染物进入水体，即切断内污染源的污染途径；异位处理技术是将污染底泥挖掘出来运输到其他地方后再进行处理，即将水体的内污染源转移走，以防止污染水体。其中，原位处理技术主要包括原位覆盖与原位钝化技术。

2.原位覆盖技术概述

原位覆盖技术又称封闭、掩蔽或帽封技术，其技术核心是利用一些具有较好的阻隔作用的材质覆盖于污染底泥上，将底泥中的污染物与上覆水分隔，大大减少底泥中污染物向水体的释放能力。覆盖技术具下述3方面功能：a．通过增加污染物与水体间的接触距离，将污染底泥与上层水体物理性阻隔开；b．覆盖物的覆盖作用可稳固污染底泥，防止其再悬浮或迁移；c．通过覆盖层中有机颗粒的吸附作用，有效削减污染底泥中污染物进入上层水体。

原位覆盖也会产生一些环境问题：a．原位覆盖后污染物仍留在原处，阻隔效果的持久性与覆盖层的持效I生密切相关。b．在覆盖过程中，若施工不当，覆盖物在重力作用下与污染底泥混合，引起污染底泥间隙水中污染物被挤压、扩散至上覆水而引起污染。尤其是在浮泥含量高的水域，工程效果难以保证。c．覆盖后底泥表层被新的覆盖物所替换，改变了原有的底栖生态环境。d．覆盖后由于水流和风浪的扰动，或是底栖生物的扰动，削弱覆盖的阻隔效果。

3.改性矿物固磷效果现状

在天然覆盖材料基础之上，开发了多种能够促进污染物吸附的覆盖材料以提高修复效果。这类材料主要为改性粘土，此外活性炭、焦炭、煤渣、飞灰作为覆盖层材料的研究也偶有报道。粘土粒径较小，粘度较大，水力传导系数较小（)0.G0.$%，2353），与自然覆盖材料相比，能有效阻止污染物向上覆水体扩散。但是粘土是一类含有大量可交换阳离子亲水性无机矿石，其表面通常存在一层薄的水膜，因而不能有效的吸附疏水性的有机物质，降低了对有机污染物的截留作用，因此有必要对粘土进行改性。改性粘土包括有机改性粘土和商品化的AquaBlok材料。

通过底泥氮磷释放模拟试验，考察了有机改性沸石覆盖层对底泥氨氮释放的影响，试验结果为：无覆盖厌氧条件下第80天上覆水氨氮质量浓度为20．6 mg．L～，10 g有机改性沸石覆盖厌氧条件下第80天上覆水氨氮质量浓度为5．72 mg．L_。．这说明采用有机改性沸石覆盖可以明显地降低厌氧状态下底泥氨氮的释放速率，与无覆盖相比，10 g有机改性沸石覆盖到第80天可以减少72％的底泥氨氮释放通量．覆盖层控制底泥氨氮的释放的机理主要为有机改性沸石对氨氮的吸附作用，所以有机改性沸石对氨氮的吸附容量直接影响到覆盖技术有效抑制底泥氨氮释放的持续时间．沸石投加量一定的情况下，有机改性沸石覆盖与天然沸石覆盖相比，有效控制底泥氨氮释放的持续时间缩短了1／5左右，因为前者的氨氮单位饱和吸附量与后者相比下降了21％左右。