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【专栏】生态河湖研究前沿——湖泊磷的故事讲述者,中科院王东升研究员专访
时间:2020-08-05

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近期,“生态河湖”公众号推出“生态河湖研究前沿”专栏,每周特邀生态河湖相关领域知名学者进行撰稿,对其研究方向做简短介绍,阐述该研究方向的重要性、目前进展,以及未来该方向上值得关注问题。这个专栏的目的一方面是展示中国学者在生态河湖相关领域研究上取得的进展,另一方面是为政府、企业以及正在寻找自己研究方向的读者提供一些参考



文章导读

2020年8月  第二期

学者简介

研究方向及意义

目前研究进展

未来研究关注重点




01

学者简介


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     王东升,研究员,博士生导师,中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室主任,中国科学院生态环境研究中心(义乌)长三角中心主任。1991年毕业于中国地质大学(武汉)获得应用化学学士学位。1994年毕业于华南理工大学获得环境化学硕士学位。1997年毕业于中国科学院生态环境研究中心,获得环境工程博士学位。1999年、2002年,两次赴英国(UCL大学与Surrey大学)进行博士后与国际合作研究。1999年进入中国科学院生态环境研究中心工作。现任国际水协(IWA)会员,全球水伙伴中国委员会技术委员,中国化学会水处理学科组秘书长,中国化工协会混凝技术组理事长、铝盐行业专家组委员,澳大利亚南澳大学客座教授。已发表论文360余篇,包括SCI论文210余篇(包括环境领域顶级期刊 Water Research、 Environ. Sci. & Technol. 论文20余篇),被引总频次7069,其中他引6563次,h-index为34,获得授权发明专利11项。曾经主持过多项国家863课题、973课题、水专项课题、基金委重点基金、面上基金和创新群体基金项目,中科院重点项目以及企业委托课题。荣获多次国家自然科学二等奖、国家科技进步二等奖以及省部级奖励等。





02

研究方向及意义


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天然水体污染物的微界面形态转化及迁移规律


基于沉积物形成过程和结构不同,重点研究了污染物在水相、固相和气相及在水-固界面和水-气界面等区域的地球化学循环过程与机制的差异,创新性提出其对应的特异性水生态和底栖生态修复理念与设计。其中,磷是一直被认为是湖库水体富营养化的重要限制性因子,具有不完全的地球化学循环圈,外源进入的磷绝大多数(大于90%)蓄积于底泥中。因此,底泥中磷的控制成为湖泊磷控制的重点。然而,就现有技术水平来说,湖泊底泥磷的控制主要包括底泥疏浚、湖底曝气、微生物分解以及原位钝化控磷等技术。通过对太湖不同界面磷的形态转化及迁移规律的研究,并结合不同沉积物垂向结构、污染物分布特征和水生态健康状况等,提出了“基于弹性机制的生态空间重构”的工作设想,并将此成果应用于白洋淀科学清淤与生态空间重构当中,为浅水湖泊和湿地区域重污染沉积物科学清淤提供科技支撑。


03

目前研究进展

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界面磷吸附解析模型研究

考虑已吸附在沉积物上的可交换态磷, 从经典的Langmuir 吸附等温线模型出发,提出适合描述磷在已有磷污染的沉积物上吸附定量数学模型。将模型应用于太湖沉积物磷在沉积物-水界面分配系数、临界磷平衡浓度及原有吸附的可交换态磷浓度等分析,考察了分配系数以及最大吸附容量与沉积物组成的关系。

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图1 修正后磷污染的沉积物上吸附定量数学模型及非线性拟合曲线

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沉积物内源污染控制技术



通过分析边界层水体和不同深度沉积物各项物理、化学、生物指标和污染物空间分布特征,结合白洋淀生态环境修复和科学清淤的目标,提出基于弹性恢复机制的白洋淀科学清淤与生态空间重构研究方案。评价沉积物内源污染释放风险,预测清淤后的生态环境效应。


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图2 水固交错带的构建与生态清淤


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水体颗粒稳定性研究


颗粒态磷虽然不具备即时的生物或藻类有效性,但是会沉积在下游水体成为重要的内源。此外,水体的富营养化导致藻类的大量生长繁殖形成水体中新的颗粒物。研究了不同水质参数及水利条件下,颗粒态磷的稳定及形态转化特征、不同形态藻细胞的稳定性等。


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