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《清华大学》 2008年
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富营养化人工湖底泥磷的形态及迁移转化规律研究

刘晋勇  
【摘要】: 湖泊富营养化是世界范围内严重的环境问题。目前富营养化的研究对象主要是天然湖泊,对于生态体系尚不健全的人工湖泊缺乏足够关注。由于淡水资源的缺乏,一些人工湖泊常采用含磷量较高的再生水作为补给水源,因而更容易发生富营养化,并引发水藻爆发。作为水体中磷的“汇”与“源”,底泥在磷循环过程起到关键作用。因此,研究人工湖泊底泥磷的迁移转化规律及相关环境影响因素具有重要意义。 本研究选取北京某高尔夫球场内的7个人工湖作为研究对象,通过测定底泥中磷的含量、形态及分布,分析了人工湖对磷的矿物固定和生物转化的能力。并通过一系列模拟实验研究了不同环境因素对底泥-水界面处磷迁移转化的综合影响。 底泥的总元素分析表明,人工湖底泥中的磷含量达到888~1984 mg/kg,接近或超过富营养化天然湖泊的水平。不同湖底泥磷含量的差异与草坪面源污染程度具有相关性。通过分级萃取,发现底泥中可以长效吸附磷的NaOH-Al含量很低,与BD-Fe的摩尔比值小于3,底泥对磷的吸附能力有限,也不具备有效抑制厌氧释磷的能力。 在对萃取方法进行优化的基础上,用磷核磁共振(31P-NMR)测定了底泥NaOH-EDTA萃取物中各种磷化合物的分子形态及相对含量,发现正磷酸比例高达68~89 %,生物磷的含量顺序为磷酸单酯 DNA焦磷磷脂,未检出植酸、膦酸和聚磷。与自然湖相比,人工湖生态系统对磷的生物转化量及转化方式存在差异。 通过模拟实验发现,溶解氧、有机碳及底泥铝含量三种条件对于底泥-水界面的水质、底泥形态、底泥中磷的矿物结合态及生物磷的转化均有不同程度的影响。底泥高含铝量对于抑制磷释放的作用最大;高溶氧可在一定程度上抑制底泥释磷;高有机碳含量导致表层底泥形态的改变并促进底泥释磷。各种生物磷的转化较为复杂,未发现明显的规律。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:X524

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