Phoslock®锁磷剂工程应用二十周年特辑——文献解读（10）
Phoslock®锁磷剂自2000s首次参与工程应用以来，一直受到国内外广大科研工作者及水环境工作者的关注，并在国内外学术期刊发表了逾百篇学术论文。目前学者们对该技术产品的研究已经涉及除磷效果、沉积物修复、影响因素、生态安全、深度开发等多个领域。2022年，在该技术产品全球应用20周年之际，PET中国团队将针对热点关注话题，甄选文献加以解读分享，以便于广大科研工作者和水环境工作者深入了解Phoslock®锁磷剂的学术背景及差异化特性。--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------本期，延续上一期主题针对“絮凝+锁磷（Flock&Lock）组合工艺在湖库富营养化治理中的应用”向大家分享文献如下：
文章题目：利用絮凝沉淀和原位钝化组合工艺控制水体富营养化
发表期刊：Water Research
2021年影响因子/JCR分区：11.236/Q1
研究亮点：
1. 在实验室受控条件及全湖尺度上进行了湖泊浊水稳态向清水稳态转变的受控试验和工程应用；
2. PAC和Phoslock®锁磷剂（Flock&Lock）的组合应用有效地扼制了Rauwbraken 湖正在发展的蓝藻水华；
3. 从2008年4月Flock&Lock实施后至2013年，Rauwbraken湖一直处于贫/中营养化的清水稳态。
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------研究背景：
过量的营养负荷是蓝藻水华发生的主要原因，水华可能导致水体浑浊并散发恶臭，因此导致的低溶氧状态可能使鱼类死亡，蓝藻毒素也对人类和动物的健康构成威胁。根据利比希极限因子定律，藻类的生长和发育取决于那些处于小量状态的必需营养成分。这种营养成分包括氮和磷，由于磷比其它营养物质更容易降低到限制浓度，因此富营养化控制主要集中在控磷上。控制外源输入是治理水体富营养化的首要措施，减少外源磷负荷是改善水质的先决条件。然而，通常外源磷污染负荷减少后，短期内也看不到任何生态恢复迹象的响应，这主要是由于沉积物中的内源磷释放造成的。内源磷释放会将湖泊的生态恢复推迟几十年之久，因此需要采取措施来控制内源磷负荷并加速湖泊生态恢复。絮凝剂与Phoslock®锁磷剂的组合（Flock & Lock）是有效絮凝沉淀浮游植物和控磷的方法。其中，絮凝剂从上覆水中去除藻类，而Phoslock®锁磷剂作为磷酸盐螯合剂和沉积物钝化剂，可使储存在表层沉积物中的磷失活。研究对象：
Rauwbraken湖位于荷兰南部，为掏挖取沙后形成的湖泊，水面面积4ha，极限水深15m，为有跃温层的深水型湖泊。该湖主要通过地下水补给，无出入流。从90年代中期开始，Rauwbraken湖蓝藻水华频频出现，终在2007年因蓝藻水华实施了4个月的封闭管理。Rauwbraken湖水质的核心问题是水体富营养化导致蓝藻水华，叶绿素a浓度极高，2008年4月，全域再次爆发蓝藻水华。为了扼制蓝藻水华和治理水体富营养化，2008年4月21日到23日，对该湖进行了Flock&Lock治理。主要结果：
1.Flock&Lock烧杯实验
实验开始前，各水样的叶绿素a平均浓度为845µg/L。实验开展后两小时，对照组中大部分的蓝藻在水柱顶层富集，而在PAC和Phoslock®锁磷剂组（Flock&Lock）中，大部分蓝藻蓄积在试管底部(图2)。
图2 对照组、Flock&Lock组叶绿素a浓度和浊度的变化
2.Rauwbraken湖应用Flock&Lock依据烧杯试验的结果和数据，进一步制定了Rauwbraken湖Flock&Lock实施方案，并于2008年4月在该湖投加了2吨PAC和18吨Phoslock®锁磷剂，有效地抑制了蓝藻水华。治理前两年，该湖泊平均叶绿素a浓度为19.5（±36.5）μg/L，而在治理后的数年内，平均叶绿素a浓度低至3.7（± 4.5）μg/L（图3、图5）。该技术组合同时也有效地降低了水柱中总磷的浓度，从实施前的平均 169（±126）μg P/L降至实施后的14（±15）μg P/L。Flock&Lock的实施也成功将该湖由重度富营养状态转变为贫/中营养状态。从2008年4月至2013年（包括2013年），Rauwbraken湖一直维持贫/中营养的清水稳态，总磷降低到治理前的10%以下（图4、图6）。
图3 2008年4/5月，Rauwbraken湖实施Flock&Lock前后叶绿素a的浓度变化
图4 Rauwbraken湖治理前的水体感官 (2008年4月21日)、PAC投加后感官(2008年4月23日)、投加Phoslock®锁磷剂四天后感官(2008年4月27日)以及Phoslock®锁磷剂充分沉淀后的感官(2008年5月20日)
图5 2006-2012 Rauwbraken湖叶绿素a年平均浓度的变化
图6 2006-2012 Rauwbraken湖总磷年平均浓度的变化研究结论：
1.单独应用低剂量的PAC（2.2和4.4mg Al/L）或Phoslock®锁磷剂（剂量为390mg/L）均不足以有效沉降蓝藻。而PAC和Phoslock®锁磷剂的（Flock&Lock）联合应用有效地絮凝沉降了蓝藻并显著提高了水体透明度。
2. Flock&Lock有效地降低了Rauwbraken湖总磷的含量，从实施前的平均 169（±126）μg P/L 降至实施后的14（±15）μg P/L。
3. 经过Flock&Lock的联合应用，Rauwbraken湖的营养状态由富营养状态转变为贫/中营养状态，并在此后长达5年的时间内，一直维持贫/中营养的清水稳态，水体总磷浓度降低到处理前的10%以下。
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编外语：
1. 絮凝剂与Phoslock®锁磷剂的组合工艺在国内湖库水环境修复中也有较多工程案例。本文从解决蓝藻问题的角度评估了“絮凝+锁磷”的应用效果，为以后的工程应用提供了客观、科学的理论与实践依据。
2. Flock&Lock可有效降低上覆水的总磷浓度、钝化沉积物的磷释放通量，并显著降低蓝藻生物量、提升水体透明度，从而使水体富营养化得到有效缓解。
3. 瓦格宁根大学科研团队对本工程进行了11年之久的跟踪监测，揭示了Rauwbraken湖11年间的水质变化及镧元素的分布情况，为Phoslock®锁磷剂的长效生态安全性提供了有力支撑。
参考链接：PHOSLOCK｜工程应用二十周年特辑—文献解读（1） (qq.com)
