本文關(guān)鍵詞：熱處理凹土對湖泊底泥磷鈍化效果與影響因素研究

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【摘要】：大量研究發(fā)現(xiàn),在湖泊外源性磷得到有效控制后,湖泊富營養(yǎng)化問題仍可持續(xù)數(shù)年。這是由于湖泊底泥內(nèi)源性磷可持續(xù)釋放補充到上覆水體中。因此,控制底泥磷的釋放被認為是解決湖泊富營養(yǎng)化問題的根本,而通過向底泥添加或薄層覆蓋磷鈍化劑是解決這一問題的常見方式。本研究采用前期選擇的廉價的熱處理富鈣凹凸棒(簡稱凹土)為依據(jù),研究不同劑量材料鈍化后底泥對水體中磷的吸附特征以及磷的供應潛力,同時評價了材料添加的生態(tài)安全性；借助自主研發(fā)的Y型再懸浮發(fā)生裝置,研究了風浪擾動對鈍化表層底泥穩(wěn)定性及磷控制效力的影響。批處理實驗表明,添加熱改性凹土會顯著增強底泥對磷的固持能力和吸附速率,其中5%～20%的材料添加會增加底泥的磷最大吸附量1.5～2.0倍,吸附速率增加1.7～3.7倍,材料添加后的底泥具有較強的抗干擾能力,其中pH值、NO3-以及HCO3-對磷的吸附干擾作用明顯減弱,而SO42-和SiO32-依然會對添加材料的底泥產(chǎn)生較大的影響�；诒∧U散技術(shù)研究發(fā)現(xiàn),添加材料可明顯降低底泥中磷的供給能力,并能增強底泥中磷的穩(wěn)定性。磷形態(tài)分析表明,材料添加可以將可移動磷轉(zhuǎn)化為鈣磷(Ca-P)或殘渣態(tài)磷,增加了底泥中惰性磷的比例,由此會顯著降低底泥磷向上覆水體的釋放。慢性毒性實驗結(jié)果表明,添加熱改性凹土會增加沉積物的pH值,但是在適當?shù)耐都恿糠秶鷥?nèi)不會對底棲生物產(chǎn)生毒性影響。再懸浮模擬擾動實驗結(jié)果表明,添加熱改性凹土和鎖磷劑(Phoslock)兩種鈍化劑均可增強表層底泥的抗風浪擾動能力,且可顯著降低上覆水體中可溶性磷(SRP)的含量,其中表層底泥的侵蝕深度以及上覆水體中SRP含量均與風浪擾動大小呈正相關(guān)關(guān)系。微型Peeper分析結(jié)果表明,添加熱改性凹土和Phoslock可降低沉積物中間隙水磷濃度。代表底泥磷供應潛力的R值(DGT-P與間隙水磷比值)比對照組平均降低了29%～79%,表明添加材料可顯著降低底泥向間隙水供磷能力。即使在風浪擾動的干擾下,兩種鈍化劑也可明顯降低底泥中Mobile-P和Al-P的含量,增加惰性磷Ca-P的比例。以上結(jié)果表明,熱處理富鈣凹土具有控磷效果好、成本低廉以及使用方便等特征,具有作為底泥磷鈍化劑的潛力,可以廣泛應用于淺水湖泊富營養(yǎng)化的治理中。
【關(guān)鍵詞】：內(nèi)源性磷 熱處理富鈣凹土 薄膜擴散技術(shù)(DGT) 湖泊富營養(yǎng)化控制
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X524
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-19
• 1.1 控制湖泊內(nèi)源性磷污染的重要性10-11
• 1.2 湖泊底泥內(nèi)源性磷的控制方法11-13
• 1.2.1 底泥環(huán)保疏浚技術(shù)11
• 1.2.2 原位覆蓋技術(shù)11-12
• 1.2.3 原位鈍化技術(shù)12-13
• 1.3 凹凸棒石黏土的概述13-17
• 1.3.1 凹凸棒石黏土的晶體結(jié)構(gòu)與化學組成13-15
• 1.3.2 凹凸棒石黏土的基本性能15-16
• 1.3.3 凹凸棒石黏土的改性方法16
• 1.3.4 凹凸棒石黏土的開發(fā)利用現(xiàn)狀16-17
• 1.4 研究內(nèi)容及意義17-19
• 2 添加熱改性凹土的底泥對磷的吸附特征研究19-30
• 2.1 引言19
• 2.2 材料與方法19-20
• 2.2.1 材料的制備及分析19-20
• 2.2.2 熱改性富鈣凹土鈍化底泥的制備20
• 2.2.3 吸附等溫線和動力學20
• 2.2.4 pH值和競爭離子對磷吸附特征的影響20
• 2.3 結(jié)果與討論20-29
• 2.3.1 供試材料的基本性質(zhì)20-21
• 2.3.2 吸附等溫線21-25
• 2.3.3 吸附動力學25-27
• 2.3.4 pH值對鈍化底泥磷吸附效果的影響27-28
• 2.3.5 競爭陰離子對鈍化底泥吸附磷的影響28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 3 熱改性凹土對底泥磷釋放和生態(tài)安全性的影響30-41
• 3.1 引言30-31
• 3.2 材料與方法31-35
• 3.2.1 樣品和底棲生物的采集31
• 3.2.2 沉積物的預處理31
• 3.2.3 DGT試驗31-33
• 3.2.4 熱改性凹土鈍化底泥的磷形態(tài)轉(zhuǎn)化特征研究33-34
• 3.2.5 熱改性凹土鈍化底泥的磷穩(wěn)定性研究34
• 3.2.6 慢性毒性試驗34-35
• 3.3 結(jié)果與討論35-39
• 3.3.1 熱改性凹土鈍化底泥的磷供給性35-36
• 3.3.2 熱改性凹土鈍化底泥中磷形態(tài)轉(zhuǎn)化特征研究36-37
• 3.3.3 熱改性凹土鈍化底泥的磷穩(wěn)定性37-38
• 3.3.4 熱改性凹土鈍化底泥的生態(tài)安全性評價38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-41
• 4 風浪擾動對鈍化層穩(wěn)定性及底泥磷釋放的影響41-56
• 4.1 引言41
• 4.2 材料與方法41-47
• 4.2.1 實驗材料的制備及沉積物的采集41
• 4.2.2 材料投加量的確定及沉積物的預處理41-42
• 4.2.3 模擬風浪擾動Y型裝置的基本原理42-43
• 4.2.4 微型Peeper和DGT板式采樣器43
• 4.2.5 模擬風浪擾動實驗方法43-46
• 4.2.6 樣品的獲取及分析46-47
• 4.3 結(jié)果與討論47-55
• 4.3.1 沉積物的理化性質(zhì)及材料的投加量47
• 4.3.2 上覆水中SS和SRP對風浪擾動的響應47-51
• 4.3.3 風浪作用下材料對沉積物SRP垂向分布的影響51-52
• 4.3.4 風浪作用下材料對沉積物SRP供給性的影響52-53
• 4.3.5 風浪作用下材料對沉積物磷形態(tài)的影響53-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 5 結(jié)論與展望56-58
• 5.1 結(jié)論56-57
• 5.2 展望57-58
• 致謝58-59
• 參考文獻59-69
• 附錄69

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本文編號：605537