近年來,隨著社會不斷發(fā)展和人類活動加劇,湖泊富營養(yǎng)化問題日益突出,成為全球共同面對的重大環(huán)境問題。巢湖西半湖藍藻聚集生長,是水華頻繁爆發(fā)的重災區(qū),本文以巢湖西北部藍藻及沉積物為研究對象,分析野外樣品的理化參數特征;通過室內模擬實驗,深入研究光照、氧氣及微生物作用對藍藻衰亡降解過程中營養(yǎng)鹽釋放影響;通過提取藻源有機質(A-DOM)并置于UV-A、UV-C紫外燈光照及避光三種降解條件下,研究其組分與分子量的變化特征;通過藍藻-湖水-沉積物三相實驗體系,分析藍藻降解對沉積物中重金屬錳釋放的影響,主要研究成果如下:室內模擬藍藻降解實驗結果表明:藍藻在光照有氧組經歷生長、衰亡和降解過程,避光缺氧組經歷衰亡和降解過程。實驗初期藍藻內易溶物質的迅速洗脫過程造成各組營養(yǎng)鹽增高,其中光照有氧組在實驗1d-15d氮磷濃度變化不大,避光缺氧組氮磷濃度短期內達到最大值,且總溶解態(tài)磷(TDP)的增長速率高達0.21mg/(L·d),總溶解態(tài)氮(TDN)的增長速率高達0.619mg/(L·d),TDP中PO_4~(3-)-P與TDN中NH_4~+-N的所占比例較高。同等實驗條件下原狀湖水為浸泡源的分組降解更快,可能是由于微生物加快降解的速度,并促使顆粒態(tài)營養(yǎng)鹽向溶解無機態(tài)轉化。實驗后期,總溶解態(tài)氮磷含量下降可能是由于藻降解體共沉降作用。藍藻避光降解過程中氮磷指標與pH和DO含量具有顯著相關性,說明藍藻降解過程顯著改變了水體環(huán)境。通過三維熒光光譜(3D-EEM)結合平行因子(PARAFAC)法研究了A-DOM降解特征,PARAFAC模型識別分析得到了4種熒光組分:類蛋白組分C1(225,280/345nm)與C2(230,275/310nm),類腐殖質組分C3(275,365/445nm)與C4(320/400nm)。A-DOM降解實驗時長為168h,三種實驗方案下FDOM(組分熒光強度之和)與DOC(A-DOM濃度)降解率表現為UV-CUV-A避光。紫外-可見特征參數表明,UV-A、UV-C光照下A-DOM含量(DOC)、腐殖化程度(SUVA254)及分子量(E2/E3)均降低,說明A-DOM被光降解,避光組SUVA254持小幅度上升,說明微生物降解可能導致有機質的腐殖化程度增高。DOC、FDOM_(max)與光譜特征參數存在相關性(P0.05),是指示A-DOM降解行為的有效指標。光降解動力學表明UV-A、UV-C照射下各組分半衰期有所差異,與組分熒光強度的降幅差異具有一致性。通過膜平衡滲透實驗研究A-DOM降解過程分子量變化特征,UV-A與UV-C組大分子比例相較于初始樣品下降,避光組大分子比例有所上升,與特征參數E2/E3,SUVA254的變化具有一致性。環(huán)境因子對沉積物中錳釋放實驗表明缺氧及pH值呈酸性可促進錳釋放,添加A-DOM對沉積物中錳的釋放會造成影響。室內模擬藍藻-湖水-沉積物三相體系表明,以不添加藻為對照,藍藻存在改變了水體環(huán)境的DO、pH及ORP(氧化還原電位),藻殘體下沉到沉積物表面增加了有機質含量并改變沉積環(huán)境,促進沉積物中錳的釋放,藍藻及其殘體對上覆水中錳有吸附作用,并隨腐殖化進程中藻細胞結構變化而改變,進而影響水體錳的遷移轉化。
【學位單位】：安徽建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：X52
【部分圖文】：

圖 2-1 巢湖西半湖西北部采樣點的分布水樣于實驗室內分為兩個部分，一份過濾去除大顆粒懸浮物后，，另一份酸化至 pH＜2，測定總磷、總氮等指標。沉積物樣品提出均勻后于-20℃冷凍保存，另取部分沉積物樣品冷凍干燥，研磨后0.15mm)尼龍篩后，裝入樣品袋封口備用以測定基本參數，將新鮮并及時測定含水率等相關參數。分析方法表 2. 3 沉積物理化指標測定方法指標 測定方法水率 將坩堝置于 105℃左右電熱板上，反復烘干至恒重為 M0，15 克左右沉積物樣品置于坩堝中稱重為 M1，將盛有沉積品的坩堝加熱烘干至恒重，稱量得 M2，即含水率計算公w(%)=100*（M1-M2）/(M2-M0)

圖 4-1 藍藻微囊藻顯微鏡 40 萬倍放大圖設計用 4 個 6L 玻璃圓柱形容器分別進行不同部。常溫下，將采集的新鮮藍藻與超純水粒雜質。將其中兩個玻璃容器加入 30cm入約 5L 超純水。稱取 4 份 50g 離心后藻加外來營養(yǎng)元素無底泥，確保經測定的污C、D 分組，選擇浸泡水源，其中 A、B 風處，光照為自然光，模擬藍藻的有氧降黑暗環(huán)境，用鋁箔將整個玻璃容器包裹起氣進入，模擬藍藻缺氧降解環(huán)境。實驗過從底部取樣口采樣 100ml 測定相關理化層藻體置于 105℃烘箱內測定含水率為 8

（c） （d）圖 4-6 藍藻降解過程光學顯微鏡形態(tài)隨時間變化注：（a）D 組新鮮藍藻；（b）D 組第 20d 藍藻形態(tài)；（c）D 組第 40d 藍藻形態(tài)；（d）D組第 50d 藍藻形態(tài)以超純水為浸泡水源，黑暗密封條件下的 D 組為例，此次取樣新鮮藍藻中微囊藻占較大比例，在光學顯微鏡下可以清晰看到細胞形態(tài)，細胞顏色為深綠色或黑綠色，為邊緣透明的球形氣囊包裹，藻細胞排列緊密。從以上數張藍藻自然降解衰亡的電子顯微照片觀測來看，第 20d 時，藻細胞顏色明顯變淡，但排列仍較為緊密，于此同時，水體顏色開始加深，由初始的淡綠色變?yōu)辄S褐色。第 40時，藍藻的降解過程表現為多糖外層被降解，細胞群體分解，整體為松散排列狀態(tài)，隨之出現較多單細胞，同時細胞內物質也開始降解分解，而到 50d 左右在普通光學顯微鏡下已觀察不到明顯藍藻個體。4.4 藍藻降解過程中水體營養(yǎng)元素的相關性分析
【參考文獻】

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本文編號：2847848