中文標(biāo)題：一種用于控制湖泊富營養(yǎng)化的新型La基水凝膠的效率和機(jī)制：從沉積物的磷釋放特性、硫驅(qū)動的自養(yǎng)反硝化和藍(lán)藻水華反應(yīng)中洞察

• 期刊：Water research（IF：12.4）
  

• DOI：https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.123431
  

• 第一作者：Qinyi Chen

• 通訊作者：Zhicong Wang
  

• 發(fā)表日期：2025年3月9日

• 第一單位：中國科學(xué)院水生生物研究所藻類生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗室

亮點(diǎn)Highlight

• 開發(fā)了用于 N 和 P 雙重控制的清潔生產(chǎn)水凝膠

• 孔隙和骨骼 中的 La 分別依次 控制水和沉積物中的P

• 水凝膠可以實(shí)現(xiàn)La 的精確輸入，以基于Fe-P釋放鈍化P

• 海藻酸鈉作為碳源促使多種微生物代謝減少氮消耗

摘要Summary

據(jù)報道，營養(yǎng)鈍化劑通常以單一營養(yǎng)物質(zhì)控制為目標(biāo)，需要復(fù)雜的能源密集型過程。在這項研究中，我們開發(fā)了一種用于雙重氮磷控制的介孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)球形La基水凝膠。由海藻酸鈉和鑭交聯(lián)的水凝膠框架封裝了游離的La3+。制備過程避免了高能技術(shù)，并且不會產(chǎn)生廢物，使用可回收試劑。通過吸附試驗、冷凍電子顯微鏡以及表面積和孔徑分析，我們發(fā)現(xiàn)介孔結(jié)構(gòu)保護(hù)了內(nèi)部游離La3+，防止了La3+的快速釋放并最大限度地減少了La3+的浪費(fèi)。球形框架中的交聯(lián)La3+通過微生物降解多糖骨架釋放，在沉積物中誘導(dǎo)厭氧條件，同時鈍化可溶性活性磷（SRP）。海藻酸鈉中的G單元充當(dāng)碳源，增強(qiáng)硫氮循環(huán)耦合、反硝化并減少NO3-釋放。三個月的實(shí)驗室模擬和九個月的田間原位實(shí)驗表明，營養(yǎng)物質(zhì)控制效果顯著。在田間試驗中，施用一個月后，水柱中的SRP濃度降至0.006mg/L（降低75%），NO3-濃度降至0.15mg/L（降低87.5%），水透明度大大提高，沒有藍(lán)藻水華。本研究為營養(yǎng)鈍化劑提供了一種新穎的設(shè)計理念，涉及清潔生產(chǎn)、平衡輸入產(chǎn)出和微生物代謝的充分動員。從多方面對材料的性能、機(jī)理和效果進(jìn)行了全面的探索和驗證。這種材料可以為控制富營養(yǎng)化湖泊中的內(nèi)源性污染提供新的選擇。

引言Introduction

藍(lán)藻水華是世界上大多數(shù)水體面臨的生態(tài)災(zāi)難，也是水體富營養(yǎng)化的宏觀生態(tài)表現(xiàn)。研究人員越來越認(rèn)識到，解決藍(lán)藻水華問題需要管理外源性營養(yǎng)物質(zhì)的輸入和內(nèi)源性營養(yǎng)物質(zhì)的釋放，磷控制是一項關(guān)鍵策。已經(jīng)開發(fā)了多種磷滅活劑，包括金屬鹽、粘土礦、改性廢物等。在這些材料中，鑭(La) 基材料是研究最廣泛、使用最廣泛的磷滅活劑。鑭在5至9的 pH 值范圍內(nèi)與磷反應(yīng)形成穩(wěn)定的磷酸鑭(LaPO4·xH2O)，其幾乎不受氧化還原反應(yīng)的影響。各種研究評估了這些 La基材料在富營養(yǎng)化湖泊中的磷控制效果。值得注意的是，由澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織（CSIRO）開發(fā)的鑭改性膨潤土（LMB）是應(yīng)用最廣泛的材料。LMB 已成功應(yīng)用于全球近200個水體，盡管其對磷的滅活效率受許多環(huán)境因素的影響，例如堿度、pH 值和溶解有機(jī)碳(DOC)。對各種水生生物的毒性研究，包括 Elodea nuttalli、Chironomid 幼蟲、多種魚類、Raphidocelis subcapitata 和 Daphnia magna，已經(jīng)證明LMB La3+在生態(tài)上是安全的。

一般來說，復(fù)雜的生產(chǎn)工藝和苛刻的合成條件導(dǎo)致磷滅活劑的成本很高。此外，La3+幾乎所有磷滅活劑中的載體材料（例如粘土礦物）都是不可降解的，添加后可能會導(dǎo)致沉淀并改變原始生態(tài)功能。在磷滅活劑的開發(fā)過程中，可溶性活性磷 (SRP) 的吸附能力和吸附速率是兩個最關(guān)鍵的參數(shù)。由于豐富的暴露吸附位點(diǎn)，許多滅活劑在高 SRP 溶液 (> 50 mg/L) 中表現(xiàn)出快速吸附速率。研究表明，富營養(yǎng)化湖泊中的 SRP 濃度 (≈ 0.01 mg/L) 明顯低于上述測試實(shí)驗中報告的濃度 (> 50 mg/L)。此外，在富含有機(jī)物和各種離子的富營養(yǎng)化湖泊中，磷鈍化劑上的豐富吸附位點(diǎn)可能與離子或帶負(fù)電荷的基團(tuán)競爭性結(jié)合，這通常會導(dǎo)致磷鈍化劑的效率低。因此，具有高吸附能力和快速吸附速率的鈍化劑可能更適合處理工業(yè)和農(nóng)業(yè)廢水，而不是富營養(yǎng)化湖泊。我們之前的研究表明，富營養(yǎng)化沉積物可以迅速將 SRP 釋放到水中并將其穩(wěn)定在低濃。沉積物磷的這種釋放特性促使我們開發(fā)了新型La3+基磷鈍化劑，該鈍化劑可以根據(jù)環(huán)境 SRP 濃度動態(tài)調(diào)整La3+釋放速率，以實(shí)現(xiàn)富營養(yǎng)化湖泊中高效和持續(xù)的磷控制。

介孔材料可以提高 La基磷鈍化劑的吸附效率，尤其是在低磷條件下。通常，La基鈍化劑的載體材料僅支持吸附劑，并且它們沒有磷吸附位點(diǎn)。由于海藻酸鈉可以通過與金屬離子交聯(lián)形成水凝膠，因此它可以用作功能性金屬離子（例如 Ca2+)。這些水凝膠的物理性質(zhì)主要取決于海藻酸鈉的組成 (即 M/G 比率)。然而，其機(jī)械性能受到交聯(lián)反應(yīng)均勻性的顯著影響。因此，通過調(diào)節(jié)海藻酸鈉與 La3+之間的交聯(lián)反應(yīng)，我們創(chuàng)新性地制備了一種可以釋放 La 的介孔La3+基動態(tài)水凝膠。La基水凝膠豐富的介孔結(jié)構(gòu)和強(qiáng)大的保水能力都確保了它可以通過兩個關(guān)鍵機(jī)制釋放以降低SRP。一方面，游離的 La3+封裝在水凝膠中的溶液可通過介孔通道擴(kuò)散和釋放；另一方面，交聯(lián)的 La3+在水凝膠骨架上隨著水凝膠的降解或由于離子交換而動態(tài)釋放。此外，海藻酸鈉作為微生物的首選碳源，也可能影響沉積物中的氮循環(huán)過程。

本研究旨在解決與養(yǎng)分還原控制藍(lán)藻水華相關(guān)的三個問題，即 (1) 開發(fā) La- 基水凝膠并闡明其理化特性和 P 吸附； (2) 評估 La- 基水凝膠對營養(yǎng)物質(zhì)和藍(lán)藻水華的實(shí)際效果； (3) 揭示了 La- 基水凝膠在富營養(yǎng)化湖泊中減少氮和磷的機(jī)制。吸附等溫線模型和吸附動力學(xué)模型均用于模擬 La 基水凝膠的磷吸附過程。冷凍電子顯微鏡、 X 射線光電子能譜和固態(tài)核磁共振等技術(shù)已被應(yīng)用于分析 La 基水凝膠的物理化學(xué)性質(zhì)和磷鈍化機(jī)理。進(jìn)行了實(shí)驗室和現(xiàn)場原位圍封實(shí)驗 ( 中試規(guī)模 ) ，以評估 La 基水凝膠在三個維度上的生態(tài)影響，包括沉積物、沉積物 - 水界面 (SWI) 和水柱。本研究為環(huán)保型磷滅活劑的設(shè)計提供了新思路。

圖文導(dǎo)讀Result

1.交聯(lián)的 La3+能有效捕獲沉積物中長期原位釋放的低水平 SRP

制備的La基水凝膠具有直徑約為2mm的球形殼結(jié)構(gòu)(圖S1)。冷凍SEM圖像顯示，球形殼具有由海藻酸鈉與La3+交聯(lián)形成的多孔結(jié)構(gòu)(圖1J，M)，而大量的游離La3+溶液被封裝在殼內(nèi)。SEM-EDS映射顯示，形成球殼的海藻酸鈉以線性方式分布(如C和O的分布所示，圖1L、N)，而交聯(lián)的La3+均勻分布在整個殼中(圖1O)。球殼結(jié)構(gòu)和各種形式的La3+(例如，自由離子形式和交聯(lián)形式)表明La基水凝膠可能具有不同的磷吸附機(jī)制。游離La3+的從5%La@SA比從4%La@SA快五倍（圖S5），這表明即使La3+濃度的微小變化也會顯著影響La基水凝膠中游離態(tài)La3+的含量。此外，我們觀察到兩種La-基水凝膠的吸附行為存在差異。當(dāng)P濃度超過1mg/L時，隨著P濃度的增加，5%La@SA的24小時吸附容量降低(圖1A、D)。這一發(fā)現(xiàn)表明，La基水凝膠的吸附行為與吸附劑濃度（PO43-）。我們進(jìn)一步比較了P濃度為0.05mg/L和1mg/L的兩種水凝膠的吸附動力學(xué)(表S4;圖1B，E)的結(jié)果表明，兩種La基水凝膠的理論飽和吸附容量均隨著吸附劑濃度的增加而增加?？傊覀兗僭O(shè)高濃度的SRP(>1mg/L)擴(kuò)散到水凝膠中，并在5%La@SA中形成大量不溶性LaPO?·nH?O和高濃度游離La3+，導(dǎo)致沉淀過程堵塞。堵塞的孔通道進(jìn)一步阻止了La3+/SRP的擴(kuò)散，這表現(xiàn)為24小時時吸附能力降低。采用顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型分析在高P濃度(1mg/L)下測得的動力學(xué)數(shù)據(jù)。模型結(jié)果表明，對于5%La@SA，擴(kuò)散可以分為三個階段，第二階段被確定為關(guān)鍵的限速步驟(圖1C、F)。為了進(jìn)一步闡明孔結(jié)構(gòu)對離子擴(kuò)散和吸附行為的影響，表征了水凝膠的多孔特性。TheN2吸附-解吸曲線顯示H3磁滯環(huán)(圖1G、H)，表明存在狹縫型和喉型孔。中孔和大孔的平均孔徑以及5%La@SA孔的孔隙率小于4%La@SA(表S4;圖1G-I)。這表明5%La@SA的孔隙更曲折、更狹窄;因此，在游離La3+快速釋放和較高環(huán)境SRP濃度的條件下，La@SA4%更有可能發(fā)生孔隙堵塞。

在這項研究中，水凝膠中的La負(fù)載量達(dá)到5%，接近LMB中的La負(fù)載量。然而，本研究中La基水凝膠的理論飽和P吸附能力遠(yuǎn)低于其他磷滅活劑。這種差異可能是由于本研究中計算的磷吸附能力來自動力學(xué)模型這一事實(shí)造成的。供試濃度分別為0.05mg/L和1mg/L，過低，水凝膠無法破裂和膨脹。因此，吸附容量僅與游離La有關(guān)3+在球形殼內(nèi)，而大多數(shù)交聯(lián)的La3+構(gòu)成水凝膠骨架的物質(zhì)在P吸附實(shí)驗中不能釋放。我們之前的研究表明，富營養(yǎng)化湖泊中的SRP濃度約為0.01mg/L。此外，在富營養(yǎng)化湖泊中，沉積物的平衡磷濃度(EPC?)相對較低，這表明沉積物中的SRP以低濃度釋放。因此，能夠快速吸附大量P的材料更適合于廢水等高P環(huán)境，而不是富營養(yǎng)化湖泊。在這項研究中，基于La的水凝膠結(jié)合了兩種不同類型的La3+，即游離La3+封裝在球殼內(nèi)并交聯(lián)La3+構(gòu)成水凝膠骨架。這兩種形式的La3+針對兩種不同的磷還原機(jī)制：游離La3+側(cè)重于上覆水中較高濃度的SRP，而交聯(lián)的La3+解決SRP從沉積物中持續(xù)釋放的問題。具體來說，交聯(lián)的La3+能有效捕獲沉積物中長期原位釋放的低水平SRP。La基水凝膠的介孔結(jié)構(gòu)保護(hù)和穩(wěn)定了封裝的La3+，鋸齒形孔通道可防止大量La3+同時釋放到環(huán)境中，從而避免浪費(fèi)。此外，交聯(lián)La3+在框架上僅在特定環(huán)境條件下發(fā)布，有效地延遲了La3+。與許多已報道的磷鈍化材料相比，La基水凝膠的制備方法簡單，不需要輔助化學(xué)試劑或復(fù)雜的修飾過程。用于制備La基水凝膠的La3+溶液可以回收和再利用，確保不會產(chǎn)生廢物。

圖1.La基水凝膠的吸附行為和多孔特性。(A)、(B)和(C)分別是4%La@SA的Freundlich吸附等溫線、吸附動力學(xué)模型和粒子內(nèi)擴(kuò)散模型擬合結(jié)果;(D)、(E)和(F)分別是5%La@SA的Freundlich吸附等溫線、吸附動力學(xué)模型和粒子內(nèi)擴(kuò)散模型擬合結(jié)果;(G)是4%La@SA的中孔分布特征;(H)是5%La@SA的中孔分布特征;(I)是兩種La-基水凝膠的大孔分布特性的比較;(J-O)是冷凍電子顯微鏡圖像和表面元素分布特征。

2.La基水凝膠成功地在沉積物表面形成了屏障，阻止了沉積物磷釋放到水柱中。

當(dāng)控制外源磷輸入時，水柱中的SRP主要受沉積物中內(nèi)源性磷釋放的影響。DGT二維成像技術(shù)可以清楚地描繪SWI處不穩(wěn)定P濃度的分布。DGT圖像顯示CK和NC之間SWI兩側(cè)的磷濃度存在顯著差異(圖2A、B)。然而，HT和LT之間SWI兩側(cè)的磷濃度幾乎沒有差異(圖2C-E)。HT和LT中的磷控制深度分別達(dá)到SWI以下3cm和6cm(圖2C-D)，這比LMB之前報道的2cm控制深度要深得多。這些結(jié)果表明，La基水凝膠成功地在沉積物表面形成了屏障，阻止了沉積物磷釋放到水柱中。Fe結(jié)合磷(Fe-P)是一種易于釋放的磷形式，可以作為沉積物富營養(yǎng)化的指標(biāo)。磷分?jǐn)?shù)測試表明，僅在LT和HT中Fe-P的比例降低(圖2G)，表明La-基水凝膠可以顯著降低Fe-P，從而降低沉積物中磷釋放的風(fēng)險。在沒有La-基水凝膠(CK和NC)的處理中，F(xiàn)e2+和沉積物孔隙水中的SRP(圖2H-I)，而在用La-基水凝膠(LT和HT)處理中觀察到負(fù)相關(guān)(圖2J-K)。這進(jìn)一步表明，La基水凝膠可以有效地鈍化沉積物表層中的磷，特別是在0-6cm范圍內(nèi)。以前的研究報告說，LMB不會引起可溶性Fe和不穩(wěn)定Fe濃度的顯著變化，但會誘導(dǎo)NaOH-P的增加。相比之下，用La基水凝膠處理導(dǎo)致Fe-P含量顯著降低，可溶性Fe和不穩(wěn)定Fe含量顯著增加(圖2F)。這些發(fā)現(xiàn)表明，La基水凝膠可以通過有機(jī)物降解誘導(dǎo)Fe-P的釋放，并在交聯(lián)La3+的幫助下固定釋放的磷.因此，與LMB相比，La基水 凝膠對沉積物中的磷進(jìn)行更主動的鈍化。

表觀P擴(kuò)散通量（Fd）可以根據(jù)Fick第一定律計算。這FdLT和HT分別為0.03和0.05mg·m?2·d?1，分別約為FdCK（1.17mg·m?2·d?1）（圖S8A）。這些發(fā)現(xiàn)表明，La基水凝膠有效地減少了沉積物中磷釋放的通量。DIFS模型用于進(jìn)一步探索沉積物中SRP的吸附-脫附過程，其中Tc是吸附-解吸化學(xué)平衡達(dá)到63%時的特征響應(yīng)時間。結(jié)果表明，tcHT(1256s)比CK(15.25s)高84倍(圖S8B)。這表明La基水凝膠可以大大減緩沉積物磷釋放到水柱中(圖S8)。La基水凝膠能夠形成一層La3+。表層沉積物5cm上的屏障(圖S9A)。這可能是治療中SRP釋放通量和速率降低的主要原因。然而，上覆水中的總La和可溶性La都低于當(dāng)前LMB應(yīng)用案例中報告的濃度(圖S9)。這意味著La-base水凝膠可以通過緩釋長期穩(wěn)定且相對安全地發(fā)揮控磷作用。

此外，我們發(fā)現(xiàn)La-基水凝膠不僅有效控制磷，還顯著降低了氮。室內(nèi)模擬和現(xiàn)場原位圍護(hù)實(shí)驗均表明，La基水凝膠處理中的TN濃度低于對照，尤其是在實(shí)驗的初始階段，而NO2?和NH4+在所有組中相似(圖S6;圖S7)。有趣的是，NO3?的濃度和TN在NC中（用不含La的水凝膠處理）顯著低于CK中的TN（圖S6D，G），盡管對磷控制沒有顯著影響(圖S6A)。我們假設(shè)這是由于海藻酸鈉（一種有機(jī)物）影響沉積物中的氮循環(huán)過程。這種明顯的時間依賴性效應(yīng)可能與海藻酸鈉降解有關(guān)。由于有機(jī)碳可以作為氧化還原反應(yīng)的電子供體，因此一些研究提出通過引入外源有機(jī)碳來增強(qiáng)廢水處理過程中的氮去除。海藻酸鈉是一種可生物降解的多糖，其輸入可能會影響沉積物的氮循環(huán)并加速富營養(yǎng)化沉積物中的氮去除。

圖2.La基水凝膠在模擬實(shí)驗中的磷控制效果。()(A-D)不穩(wěn)定P沿SWI縱向分布的二維高分辨率圖像，分別在CK、NC、LT和HT中;(E-F)SRP和Fe2+分別沿縱向SWI的濃度;(G)沉積物中的磷含量;(H-K)Fe2+的回歸分析和SRP分別在CK、NC、LT和HT的沉積物間質(zhì)水中。橙色/藍(lán)色圓形陰影表示質(zhì)量中心，ns表示不顯著差異，***表示p<0.001。

3.La基水凝膠通過降低水柱中的SRP濃度來控制藍(lán)藻水華。

La基水凝膠的應(yīng)用在控制田間圍封中的藍(lán)藻水華方面取得了有希望的結(jié)果。在基于La-基水凝膠處理中，浮游植物生物量遠(yuǎn)低于對照組(圖3)。在整個夏季(6月至8月)，在La-based水凝膠處理的圍欄中沒有觀察到藍(lán)藻水華(圖S10)，葉綠素a濃度保持在5μg/L以下(圖S7)。此外，在基于La的水凝膠處理中，微囊藻屬的優(yōu)勢期延遲，藍(lán)藻門內(nèi)的生物多樣性增加(圖S11)。RDA顯示所有站點(diǎn)之間的磷(TP、TDP和SRP)濃度存在顯著差異(圖3A)。分層分區(qū)確定SRP是各組之間浮游植物群落結(jié)構(gòu)差異的主要驅(qū)動因素(圖3B)。這些發(fā)現(xiàn)表明，基于La的水凝膠主要通過降低水柱中的SRP濃度來控制藍(lán)藻水華。

圖3.田間圍護(hù)中的泛光控制效果。()(A)生物因子(生物量/藍(lán)藻門/微囊藻屬比例)與環(huán)境因子之間的冗余分析;(B)影響浮游植物群落結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵環(huán)境因子的分層劃分;(C-K)圍欄內(nèi)門水平浮游植物組成的月度變化。

4.La基水凝膠吸附SRP的化學(xué)機(jī)制。

4%La@SA對P的吸附隨著pH值的增加呈“V”形趨勢，在pH值為8時達(dá)到最低點(diǎn)()(圖S12A)。在各種條件下，反應(yīng)后pH值始終低于初始pH值(圖S12B)，表明存在OH?測試系統(tǒng)中的消耗。Tangetal.報道氫氧化鑭在pH>7.2時發(fā)生配體交換。因此，我們假設(shè)在高pH值(pH>8)下，磷鈍化主要是由于La3+的向外擴(kuò)散與OH?形成鑭(氫)氧化物，隨后與HPO42-反應(yīng)，通過配體交換機(jī)制形成球內(nèi)絡(luò)合物。這種球內(nèi)絡(luò)合機(jī)制也可能在水凝膠內(nèi)起作用,SS-NMR、P和LaXPS波段進(jìn)一步證明了這一點(diǎn)(圖4A-C、G)。

La基水凝膠釋放更多的La3+在Fe3+中溶液比其他離子溶液中的作用更大，而Fe3+溶液中的濃度降低(圖4F)。對應(yīng)于Fe3+的特征結(jié)合能和Ca2+在模擬實(shí)驗的回收水凝膠表面也檢測到（圖4D-E）。這些結(jié)果表明，F(xiàn)e3+可以取代交聯(lián)的La3+在水凝膠框架內(nèi)。這種離子交換是一種關(guān)鍵的化學(xué)機(jī)制，La基水凝膠可以通過該機(jī)制動態(tài)調(diào)節(jié)La3+，磷鈍化的釋放取決于Fe-P的釋放。Ca2+可以形成離子對(CaHPO4)）與HPO42?，減弱水凝膠和磷酸鹽之間的靜電排斥，從而形成三元絡(luò)合物以增強(qiáng)吸附。模擬實(shí)驗過程中水凝膠中β-糖苷鍵的消失(由880cm?1附近的吸收峰表示)(圖4H)表明水凝膠在自然條件下是可生物降解的。多糖的降解導(dǎo)致Fe-P從沉積物中厭氧釋放，并釋放交聯(lián)La3+從框架中。這種微生物降解可能構(gòu)成了基于La的水凝膠動態(tài)調(diào)節(jié)La3+的另一個重要機(jī)制磷鈍化釋放，取決于Fe-P釋放。據(jù)報道，生物炭型磷滅活劑可以通過增強(qiáng)微生物介導(dǎo)的Fe還原和有機(jī)物分解來促進(jìn)磷轉(zhuǎn)化;然而，生物炭的老化增加了界面SRP釋放通量。相比之下，La基水凝膠的降解伴隨著La3+釋放，可緩解材料老化導(dǎo)致的SRP釋放?；谶@些結(jié)果，我們提出了一種La基水凝膠吸附SRP的化學(xué)機(jī)制(圖4I)：游離La3+在球形殼內(nèi)，通過中孔迅速釋放，并使上覆水中的SRP失活;而交聯(lián)的La3+在球殼上通過離子交換或碳骨架降解釋放，從而將Fe-P釋放的低濃度SRP隔離在沉積物中。

圖4.La基水凝膠控制磷的化學(xué)機(jī)制。()(A)不同環(huán)境條件下La基水凝膠的XPSO1s光譜;(B)不同環(huán)境條件下La基水凝膠的XPSLa3D譜圖;(C)不同環(huán)境條件下La基水凝膠的XPSP2p光譜;(D)從SWI收集的La-基水凝膠的XPSFe2p光譜;(E)從SWI收集的La-基水凝膠的XPSCa2p光譜;(F)金屬離子（即Ca2+,Mg2+和Fe3+）對La基水凝膠的La釋放;(G)從吸附實(shí)驗中收集的La基水凝膠的31P固體NMR譜圖;(H)不同環(huán)境條件下La基水凝膠的FTIR;(I)基于La基水凝膠物理特性的磷控制機(jī)制的3D概念圖。

小結(jié)Conclusion

1.根據(jù)營養(yǎng)物質(zhì)釋放特性設(shè)計活性物質(zhì)的釋放量，而不是最大化吸附量。

2.游離La3+在水凝膠中由于濃度梯度而迅速釋放，而La3+隨著多糖骨架的分解而釋放。

3.多糖降解消耗沉積物中的溶解氧，導(dǎo)致在厭氧條件下釋放Fe-P。這些過程交織在一起并保持化學(xué)計量關(guān)系。因此，La基水凝膠在從沉積物中泵出SRP并同時滅活泵出的SRP中發(fā)揮作用。

4.海藻酸鈉中的G單元充當(dāng)碳源，增強(qiáng)硫氮循環(huán)耦合、反硝化并減少NO3-釋放。在現(xiàn)場原位圍欄中，水凝膠實(shí)現(xiàn)了營養(yǎng)濃度的顯著降低，從而控制了藍(lán)藻水華。