溶解氧(Dissolved Oxygen，DO)是影響水質(zhì)的關(guān)鍵因子。提高水體DO含量對改善黑臭水體水質(zhì)具有重要現(xiàn)實意義。DO含量不僅影響水體中微生物的代謝活性，同時控制污染物在沉積物一水界面之間的遷移轉(zhuǎn)化過程。然而，黑臭水體復(fù)氧過程中，沉積物一水界面(Sediment-Water Interface，SWI)的污染物擴(kuò)散規(guī)律不清，限制了其修復(fù)效果。

本研究以農(nóng)村黑臭水體為研究對象，通過實驗研究和理論分析的手段，探究不同復(fù)氧方式對沉積物一水界面結(jié)構(gòu)特征的影響，評估復(fù)氧方式對黑臭水體修復(fù)的效果:分析了沉積物中污染物擴(kuò)散通量變化過程:解析SWI與營養(yǎng)鹽遷移擴(kuò)散的相互關(guān)系，從微界面角度揭示復(fù)氧對黑臭水體修復(fù)機(jī)理，為黑臭水體修復(fù)與治理提供技術(shù)與理論支撐。

Unisense微電極測量系統(tǒng)的應(yīng)用

Unisense微電極系統(tǒng)被用來測量沉積物和水體中的溶解氧（DO）濃度和氧化還原狀態(tài)。測量三個沉積物柱用于測量水-沉積物剖面中的溶解氧（DO）濃度和氧化還原狀態(tài)（Eh），使用氧氣和氧化還原微電極測試完成。

主要研究結(jié)果如下:

(1)實驗研究表明，人工曝氣復(fù)氧和投加釋氧劑(Oxygen Release Compound，ORC)復(fù)氧均能提高黑臭水體溶解氧含量，進(jìn)而改善水質(zhì)。在持續(xù)曝氣條件下黑臭水體DO均維持在7 mg/L左右:在間歇曝氣作用下(曝1h停11h、曝1h停7h、曝lh停3h)各反應(yīng)器中黑臭水DO含量分別維持在1～4 mg/L、3～5 mg/L、5-7 mg/L.曝氣復(fù)氧對黑臭水體中各類污染物具有良好的去除效果，氨氮去除率均在90%以上;曝氣周期8h條件下，TN去除率可達(dá)到77.0%:曝氣周期為4h條件下，PO43-的去除率達(dá)到91.4%;此外，間歇曝氣對有機(jī)物降解效果更好，降解率最高達(dá)79，1%。釋氧劑復(fù)氧能在短時間內(nèi)(48小時)維持水體溶解氧含量(DO>8 mg/L)，但容易導(dǎo)致水體pH升高;釋氧劑復(fù)氧對NH3-N和YN的去除效果較好。

(2)不同復(fù)氧方式下，沉積物一水界面擴(kuò)散邊界層厚度和氧滲透深度均有增加。持續(xù)曝氣復(fù)氧條件下，沉積物一水界面擴(kuò)散邊界層厚度(Diffusion Boundary Layer，DBL)從450～550μm分別提高至1600～2600μm，氧滲透深度從950～1000μm逐漸增加至2700～2750μm。間歇曝氣條件下，DBL厚度由850～1100μm增加至1650～2500μm，氧滲透深度從1100～1700μm逐漸增加至9600～10800μm。投加釋氧劑可以增加DBL厚度(從1350～1800μm提高到3450～4200μm)，但對沉積物中氧滲透深度改變不明顯(從450～500μm增大到1000～2000μm)。

(3)復(fù)氧可以改變沉積物中污染物(營養(yǎng)鹽)的擴(kuò)散通量，研究表明曝氣復(fù)氧對營養(yǎng)鹽擴(kuò)散抑制效果優(yōu)于釋氧劑復(fù)氧。持續(xù)曝氣條件下，氨氮擴(kuò)散通量同比降低4.23～5.59μg/cm2/day;磷擴(kuò)散通量降低了0.50～0.74μg/cm2/day，而對照組(未曝氣)擴(kuò)散通量增加了3.84μg/cm2/day。與持續(xù)曝氣復(fù)氧相比，間歇曝氣對污染物擴(kuò)散的抑制更為顯著，氨氮擴(kuò)散通量從31.26～38.89μg/cm2/day降低至2.25～10.59μg/cm2day;磷擴(kuò)散通量降低不明顯，在實驗結(jié)束時約為1.39～1.48μg/cm2/day，降低了0.46～1.08μg/cm2/day。釋氧劑的投加抑制了氨氮的釋放，氨氮擴(kuò)散通量從5.17～6.15μg/cm2/day降低至4.18～5.29μg/cm2/day;對沉積物中磷的釋放沒有明顯的抑制作用，甚至可能促進(jìn)磷的釋放。