[发明专利]一种抑制封闭型水体底泥中磷化氢向大气扩散的新方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种环境治理技术，具体涉及的是一种抑制封闭型水体底泥中磷化氢向大气扩散的新方法。

背景技术

磷化氢是在厌氧条件下由厌氧微生物代谢含磷化合物而产生的一种气体。其会从底泥扩散至水体，进而扩散进入大气。这种气体属于温室气体。

通常，水体底泥被分为好养层、兼氧层和厌氧层。厌氧层中普遍存在着厌氧微生物，通过利用含磷化合物进行新陈代谢产生磷化氢。尽管产生的磷化氢存在于厌氧层中，但是其在浓度梯度的作用下，会逐渐向表层底泥扩散，进而进入水体、大气。在其进入水体、大气的过程中，如果遇到氧化物、光照等加快磷化氢的分解，转化成磷酸盐、次磷酸盐等含磷化合物。因此，磷化氢向大气的扩散主要集中在夜间。磷化氢的另一个特点是其在水体很难以游离态存在，但是其很容易被颗粒物质吸附而以吸附态存在。

迄今为止，人们仍然主要集中在磷化氢产生机理、与底泥中不同形态磷间的相互转化机理、迁移扩散机理等研究方面，而对于采用何种方法来控制磷化氢向大气的扩散方面的研究几无涉及。因此，基于磷化氢在厌氧条件下产生、易于以吸附态存在以及遇氧化物、光照易于分解转化的特点，设计了本发明。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种抑制封闭型水体底泥中磷化氢向大气扩散的新方法，控制了磷化氢向大气扩散，而且不向水体引入任何的化学风险和生物风险。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种抑制封闭型水体底泥中磷化氢向大气扩散的新方法，对表层底泥进行微扰动，扰动强度设置为30-60转/分；扰动时间设置为30-60min,扰动频率设置为每3天1次，扰动的表层底泥厚度设置为1-2cm，扰动后底泥悬浮距水面高度设置为0.2-0.3m。

本发明的原理：

磷化氢在厌氧层中产生后，会在浓度梯度作用下，向上扩散，通过表层底泥进入水体、大气，其在扩散过程中，一旦遇到光照、溶解氧、氧化物、铁盐、锰盐等，会立刻发生反应，转化成磷酸盐、次磷酸盐等，从而不再向大气扩散。但是，由于磷化氢自身的特点，其以游离态的形式存在的量非常少，其主要以吸附态形式存在。本发明即是利用磷化氢的这二个特点，对表层底泥进行微扰动，促使聚集在表层底泥中磷化氢以吸附态的形式进入水体，在较小的扰动强度作用下，吸附在颗粒物质表面的磷化氢会充分与水体中的溶解氧、氧化物、铁盐、锰盐等接触，从而被分解，水体中颗粒物质含量增加后，会导致光在水体中的反射、折射几率增加，相应延长光在水体中的路径，从而增加磷化氢与光照接触的几率。通过上述方式，促进磷化氢转化成磷酸盐、次磷酸盐。在微扰动作用下，这些磷化合物又会被颗粒物质吸附，最后通过自然沉降方式进入底泥。基于磷化氢的生成速率以及迁移速率，计算了磷化氢在表层底泥中的聚集速率，因此，采用3天扰动1次的间歇的、微扰动的形式，即达到了控制磷化氢向大气扩散的目的，又节省了能源，同时也避免了频繁扰动导致磷酸盐向水体的扩散。

本发明的有益效果是:

本发明不向水体投加任何化学药剂或引入任何生物风险，不破坏水体的景观功能，而且封闭型水体。

具体实施方式

下面将结合实施例，来详细说明本发明。

一种抑制封闭型水体底泥中磷化氢向大气扩散的新方法，对表层底泥进行微扰动，扰动强度设置为30-60转/分；扰动时间设置为30-60min,扰动频率设置为每3天1次，扰动的表层底泥厚度设置为1-2cm，扰动后底泥悬浮距水面高度设置为0.2-0.3m。

实施例1

以2个圆形容器(d=11.5 cm, h=100cm)为实验装置，从封闭型校园河流入口处(N 31^○18’29.2”, E 120^○33’28.1”)采集无扰动底泥样品(25cm)，直接装入实验装置，并加上覆水(25cm深)，加盖密闭，避光保存，培养10d，测得2个实验装置顶空磷化氢浓度分别为1457ng/m³(1号装置)和1761ng/m³(2号装置)。从第11d开始，1号装置仍处于静止培养状态；2号装置则采用恒速搅拌机对表层底泥(2cm)进行微扰动(扰动强度40转/分),令表层底泥悬浮(装置仍处于厌氧状态)，每天扰动1次，每次扰动10min。从第12d至15d，连续监测2个装置中顶空磷化氢浓度和表层底泥中吸附态磷化氢浓度。发现，1号装置顶空磷化氢浓度仍不断升高，而表层底泥中的吸附态磷化氢浓度也在不断累积中；相反，2号装置顶空磷化氢浓度基本也略有升高，但其增加幅度明显低于1号装置，表层底泥中吸附态磷化氢浓度明显降低，明显低于1号装置的吸附态磷化氢浓度。