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水是生命之源,生产之要,生态之基。然而,随着经济和社会的发展,大量的污染物被排放进入水体,导致水污染已经成为目前世界上普遍存在的环境问题。在水环境污染问题当中,水体的富营养化是现阶段世界上最为严重的水环境问题之一。水体富营养化的实质是氮和磷等营养物质过量导致的水生态系统物种分布失衡,进而导致单一物种的疯狂生长,最终使得水体的整个生态系统走向衰亡。P（磷）被普遍视为是引起水体富营养化的关键限制因子。水环境中P主要来自外部的输入以及内部的释放。底泥是自然水体的重要组成部分。当外部的P输入被完全截断后,内部P的释放,或者说是底泥P向上覆水体的释放,对水体富营养化的出现起到非常重要的作用。采用钝磷吸附剂材料作为改良剂或者覆盖材料,近年来被认为是一种有效的控制底泥P释放的方法。近年来,Ca、Fe和Zr基底泥P钝化材料开始引起国内外学者的关注。Ca结合态P较为稳定,但Ca基材料控制底泥P释放的效率总体上仍有待提高。Fe基材料对水中磷酸盐的吸附能力强,但Fe结合态P在厌氧条件下再释放的风险较高。Zr基材料控制底泥P释放的效率高,安全环保,但其制备成本通常高于Ca和Fe基材料。如果将Ca、Fe和Zr进行复合,获得的基于Ca、Fe和Zr的复合材料有望成为一种高效、经济、安全的底泥P钝化材料。然而,目前国内外对Ca/Fe/Zr复合材料控制底泥P释放的效果及机制尚了解不够。为此,本研究以膨润土作为载体材料,以Ca、Fe和Zr作为活性组分,合成新型的Ca/Fe/Zr联合改性膨润土（Ca/Fe/Zr-BT）,考察其对水中磷酸盐(HzPO4z-3,z=0,1,2或3)的吸附特征,探究其控制底泥P释放的效果及机制,目的是为地表水体内源P负荷的释放控制和富营养化的防治提供理论依据。首先,本研究对比分析了Fe改性膨润土（Fe-BT）和Ca改性膨润土（Ca-BT）对水中HzPO4z-3的吸附性能以及对底泥P释放控制的效果。结果发现,原始的膨润土（R-BT）对水中HzPO4z-3的吸附能力可以忽略不计,Ca和Fe改性会提高膨润土对水中磷酸盐的吸附,且Fe改性的增强效应远远大于Ca改性。随着Fe-BT投加量的增加,其对水中HzPO4z-3的去除率显然会随之增加;Fe-BT对水中HzPO4z-3的吸附动力学过程符合Elovich模型;Fe-BT对水中HzPO4z-3的吸附等温行为符合Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich模型,根据Langmuir模型预测的Fe-BT对HzPO4z-3的最大单分子层吸附量(Qmax)为1.07 mg/g;随着溶液p H值的增加,Fe-BT对HzPO4z-3的吸附去除能力逐渐下降;高的离子强度有利于Fe-BT对水中HzPO4z-3的吸附;Na+、K+、Mg2+和Ca2+的存在会促进Fe-BT对水中HzPO4z-3的吸附,促进作用的强弱排序为Ca2+＞Mg2+＞K+＞Na+;共存的Cl-和SO42-不会对Fe-BT吸附水中HzPO4z-3产生负面影响,而HCO3-会抑制Fe-BT对水中HzPO4z-3的吸附;Fe-BT吸附去除溶液中HzPO4z-3的机理主要为Fe-OH与HzPO4z-3之间发生配位体交换并形成Fe-O-P内层配合物。Ca-BT对水中HzPO4z-3有一定的去除能力;Ca-BT对水中HzPO4z-3的去除性能随着其投加量的增加而提高;Ca-BT对水中HzPO4z-3的Qmax可以达到0.113 mg/g。被Ca-BT所吸附的磷酸盐的P赋存形态分布特征为:弱吸附态P（Labile-P）、还原条件下敏感的P（BD-P）、金属结合态P（Na OH-r P）、钙结合态P（HCl-P）和残渣态P（Res-P）占比分别为40%、13%、20%、25%和2%,较为稳定和非常稳定P之和占到了总可提取态P的47%。被Fe-BT所吸附的磷酸盐主要以BD-P形式存在。Ca-BT添加对底泥P释放的控制有一定的效果,而Fe-BT的添加则可以有效控制底泥中P向上覆水体中的释放。Fe-BT对间隙水中溶解性活性磷（SRP）的吸附是其添加阻止底泥中P向上覆水体中释放的重要机制。其次,本研究制备了两种铁钙联合改性膨润土,即先铁后钙联合改性膨润土（Ca Fe-BT）和先钙后铁联合改性膨润土（Fe Ca-BT）,对比分析了Fe-BT、Ca Fe-BT和Fe Ca-BT对水中HzPO4z-3的吸附特性。结果发现,Ca Fe-BT和Fe Ca-BT对水中HzPO4z-3的去除性能随着其投加量的增加而提高;高的p H值不利于Ca Fe-BT和Fe Ca-BT对水中HzPO4z-3的吸附;Ca Fe-BT和Fe Ca-BT对水中HzPO4z-3的吸附动力学较好地遵循PSO（准二级动力学）模型;与Freundlich模型相比,Ca Fe-BT对水中HzPO4z-3的吸附等温行为更加适合应用Langmuir模型加以描述。与Langmuir模型相比,Fe Ca-BT对水中HzPO4z-3的吸附等温行为更加适合应用Freundlich模型加以描述。根据Langmuir模型预测的Ca Fe-BT和Fe Ca-BT对水中HzPO4z-3的最大单分子层吸附量分别为3.65和2.53 mg/g。Ca Fe-BT和Fe Ca-BT对水中HzPO4z-3的吸附能力强于Fe-BT。Ca Fe-BT对水中HzPO4z-3的吸附能力则强于Fe Ca-BT。最后,制备了三种不同类型的Ca、Fe和Zr联合改性膨润土（Fe Zr-Ca BT）,考察了Fe Zr-Ca BT对水中HzPO4z-3的吸附特征,研究Fe Zr-Ca BT覆盖对底泥P释放的控制效果,探讨了相关的控P机制。结果发现,与Langmuir模型相比,Freundlich和Dubinin-Radushkevich模型更适合用于描述Fe Zr-Ca BT对水中HzPO4z-3的吸附等温行为。与PFO（准一级动力学）和PSO模型相比,Elovich模型更适合用于Fe Zr-Ca BT吸附水中HzPO4z-3的动力学过程。Fe Zr-Ca BT吸附水中HzPO4z-3动力学过程分为三个阶段:（1）吸附速度受到薄膜扩散控制的快速吸附阶段;（2）吸附速度受到薄膜扩散和颗粒内扩散控制的缓慢吸附阶段;（3）最终平衡阶段。根据实验确定的,Fe Zr-Ca BT对水中HzPO4z-3的最大吸附量为10.1 mg/g,与目前应用最为广泛的底泥P钝化材料——La-BT的最大吸附量（9.5～10.5 mg/g）接近。应用Fe Zr-Ca BT作为覆盖材料可以有效地拦截底泥中P向上覆水体中的释放,导致上覆水中SRP的浓度处于较低的水平。被Fe Zr-Ca BT所钝化的P主要以Na OH-r P和Res-P形式存在,绝大多数的P在通常p H（5～9）和厌氧条件下不容易被重新释放出来,造成二次污染。以上结果说明了,Fe Zr-Ca BT是一种很有希望的用于控制底泥P释放的钝化材料。