含水氧化鋯與方解石、膨潤土和沸石復合控制沉積物中磷的釋放

  本文研究了含水氧化鋯(HZrO2)與方解石、膨潤土和沸石復合控制沉積物內部磷釋放的效果和機理。結果表明，共存的方解石、鈣改性膨潤土(CaBT)和鈣改性沸石(CaZ)均能促進磷酸(PO43-)在HZrO2上的吸附。HZrO2/方解石混合物去除PO43-的機理包括：PO43-在方解石上的吸附、PO43-與Ca2+的沉淀以及PO43-與HZrO2的球內絡合作用。HZrO2/方解石、HZrO2/CaBT或HZrO2/CaZ對沉積物的覆蓋能有效阻止沉積P的釋放，覆蓋材料對沉積物中可移動性P的固定和對間隙水中溶解活性P(DRP)的吸收是復合覆蓋控制沉積物P釋放的關鍵。用HZrO2/方解石、HZrO2/CaBT或HZrO2/CaZ混合蓋層也能有效阻斷沉積物P的釋放，覆蓋材料對間隙水DRP和DGT有效態P的吸收形成的P靜態層是抑制沉積P向上覆水體遷移的關鍵。HZrO2/方解石、HZrO2/CaBT或HZrO2/CaZ復合覆蓋層固定的P絕大部分為穩定磷，在溶解氧缺失和pH 5-9條件下，其再釋放風險較低。復合覆蓋層束縛P的穩定性大于單一覆蓋層。因此，HZrO2與方解石、HZrO2與CaBT、HZrO2與CaZ作為復合覆蓋材料在降低沉積物P負荷方面具有很大的潛力。

(1)方解石、CaBT和Caz共存均能促進PO43-吸附在HZrO2上。HZrO2/方解石混合物去除水中PO43-的主要機理是方解石對PO43-的吸附、磷酸的沉淀和Zr-O-P內球復合物的形成。

(2)HZrO2/方解石、HZrO2/CaBT和HZrO2/Caz混合物均能有效地防止含氧條件下沉積物中磷的釋放。沉積物中可移動性磷的失活以及覆蓋材料對DRP和DGT-有效態磷的吸收是HZrO2/方解石、HZrO2/CaBT或HZrO2/Caz混合物攔截沉積物磷向上覆水中釋放磷的關鍵。

(3)HZrO2和方解石，HZrO2和CaBT或HZrO2和CaZ作為復合覆蓋材料的組合利用具有很高的潛力，可減少沉積物內源P負荷。