DGT聯用案例：水生植物與磷滅火劑結合以克服內磷負荷高的問題

本次分享一篇由中國科學院南京地理與湖泊研究所尹洪斌研究團隊在《Journal of Cleaner Production》上發表的一篇學術論文Combination of aquatic plant with phosphorus inactivation material to overcome high internal P loading in eutrophic urban lakes。本文的主要內容是研究一種新的方法，結合水生植物（Vallisneria spiralis）和鑭改性粘土（Lanthanum-Modified Clay, LMC）來控制富營養化城市湖泊中的高內部磷負荷。研究發現，與單獨使用水生植物或LMC相比，這種組合方法能更有效地控制水柱和孔隙水中的磷濃度，并抑制沉積物中的磷釋放，且不受內部磷水平的影響。

摘要：

水生植物通常被用來減少富營養化城市湖泊中的沉積物磷（P）釋放。然而，水生植物并不一定能夠有效控制高內部沉積物磷負荷的城市湖泊中的磷釋放。為了確定一種有效的方法，將水生植物（如苦草）和鑭改性粘土（LMC）單獨或結合使用，以修復不同濃度的沉積物磷（低、中等、高和極---高水平）。我們的結果顯示，這種結合方法可以有效地控制水柱和孔隙水中的磷濃度，并抑制沉積物磷釋放，無論內部磷水平如何。在低和中等內部磷水平下，苦草單獨對孔隙水磷和磷通量有與結合方法相似的控制效果。然而，在高或極----高水平時，與結合處理相比，苦草處理的磷通量減少了51%。水生植物只能在低和中等水平上有效減少沉積物中的可移動磷比例（6% - 7%）。相比之下，LMC在所有研究的沉積物磷水平上有效地減少了沉積物中的可移動磷比例（13% - 21%），并同時增加了惰性磷分數（鹽酸-磷）。化學和生態方法的結合整合了所有優勢，并能克服高沉積物內部磷負荷的影響。這種新穎的修復方法在受嚴重內源性磷污染影響的富營養化城市湖泊中有很高的應用前景。

DGT、HR-Peeper技術應用：

1. 薄膜擴散梯度DGT技術：DGT是一種用于測量沉積物和土壤中活性磷（labile phosphorus）的原位、高分辨率成像技術。在本研究中，DGT技術被用來測量不同處理后沉積物中活性磷的二維分布圖。通過將DGT探頭插入沉積物中，可以測量沉積物中活性磷的濃度，進而評估不同處理對沉積物磷釋放能力的影響。

2. 高分貝孔隙水采樣HR-Peeper技術：HR-Peeper是一種用于測量孔隙水（pore water）中溶解性反應性磷（Soluble Reactive Phosphorus, SRP）和氨氮（NH₄⁺-N）濃度的裝置。該設備具有4毫米的分辨率，可以從孔隙水中采集體積為300微升的水樣，并利用微型光度法進行分析。此外，HR-Peeper還用于測量沉積物-水界面（Sediment-Water Interface, SWI）處的SRP和NH₄⁺-N的擴散通量，這是通過Fick擴散定律計算得出的。

通過這兩種技術的應用，研究人員能夠詳細評估不同處理方法對沉積物磷形態和磷釋放動態的影響，從而為城市湖泊富營養化治理提供了科學依據。