本次分享一篇由中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所尹洪斌研究團(tuán)隊(duì)在《Journal of Cleaner Production》上發(fā)表的一篇學(xué)術(shù)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(nèi)容是研究一種新的方法，結(jié)合水生植物（Vallisneria spiralis）和鑭改性粘土（Lanthanum-Modified Clay, LMC）來控制富營養(yǎng)化城市湖泊中的高內(nèi)部磷負(fù)荷。研究發(fā)現(xiàn)，與單獨(dú)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(nèi)部磷水平的影響。

摘要：

水生植物通常被用來減少富營養(yǎng)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(nèi)部沉積物磷負(fù)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(dú)或結(jié)合使用，以修復(fù)不同濃度的沉積物磷（低、中等、高和極---高水平）。我們的結(jié)果顯示，這種結(jié)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(nèi)部磷水平如何。在低和中等內(nèi)部磷水平下，苦草單獨(dú)對孔隙水磷和磷通量有與結(jié)合方法相似的控制效果。然而，在高或極----高水平時(shí)，與結(jié)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(shí)增加了惰性磷分?jǐn)?shù)（鹽酸-磷）。化學(xué)和生態(tài)方法的結(jié)合整合了所有優(yōu)勢，并能克服高沉積物內(nèi)部磷負(fù)荷的影響。這種新穎的修復(fù)方法在受嚴(yán)重內(nèi)源性磷污染影響的富營養(yǎng)化城市湖泊中有很高的應(yīng)用前景。

DGT、HR-Peeper技術(shù)應(yīng)用：

1. 薄膜擴(kuò)散梯度DGT技術(shù)：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(shù)。在本研究中，DGT技術(shù)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(jìn)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(shù)：HR-Peeper是一種用于測量孔隙水（pore water）中溶解性反應(yīng)性磷（Soluble Reactive Phosphorus, SRP）和氨氮（NH₄⁺-N）濃度的裝置。該設(shè)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(jìn)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(kuò)散通量，這是通過Fick擴(kuò)散定律計(jì)算得出的。

通過這兩種技術(shù)的應(yīng)用，研究人員能夠詳細(xì)評估不同處理方法對沉積物磷形態(tài)和磷釋放動態(tài)的影響，從而為城市湖泊富營養(yǎng)化治理提供了科學(xué)依據(jù)。