Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tác động kết hợp của sắt xốp và canxi nitrat đối với nước cảnh quan đô thị bị eutrofic nghiêm trọng: một nghiên cứu tổng hợp từ phòng thí nghiệm đến hiện trường
Tóm tắt
Trong nghiên cứu này, việc phục hồi nước cảnh quan đô thị tại chỗ thông qua ứng dụng kết hợp sắt xốp (SI) và canxi nitrat (CN) đã được thực hiện tại hào thành Xi’an, Trung Quốc. Hiệu ứng kết hợp của SI và CN đối với việc kiểm soát photpho (P) đã được khám phá thông qua các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm và thực địa. Kết quả cho thấy tỷ lệ khối lượng tối ưu của SI và CN là 4:1, và liều lượng tối ưu của SI và CN kết hợp là 1.4 g/L để kiểm soát hiện tượng thalgai (eutrophication) trong nước tại hào thành Xi’an. Thí nghiệm thực địa cho thấy SI và CN đã kiểm soát hiệu quả nồng độ P trong nước trên bề mặt và nước gian bào, đạt được hiệu suất tối đa lần lượt là 88.6% và 65.2% trong việc khóa P phản ứng tan. Tổng lượng P, P hữu cơ và P liên kết với canxi trong trầm tích đồng thời tăng lần lượt là 7.7%, 15.2% và 2.4% sau 56 ngày. Do đó, việc ứng dụng kết hợp SI và CN đã đạt được mục tiêu chuyển P từ nước trên bề mặt và nước gian bào vào trầm tích. Xét về tác động môi trường và đầu tư kinh tế, sự kết hợp SI và CN với tỷ lệ khối lượng 4:1 và liều lượng 1.4 g/L là một lựa chọn xuất sắc cho việc phục hồi nước eutrophic với tải trọng P nội tại cao.
Từ khóa
#sắt xốp #canxi nitrat #nước phụ thuộc #phục hồi nước #eutrophication #kiểm soát photphoTài liệu tham khảo
Bradley PB, Sanderson MP, Frischer ME, Brofft J, Booth MG, Kerkhof LJ, Bronk DA (2010) Inorganic and organic nitrogen uptake by phytoplankton and heterotrophic bacteria in the stratified Mid-Atlantic Bight. Estuarine Coastal Shelf Sci 88(4):429–441. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2010.02.001
Burley KL, Prepas EE, Chambers PA (2001) Phosphorus release from sediments in hardwater eutrophic lakes: the effects of redox-sensitive and -insensitive chemical treatments. Freshw Biol 46(8):1061–1074. https://doi.org/10.1046/j.1365-2427.2001.00789.x
Camargo JA, Alonso A (2006) Ecological and toxicological effects of inorganic nitrogen pollution in aquatic ecosystems: a global assessment. Environ Int 32(6):831–849. https://doi.org/10.1016/j.envint.2006.05.002
Camargo JA, Alonso A, Salamanca A (2005) Nitrate toxicity to aquatic animals: a review with new data for freshwater invertebrates. Chemosphere 58(9):1255–1267. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2004.10.044
Cheng J, Jia L, He Y, Zhang B, Kirumba G, Xie J (2013) Adsorptive removal of phosphorus from aqueous solution using sponge iron and zeolite. J Colloid Interf Sci 402:246–252
Cochlan WP, Herndon J, Kudela RM (2008) Inorganic and organic nitrogen uptake by the toxigenic diatom Pseudo-nitzschia australis (Bacillariophyceae). Harmful Algae 8(1):111–118. https://doi.org/10.1016/j.hal.2008.08.008
Cooke GD, Welch EB, Martin AB, Fulmer DG, Hyde JB, Schrieve GD (1993) Effectiveness of Al, Ca, and Fe salts for control of internal phosphorus loading in shallow and deep lakes. Springer, Netherlands, pp 323–335
EPAC (Environmental Protection Agency of China) (2002) Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 4th ed. Chinese Environmental Science Press, Beijing (in Chinese)
Hansen J, Reitzel K, Jensen HS, Andersen FØ (2003) Effects of aluminum, iron, oxygen and nitrate additions on phosphorus release from the sediment of a Danish softwater lake. Hydrobiologia 492(1-3):139–149. https://doi.org/10.1023/A:1024826131327
Hemond HF, Lin K (2010) Nitrate suppresses internal phosphorus loading in an eutrophic lake. Water Res 44(12):3645–3650. https://doi.org/10.1016/j.watres.2010.04.018
Hong XU, Zhang J, Gao Y (2008) Experiment study on the removal of phosphorus in eutrophic water bodies by the utilization of mineral calcite. Earth Sci Front 15:138–141
Hupfer M, Gächter R, Giovanoli R (1995) Transformation of phosphorus species in settling seston and during early sediment diagenesis. Aquat Sci 57(4):305–324. https://doi.org/10.1007/BF00878395
Immers AK, Sande MTVD, Zande RMVD, Geurts JJM, Donk EV, Bakker ES (2013) Iron addition as a shallow lake restoration measure: impacts on charophyte growth. Hydrobiologia 710(1):241–251. https://doi.org/10.1007/s10750-011-0995-7
Jing LD, Wu CX, Liu JT, Wang HG, Ao HY (2013) The effects of dredging on nitrogen balance in sediment-water microcosms and implications to dredging projects. Ecol Eng 52:167–174. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2012.12.109
Kaiserli A, Voutsa D, Samara C (2002) Phosphorus fractionation in lake sediments—lakes Volvi and Koronia. N Greece Chemosphere 46(8):1147–1155. https://doi.org/10.1016/S0045-6535(01)00242-9
Kopácek J, Borovec J, Hejzlar J, Ulrich KU, Norton SA, Amirbahman A (2005) Aluminum control of phosphorus sorption by lake sediments. Environ Sci Technol 39(22):8784–8789. https://doi.org/10.1021/es050916b
Li J, Zhang J, Wei H, Kong F, Yue L, Min X, Zheng Z (2016) Comparative bioavailability of ammonium, nitrate, nitrite and urea to typically harmful cyanobacterium Microcystis aeruginosa. Mar Pollut Bull 110(1):93–98. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2016.06.077
Lin J, Qiu P, Yan X, Xiong X, Jing L, Wu C (2015) Effectiveness and mode of action of calcium nitrate and Phoslock® in phosphorus control in contaminated sediment, a microcosm study. Water Air Soil Pollut 226:1–12
Liu GR, Chun-Song YE, Jing-Hao HE, Qian Q, Jiang H (2009) Lake sediment treatment with aluminum, iron, calcium and nitrate additives to reduce phosphorus release. J Zhejiang Univ-Sci A 10(9):1367–1373. https://doi.org/10.1631/jzus.A0920028
Liu C, Shen Q, Zhou Q, Fan C, Shao S (2015a) Precontrol of algae-induced black blooms through sediment dredging at appropriate depth in a typical eutrophic shallow lake. Ecol Eng 77:139–145. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2015.01.030
Liu T, Yuan J, Dong W, Wu H, Wang H (2015b) Effects on inorganic nitrogen compounds release of contaminated sediment treatment with in situ calcium nitrate injection. Environ Sci Pollut Res 22(2):1250–1260. https://doi.org/10.1007/s11356-014-3421-7
Lürling M, Oosterhout FV (2013) Controlling eutrophication by combined bloom precipitation and sediment phosphorus inactivation. Water Res 47(17):6527–6537. https://doi.org/10.1016/j.watres.2013.08.019
Meis S, Spears BM, Maberly SC, Perkins RG (2013) Assessing the mode of action of Phoslock® in the control of phosphorus release from the bed sediments in a shallow lake (Loch Flemington, UK). Water Res 47(13):4460–4473. https://doi.org/10.1016/j.watres.2013.05.017
Miquel L, Frank VO (2013) Controlling eutrophication by combined bloom precipitation and sediment phosphorus inactivation. Water Res 47:6527–6537
Pessot CA, Åtland Å, Liltved H, Lobos MG, Kristensen T (2014) Water treatment with crushed marble or sodium silicate mitigates combined copper and aluminium toxicity for the early life stages of Atlantic salmon ( Salmo salar L.) Aquac Eng 60:77–83. https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2014.04.001
Ripl W (1976) Biochemical oxidation of polluted lake sediment with nitrate: a new lake restoration method. Ambio 5:132–135
Ruban V, López-Sánchez JF, Pardo P, Rauret G, Muntau H, Quevauviller P (2001) Harmonized protocol and certified reference material for the determination of extractable contents of phosphorus in freshwater sediments--a synthesis of recent works. Anal Bioanal Chem 370(2-3):224–228. https://doi.org/10.1007/s002160100753
Ruttenberg KC (1992) Development of a sequential extraction method for different forms of phosphorus in marine sediments. Limnol Oceanogr 37(7):1460–1482. https://doi.org/10.4319/lo.1992.37.7.1460
Smith VH, Schindler DW (2009) Eutrophication science: where do we go from here? Trends Ecol Evol 24(4):201–207. https://doi.org/10.1016/j.tree.2008.11.009
Søndergaard M, Jeppesen E, Lauridsen TL, Skov C, Van Nes EH, Roijackers R, Lammens E, Portielje R (2007) Lake restoration: successes, failures and long-term effects. J Appl Ecol 44(6):1095–1105. https://doi.org/10.1111/j.1365-2664.2007.01363.x
Wang S, Jin X, Zhao H, Wu F (2009) Phosphorus release characteristics of different trophic lake sediments under simulative disturbing conditions. J Hazard Mater 161:1551–1559
Wang Y, Gao B, Yue Q, Wei J, Li Q (2008) The characterization and flocculation efficiency of composite flocculant iron salts–polydimethyldiallylammonium chloride. Chem Eng J 142(2):175–181. https://doi.org/10.1016/j.cej.2007.11.022
Wang Y, Li J, Zhai S, Wei Z, Feng J (2015) Enhanced phosphorus removal by microbial-collaborating sponge iron. Water Sci Technol A J Int Assoc Water Pollut Res 72(8):1257–1265. https://doi.org/10.2166/wst.2015.323
Wang G, Wang Y, Guo Y, Peng D (2017) Effects of four different phosphorus-locking materials on sediment and water quality in Xi'an moat. Environ Sci Pollut Res 24(1):264–274. https://doi.org/10.1007/s11356-016-7796-5
Wauer G, Gonsiorczyk T, Casper P, Koschel R (2005) P-immobilisation and phosphatase activities in lake sediment following treatment with nitrate and iron. Limnologica - Ecol Manag Inland Waters 35(1-2):102–108. https://doi.org/10.1016/j.limno.2004.08.001
Xu M, Zhang Q, Xia C, Zhong Y, Sun G, Guo J, Yuan T, Zhou J, He Z (2014) Elevated nitrate enriches microbial functional genes for potential bioremediation of complexly contaminated sediments. ISME J 9:1932–1944
Yamada TM, Sueitt APE, Beraldo DAS, Botta CMR, Fadini PS, Nascimento MRL, Faria BM, Mozeto AA (2012) Calcium nitrate addition to control the internal load of phosphorus from sediments of a tropical eutrophic reservoir: microcosm experiments. Water Res 46:6463–6475