人为加速沉积条件下阳宗海沉积物中砷的迁移转化规律研究

高原深水湖泊阳宗海在发生突发性砷污染之后，采用吸附－沉淀方法对水体进行净化治理，湖水中砷浓度从最高时0.128mg/l下降到目前0.05mg/l左右。本研究项目以阳宗海沉积物中砷为研究对象，通过现场调查、样品采集、实验室模拟、模型模拟等方法，重点研究人工干预条件下阳宗海沉积物中砷的迁移转化规律。研究内容包括砷沉积的地球化学特征、沉积物中砷的形态构成及分布、砷淋出模拟实验及控制因素、砷解吸动力学模型等方面。拟解决的科学问题：人为加速沉积条件下高原深水湖泊沉积物中砷的形态分布及迁移转化途径。预期研究目标：揭示人工加速沉积条件下阳宗海沉积物中砷累积状况及形态分布、砷吸附－解吸机理及控制因子，建立阳宗海沉积物中砷迁移转化动力学模型，为防治沉积物中砷二次污染及生态风险评估提供科学依据。

本项目针对采用喷洒FeCl3絮凝剂治理湖泊水体砷污染后，沉积到底泥中的砷环境行为展开研究。内容主要包括湖泊的地球化学环境特征、沉积物中砷的形态构成及分布、沉积物中砷的淋溶特性、影响沉积物中砷迁移转化的环境因子及其影响机理等。得出以下研究结论：（1）阳宗海夏季存在明显的湖水分层现象，pH和溶解氧(DO)与水温呈现相似的成层现象。夏季由于水温分层导致湖底处于厌氧，加速了砷的释放并在湖底形成了高砷浓度层。（2）2012年阳宗海沉积物中砷的结合形态以残渣态为主，占96.17±1.64%，其余四种形态的砷含量和比例都很低，表层沉积物中砷以As(Ⅲ)为主。（3）微生物是影响沉积物中砷稳定性的最主要的因子，微生物的存在会明显地促进沉积物中砷的溶出，微生物活性增强能进一步促使沉积物中砷的溶出。（4）在沉积物-上覆水体系中，pH对沉积物中砷的溶出影响极大。当上覆水pH达到10以上时，沉积物中的砷会大量溶出。当DO>4mg/L时，溶解氧的升高会引起沉积物的砷溶出，二者呈正相关。（5）有硫化物存在的条件下，铁（氢）氧化物还原溶解对沉积物中砷环境行为的影响分为两个阶段：第一阶段，当氧化还原电位（Eh）≤80mV时，铁（氢）氧化物的还原溶解促进了沉积物中砷的解吸释放，增加了砷的环境风险；第二阶段，当Eh>80mV时，铁（氢）氧化物还原溶解不再促进砷的解吸释放而是转为砷吸附沉淀。这个阶段，铁（氢）氧化物的还原性溶解不再是控制砷吸附/解吸的主要机制，砷与微生物还原释放的硫化物的共沉淀是一个更重要的影响机制。. 项目按计划完成了研究工作，并取得了预期研究成果。本项目目前发表研究论文9篇，申请专利1项，培养研究生6人。该研究为铁盐絮凝剂治理湖泊砷污染后沉积物中砷在不同环境条件下的去向及其生态风险评估奠定坚实的基础。