【摘要】：本研究通過沉積物傳統(tǒng)磷形態(tài)提取和吸附分配的方法結(jié)合顆粒物的粒徑分離,探索懸浮擾動情況下外源磷輸入在不同粒徑顆粒物上的分配過程和驅(qū)動機(jī)制。通過藻類培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證不同粒徑顆粒物的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),為進(jìn)一步細(xì)化沉積物磷內(nèi)源風(fēng)險(xiǎn)的評價(jià)和湖泊富營養(yǎng)化的治理提供重要的研究思路和科學(xué)依據(jù)。調(diào)查了擾動懸浮強(qiáng)烈的鎮(zhèn)江-無錫段京杭運(yùn)河水質(zhì)和沉積物,并以京杭運(yùn)河沉積物為研究對象,分離出五組粒徑顆粒物(50-150μm,30-50μm,10-30μm,5-10μm和5μm),對不同粒徑顆粒物的理化性質(zhì),磷吸附-解吸能力和藻類對其的生長響應(yīng)做了相關(guān)研究;同時設(shè)計(jì)三組擾動懸浮實(shí)驗(yàn)裝置(Column 1:擾動懸浮,Column 2:擾動懸浮加磷,Column 3:擾動懸浮加磷加碳源)進(jìn)行為期90 d的實(shí)驗(yàn),對裝置內(nèi)上覆水,孔隙水鐵、磷和沉積物不同粒徑組顆粒進(jìn)行磷形態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和分級提取,研究磷在不同粒徑顆粒物上的分配過程。結(jié)果如下:(1)運(yùn)河上覆水呈弱堿性,DO含量較高,氮磷污染較為嚴(yán)重,整體水質(zhì)處于IV水標(biāo)準(zhǔn)。懸浮物中值粒徑處于10μm左右,沉積物TP污染從上游的343.4mg/kg上升到下游的2703.1 mg/kg,污染物主要富集在沉積物上。(2)粗顆粒組(10-150μm)礦物組成主要是二氧化硅,細(xì)顆粒(10μm)含有比粗顆粒更多的礦物和有機(jī)質(zhì)組分。并且鐵、鋁和有機(jī)質(zhì)組分隨著分離顆粒物粒徑的減小呈上升的趨勢。五組粒徑顆粒物的磷分級提取結(jié)果也同樣表明,細(xì)顆粒上富集更多的活性態(tài)磷,各個粒徑顆粒物在厭氧狀態(tài)下都具有釋放磷的風(fēng)險(xiǎn)。(3)在90 d擾動分配實(shí)驗(yàn)中,五組粒徑顆粒物(50-150μm,30-50μm,10-30μm,5-10μm和5μm)上的生物有效磷(BAP)比例,好氧狀態(tài)下分別為14.7%,17.0%,16.6%,22.9%和28.8%;厭氧狀態(tài)下分配比例分別為9.6%,19.5%,19.5%,25.4%和26.0%;鐵磷和鋁磷是顆粒物上主要富集形態(tài),并且在持續(xù)懸浮沉降過程中,鐵磷有向鋁磷轉(zhuǎn)化的趨勢。但受有機(jī)質(zhì)調(diào)控的氧化還原條件,在微生物作用下又重新活化了沉積物上鐵、鋁礦物,增加了對磷的賦存能力,同時也增加了懸浮磷的爆發(fā)釋放風(fēng)險(xiǎn);磷在顆粒物上的分配過程主要受各個粒徑顆粒物上鐵、鋁礦物和有機(jī)質(zhì)的調(diào)控,受鈣化合物的影響不明顯。(4)細(xì)顆粒(10μm)具有更強(qiáng)的吸附速率和吸附容量,在中性水體中對磷有更強(qiáng)的富集能力,具有較低的釋放風(fēng)險(xiǎn);5μm顆粒物在pH=10時磷的釋放量達(dá)到404.3 mg/kg是30-50μm顆粒物的釋放量的10倍,表明細(xì)顆粒磷釋放對環(huán)境pH的升高極其敏感;通過藻類培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),細(xì)顆粒對藻類的供給能力要遠(yuǎn)強(qiáng)于粗顆粒,5μm顆粒物做磷源導(dǎo)致藻類的生長是30-50μm顆粒物做磷源的5.6倍。主要是藻類生長導(dǎo)致環(huán)境中pH升高,使富集在細(xì)顆粒上大量的鋁磷釋放出來,導(dǎo)致藻類爆發(fā)生長,致使水體富營養(yǎng)化。圖37表11參92
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X52
【圖文】：

圖 1 自然系統(tǒng)中磷循環(huán)過程Fig. 1 Phosphorus cycle process in ecological environment1.2.2 磷循環(huán)過程中形態(tài)轉(zhuǎn)化特征沉積物中磷的含量遠(yuǎn)超上覆水，同時磷以不同形態(tài)賦存在沉積物中，不同形態(tài)的磷對環(huán)境產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)也不一樣。國內(nèi)對沉積物的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)大多通過磷形態(tài)提取的方法評估，楊宏偉通過前三態(tài)提取生物可利用磷評估了黃河不同河段沉積物的磷釋放風(fēng)險(xiǎn)[37]；李慧也通過對錦江河沉積物進(jìn)行分級提取和等溫吸附實(shí)驗(yàn)，判斷底泥疏浚并未減緩湖泊的內(nèi)源污染[38]；Liu 等對疏浚后湖泊懸浮顆粒物的磷形態(tài)提取證明，懸浮顆粒物可以增加沉積物的內(nèi)源負(fù)荷[39]。不過目前磷分級提取缺乏一個統(tǒng)一的提取和定義方法，本文以運(yùn)用較廣泛的Psenner 磷分級提取方法介紹各個形態(tài)的磷的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。磷分級提取是人為的采用化學(xué)提取的方法將沉積物中的磷分成不同環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的磷，對進(jìn)一步準(zhǔn)確評估沉積

研究技術(shù)路線圖

京杭運(yùn)河鎮(zhèn)江-無錫段水質(zhì)調(diào)查分析 2．京杭運(yùn)河鎮(zhèn)江-無錫段水質(zhì)調(diào)查分析2.1 研究方法2.1.1 研究站點(diǎn)概況與采樣調(diào)查時間研究區(qū)域位于中國第三大淡水湖太湖的上游，河網(wǎng)密布，水文復(fù)雜，航運(yùn)頻繁。關(guān)于當(dāng)?shù)氐臍夂�、水文和地形等更多�?xì)節(jié)可以參考[57]。選取京杭運(yùn)河無錫-鎮(zhèn)江段上 5 個采樣點(diǎn)（J1-J5）作為研究地點(diǎn)（圖 2），采集沉積物和上覆水進(jìn)行分析，采樣時間為 2016 年 1 月。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 程丹東;王元元;宋進(jìn)喜;孫雅琪;張國濤;;不同底棲生物擾動對沉積物滲透性的影響[J];水土保持通報(bào);2015年05期

2 李超;王丹;楊金燕;王燕;丁士明;;巢湖沉積物有效磷的原位高分辨分析研究[J];環(huán)境科學(xué);2015年06期

3 羅婧;王敬富;楊海全;徐洋;陳敬安;;湖泊沉積物孔隙水磷酸鹽含量原位監(jiān)測技術(shù)研究進(jìn)展[J];地球與環(huán)境;2014年05期

4 王尚;李大鵬;;不同擾動強(qiáng)度下城市重污染河道底泥對磷吸收和固定的影響[J];環(huán)境科學(xué);2014年06期

5 陳小華;李小平;程曦;王菲菲;陳無歧;;太湖流域典型中小型湖泊富營養(yǎng)化演變分析(19912010年)[J];湖泊科學(xué);2013年06期

6 劉靜靜;董春穎;宋英琦;孫培德;;杭州西湖北里湖沉積物氮磷內(nèi)源靜態(tài)釋放的季節(jié)變化及通量估算[J];生態(tài)學(xué)報(bào);2012年24期

7 高敏;張生;羅強(qiáng);崔永波;;烏粱素海不同粒徑沉積物吸附磷實(shí)驗(yàn)研究[J];環(huán)境工程;2011年06期

8 朱紅偉;張坤;鐘寶昌;王道增;;泥沙顆粒和孔隙水在底泥再懸浮污染物釋放中的作用[J];水動力學(xué)研究與進(jìn)展A輯;2011年05期

9 王超;鄒麗敏;王沛芳;林志評;;典型城市淺水湖泊沉積物磷形態(tài)的分布及與富營養(yǎng)化的關(guān)系[J];環(huán)境科學(xué);2008年05期

10 金相燦;孟凡德;姜霞;王曉燕;龐燕;;太湖東北部沉積物理化特征及磷賦存形態(tài)研究[J];長江流域資源與環(huán)境;2006年03期

本文編號：2783500