藍(lán)藻水華是湖泊富營養(yǎng)化過程中較為嚴(yán)重的生態(tài)問題。太湖、巢湖、滇池等“三湖”的高強度藍(lán)藻水華成為我國湖泊污染治理的標(biāo)志性生態(tài)問題,而太湖的藍(lán)藻水華還會大量堆積腐爛,引發(fā)“湖泛”生態(tài)災(zāi)害,并在2007年5月因“湖泛”災(zāi)害引發(fā)了無錫市飲用水危機事件,使得導(dǎo)流、清淤、打撈等藍(lán)藻水華治理的工程措施和湖泛巡查、監(jiān)測預(yù)警等成為太湖藍(lán)藻水華控制工程中的重點內(nèi)容。然而,藍(lán)藻水華漂浮水面,隨風(fēng)堆積,給藍(lán)藻水華控制工程帶來的較大挑戰(zhàn);藍(lán)藻水華局部沉積,又給湖泛發(fā)生帶來的新的風(fēng)險。為此,迫切需要摸清藍(lán)藻水華的空間變化規(guī)律,提高“控藻工程”的效率,防治控制工程的次生災(zāi)害。本研究依托水體污染控制與治理國家重大科技專項“梅梁灣藍(lán)藻水華控制與藻源性有機物處置技術(shù)集成與工程示范”課題(2017ZX07203-001),采用湖體藍(lán)藻水華相關(guān)指標(biāo)的高密度、多水層野外調(diào)查與表層湖流的GPS粒子漂移追蹤相結(jié)合,研究分析了風(fēng)場作用下大型淺水湖泊藍(lán)藻水華及其相關(guān)水質(zhì)指標(biāo)的時空分布特征與變化規(guī)律;通過對飽受藍(lán)藻水華影響的梅梁灣連通城市河道梁溪河藍(lán)藻水華物質(zhì)及其相關(guān)水質(zhì)指標(biāo)進行逐日高頻采樣監(jiān)測,分析了湖泊藍(lán)藻水華對連通河道水質(zhì)的影響規(guī)律,提出了優(yōu)化河道水質(zhì)的調(diào)水管理策略;并開展了太湖典型藍(lán)藻打撈點、藻水分離站附近水域水質(zhì)、底質(zhì)、藻情的調(diào)查研究,評估了藍(lán)藻打撈控制工程對附近水體誘發(fā)湖泛的風(fēng)險�；谏鲜鲅芯�,得到如下結(jié)果:1、大型淺水湖泊中的藍(lán)藻水華空間分布堆積受風(fēng)場的影響極大:梅梁灣表層湖流對同步風(fēng)場變化響應(yīng)迅速,湖流方向與風(fēng)向有較高匹配度,當(dāng)平均風(fēng)速為1.9 m·s~(-1)、2.3 m·s~(-1)時,用粒子平均漂移速度表征出表層流速分別為3.0 cm·s~(-1)和5.0 cm·s~(-1);在風(fēng)場作用下淺水湖泊水體中藍(lán)藻水華物質(zhì)空間格局及動態(tài)變化有較大的影響,顆粒物營養(yǎng)鹽與藍(lán)藻水華變化的一致性高,溶解態(tài)營養(yǎng)鹽與藍(lán)藻水華物質(zhì)空間格局的一致性較差。2、沿岸藍(lán)藻水華物質(zhì)打撈對大型湖泊藍(lán)藻水華的抑制作用有限:依據(jù)高密度布點調(diào)查估算,僅表層20 cm,梅梁灣水域的藍(lán)藻干物質(zhì)賦存量約396t,平均每日打撈量僅占當(dāng)日湖灣表層賦存量的8.8%;夏季3個月梅梁灣排入梁溪河的藍(lán)藻水華顆粒物總量可達(dá)9733 t,與無錫市全年打撈藻泥量相當(dāng);以目前打撈能力只能去除少量漂浮在表層的藍(lán)藻顆粒;對湖體藍(lán)藻水華賦存量的清除能力有限,藍(lán)藻水華物質(zhì)打撈的定位應(yīng)該是藍(lán)藻聚集時的原位應(yīng)急控制方法。3、藍(lán)藻水華發(fā)生湖區(qū)對連通河道水華和水質(zhì)影響巨大:由湖泊進入連通河道的水華顆粒物通量日變化很大,夏季調(diào)查期間進入梁溪河的藻顆粒通量介于75~496 t·d~(-1),平均值為105 t·d~(-1)。通量大小主要受水文氣象條件控制,水量、溫度和風(fēng)向是最主要的影響因素;攜帶大量藍(lán)藻水華顆粒物的湖水進入河道后,在顯著改善城市河道水體溶解氧、氨氮等指標(biāo)的同時,也顯著增加了河道顆粒態(tài)氮、磷等營養(yǎng)鹽含量,對溶解態(tài)氮磷影響較小;空間上,因藍(lán)藻顆粒帶來的氮磷濃度隨離湖距離的增加而下降,水體葉綠素濃度也迅速下降;河湖連通過程盡管能有效緩解湖泊的湖泛災(zāi)害,解決城市河道黑臭的問題,但是對河道的營養(yǎng)鹽等指標(biāo)會產(chǎn)生較大影響。4、湖濱帶河口區(qū)的藍(lán)藻水華打撈作業(yè)及藻水分離站運行增加該區(qū)域湖泛災(zāi)害風(fēng)險:打撈點大量的藍(lán)藻水華聚集致使表層水體氮磷營養(yǎng)鹽濃度增高,影響水質(zhì)達(dá)標(biāo),未完全打撈的藍(lán)藻顆粒在秋冬季節(jié)大量下沉至表層底泥休眠,導(dǎo)致表層沉積物氮磷營養(yǎng)鹽及有機負(fù)荷增加,為湖泛的發(fā)生提供了充足的內(nèi)源供應(yīng)潛力,在打撈不及時的情況下存在較大湖泛發(fā)生的風(fēng)險。基于上述研究我們建議:(1)科學(xué)定位湖泊藍(lán)藻水華打撈的作用,藍(lán)藻水華打撈主要用于濱岸帶過度堆積水華的湖泛災(zāi)害防控;(2)科學(xué)管理藍(lán)藻水華湖泊連通河道的泵站運行,根據(jù)湖泊水華防控或河道水質(zhì)達(dá)標(biāo)等不同目的,在不同的風(fēng)場、藻情背景下實施水力交換通量動態(tài)調(diào)整;(3)加強對湖泛打撈點、藻水分離站附近水域的底泥和水質(zhì)管控,避免控制工程引發(fā)新的湖泛風(fēng)險和水質(zhì)問題。本研究成果為具有我國水污染控制實踐特色的湖泛預(yù)警和藍(lán)藻水華災(zāi)害控制提供了科學(xué)依據(jù)。
【學(xué)位單位】：西華師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X524
【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號對照表
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 湖泊藍(lán)藻水華和湖泛發(fā)生機制與危害
        1.2.1 藍(lán)藻水華形成機理
        1.2.2 湖泛形成機理
        1.2.3 藍(lán)藻水華和湖泛的危害
    1.3 太湖藍(lán)藻水華問題及控制對策
        1.3.1 太湖概況
        1.3.2 太湖富營養(yǎng)化問題
        1.3.3 太湖富營養(yǎng)化控制措施及對策
    1.4 選題依據(jù)及意義
        1.4.1 太湖富營養(yǎng)化面臨的挑戰(zhàn)
        1.4.2 太湖控藻工程存在的問題
    1.5 研究內(nèi)容與目的
第2章 風(fēng)場對梅梁灣藍(lán)藻水華及營養(yǎng)鹽空間分布的影響
    2.1 材料與方法
        2.1.1 研究區(qū)域概況
        2.1.2 采樣及實驗方法
        2.1.3 數(shù)據(jù)處理方法
    2.2 結(jié)果與分析
        2.2.1 表層流方向及速度的表征
        2.2.2 葉綠素a及營養(yǎng)鹽空間分層分布
    2.3 討論
        2.3.1 風(fēng)場對漂浮藍(lán)藻水華物質(zhì)空間格局的影響
        2.3.2 風(fēng)場作用下藍(lán)藻水華物質(zhì)遷移對水質(zhì)的影響
        2.3.3 風(fēng)場變化對連通河道配水工程的水質(zhì)的影響
        2.3.4 梅梁灣藍(lán)藻賦存量估算及其對藍(lán)藻水華打撈的指示意義
    2.4 本章小結(jié)
第3章 梅梁灣藍(lán)藻水華對連通河道梁溪河水質(zhì)的影響
    3.1 材料與方法
        3.1.1 監(jiān)測方案
        3.1.2 水質(zhì)分析方法
        3.1.3 河道水華藻顆粒物質(zhì)通量測定與估算
        3.1.4 水文氣象數(shù)據(jù)來源及處理
    3.2 結(jié)果與分析
        3.2.1 梁溪河水質(zhì)的逐日變化
        3.2.2 梁溪河水體藻顆粒及水質(zhì)的空間變化
        3.2.3 梁溪河交換藻通量的估算
    3.3 討論
        3.3.1 高藻湖水入河對河道溶解氧的影響
        3.3.2 高藻湖水入河對河道營養(yǎng)鹽的影響
        3.3.3 影響藻顆粒通量的因素
        3.3.4 基于藻情考慮的調(diào)水方案優(yōu)化分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 藍(lán)藻堆積點對周圍水域水質(zhì)及沉積物的影響
    4.1 材料與方法
        4.1.1 研究區(qū)域概況
        4.1.2 樣品采集及實驗方法
        4.1.3 數(shù)據(jù)處理方法
    4.2 結(jié)果與分析
        4.2.1 各打撈點水質(zhì)基本理化因子性質(zhì)
        4.2.2 水體及沉積物指標(biāo)隨距離打撈點遠(yuǎn)近的變化
    4.3 討論
        4.3.1 打撈點藍(lán)藻水華對表層水及沉積物的污染
        4.3.2 藍(lán)藻打撈點湖泛發(fā)生潛力與風(fēng)險
        4.3.3 對打撈點水質(zhì)安全管理的建議
    4.4 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 主要研究結(jié)論
    5.2 不足與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間的科研情況

【參考文獻(xiàn)】

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